聲卡對于我們來說,十分的熟悉了,正是聲卡技術的發展,將PC音頻帶入了一個全新的境界,使得在PC上聆聽水晶般的聲音成為可能。那么好的聲音是如何發出來的,本文將從聲卡的底層技術出發,帶領大家一探究竟。
優秀的硬件設計,奠定了聲卡良好工作的基礎,但同時需要出色的軟件支持,才會將聲卡的性能釋放。優秀的聲卡配套軟件,應該性能強大,使用簡單。我們以目前Audigy聲卡為例,配套軟件中所包含的內容很多,這里我們只說最關鍵的一個:EAX。
EAX全名為Environmental Audio Extension,即環境音效指令集,是創新公司推出的API(Application Program Interface,即應用程序接口。,技術廠商將自己的特有音頻技術開發為3D音頻API,而對于軟件開發商(如游戲開發商)來說,利用只要使用該API,即可實現不同的3D音效。
EAX主要是針對一些特定環境,如音樂廳、走廊、房間、洞窟等,作成聲音效果器,當電腦需要特殊音效時,可以透過DirectX和驅動程序讓聲卡處理,可以展現出不同聲音在不同環境下的反應,并且通過多件式音箱的方式,達到立體的聲音效果。
EAX在剛推出時為1.0版,目前是4.0版,還有即將發布的5.0版本。我們以目前的 EAX4.0來分析,利用EAX是如何實現游戲中的3D音頻處理。EAX4.0有:多環境,環境過渡,環節過濾,環境位移,環境反射等先進特效。下面我們就來簡單分析這些特效的實現。
●環境過渡(Environment Morphing):
在游戲中,當角色從一個環境,到另外一個環境。聲音效果應該是逐漸過渡的,EAX4.0實現了從一種環境向另一種環境的無縫轉換。而這在以前會非常生硬地切換到另一個環境效果,很不真實。我們來看環境過渡是如何實現的。
在圖中,從門口,經過走廊,到達大廳,我們取了三個位置:門口、走廊中間、走廊和大廳交界處。在角色從門口進入大廳的過程中,要進行的位置轉換,混響(reverb)參數會根據角色在兩個環境位置的絕對不同參數而逐漸地改變。隨著角色的位置,在走廊里移動,更加接近大廳的。就調用更多的大廳的回響參數,這樣大廳的效果就更突出。位置1到2位置,和位置2到位置3就是參數漸變的過程。
當角色,從門口進入走廊,和從走廊進入到大廳的位置1和位置3處。屬于位置極限變化,參數會自動的改變。
環境漸變是與回響相關的最重要函數。以前的游戲沒有逐漸過渡,只能通過設置一個漸變函數值。使用這些函數值形成一定的平均環境,得到不同聲場的變化的平均效果,不是很真實。使用了EAX的環境漸變后,游戲效果不能通過使用不同的參數進行逐漸地改變,因為在EAX中,是通過調用預先設定的值來完成的(這一點非常重要,在下面的問題處理中,我們要用到)。比如EAX把從門口經過走廊到大廳的過程中,預先設置預幾十個變量,把走廊做為中間參數,逐步調用就可以了。雖然實現起來非常簡單,但是需要強大的DSP處理能力做保證。從前面的分析我們知道 EMU10KX的處理能力足可以勝任這個工作。
●環境過濾(Environment Filtering):
通過環境過濾,EAX可以準確模擬聲音同時在開放和封閉的環境中傳播的效果。
如圖在聲音1的音源被定位在障礙物后。直接通路被遮擋住了,這就是障礙效果。這樣就采用EAX的環境過濾來進行處理,依據障礙物的幾何參數(厚度)和墻壁的制造材料來調用EAX函數的過濾度數。由于音源和角色之間沒有直接的接觸,音源的回波也根據同樣的原則被壓抑了。音源3定位在關閉的門的后面,這就是封閉效果。一般處理方式,可以通過調低音量來實現,但更加實際的實現辦法是使用低通(low- pass)的過濾來改變聲音的效果。這樣處理以后,可以得到低沉壓抑的聲音。我們認為EAX這里使用HRTF(頭部相關傳輸函數)技術,通過過濾或轉換來進行模擬。?此外,還有排斥處理。比如音源和游戲角色在門敞開的不同的房間,這樣直接的聲音通過門可以傳給角色。如何表現這類聲音呢?EAX就依據墻壁材料的厚度,形狀和屬性對反射的聲音進行失真處理,來表現聲音這樣細微的差別。
●環境移位(Environment Panning):
現實中,當游戲角色和一個環境的相對位置或距離不斷變化的時候,聲音效果也是變化的。EAX是如何處理這樣的變化的,我們來看下圖。
如圖,我們將從音源(一條從屋頂流到水池的泉水)到游戲角色的距離分為6個區域,距離越遠,聲音越小。這樣,可以采用降低音量級的方式來進行處理。從音源到角色,沒經過一個區域,聲音強度降低幾個dB。這樣聲音越來越小,在這6個區域之外,EAX引擎就可以關閉,這樣還可以釋放處DSP的運算資源。
同時音量級是有對數相關性的。不同的音源的音量級是不同的,比如對應較大的聲音和較安靜的聲音,音源也可以被區分為最小和最大的距離。例如流水在幾個區域,聲音就聽不見了。而怪獸,則在幾個區域之后,聲音還很大。
posted on 2006-11-16 04:08
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