Мультимедийные технологии в САПР. Часть II. Майстренко Н.В - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

используется 2-точечная, у Aureal Vortex I–4-, в профессиональной аппаратуре − 6-точечная); обработку звука в
32-разрядном представлении; поддержку постраничной адресации памяти; банки инструментов в стандартном
для всех изделий Emu Sound Font формате; 6 цифровых и
8 аналоговых входов; 8 цифровых выходов и др.
Одновременно появилась и технология ЕАХ (Environmental Audio extensions) – API Creative, расширяю-
щий возможности DS3D за счёт создания виртуальной звуковой среды окружения путём моделирования отра-
жения звуков и реверберации, исходящих со всех сторон от слушателя. Волны отражённых звуков и ревербера-
ция, достигая слушателя, дают ему возможность составить представление о природе окружающей его среды:
размерах помещения, отражающих свойств стен, расстояния до различных источников звука и многое другое.
Разработчики могут использовать ЕАХ при выборе установок различных свойств акустики для разных объек-
тов; например, играя в игру, поддерживающую ЕАХ, игрок может слышать, как изменяется звук при входе в
пещеру.
В более совершенной версии ЕАХ 2.0 предусмотрено расширенное управление акустикой окружающей
среды: программист может изменять размеры помещения и манипулировать параметрами ранних отражённых
звуков отдельно от затухающей реверберации с запаздыванием, что позволяет создавать реалистичные и пол-
ные модели широкого диапазона акустики окружающей среды, начиная от полуоткрытых пространств (напри-
мер, городской двор, улица и т.д.) и заканчивая узким коридором или маленьким тесным кабинетом. В этой
версии добавлены также эффекты окклюзии (occlusions – звуки, проходящие через препятствия), обструкции
(obstruction – звук задерживается препятствием) и управления за ранними отражёнными звуками для каждого
источника звука. Окклюзии применяются для моделирования источников звука, расположенных в другом по-
мещении или в пространстве с другой стороны стены: например, если слушатель находится внутри дома, а ис-
точник звука – снаружи, то в игре или другом приложении свойство окклюзии используется для воспроизведе-
ния реалистичного звучания голоса или шума, раздающегося за дверью или вне дома. Обструкции позволяют
моделировать дифракцию звуковых волн для создания ощущения, что источник звука находится в той же ок-
ружающей среде, что и слушатель, но закрыт от него преградой, например, большой колонной в том же поме-
щении (доме).
Используемая в ЕАХ модель распространения звука ray tracing (рас-
пространение лучей) аналогична модели распространения светового луча. Для реализации геометрической аку-
стики используется компьютерная модель физического пространства с учётом расположения объектов, их зву-
коотражающих и звукопроводящих свойств. Расчёт слышимых пользователем звуков производится с учётом
отражения и ослабления звука при прохождении через разнообразные преграды. При этом ЕАХ использует ме-
тод статистического моделирования (вместо геометрического), что поз-
воляет более эффективно использовать ресурсы центрального процессора и моделировать ранние отражённые
звуки и реверберацию с запаздыванием, обеспечивая реалистичное воспроизведение глубины акустической
сцены; статистическая модель ЕАХ автоматически вычисляет параметры реверберации и отражённых звуков в
зависимости от расположения слушателя относительно источников звука, размеров помещения, направленно-
сти источников звука и от дополнительного набора параметров, которые может изменять программист.
Следует заметить, что ещё за шесть лет до появления Emu 10K1 аэрокосмическая фирма NASA использо-
вала в своих тренажёрах технологию небольшой исследовательской фирмы Aureal, которая вышла затем на ры-
нок PC с технологией A3D создания трёхмерного звука с помощью двух или более колонок. Основой этой тех-
нологии являются так называемые HRTF (Head Related Transfer Functions – функции перемещения звука отно-
сительно его приёмника (головы слушателя)). Количественно HRTF определяются обратным интегральным
Фурье преобразованием коэффициентов под названием HRIR (Head Related Impulse Response), которые в пер-
вом приближении определяются отношением давлений на барабанную перепонку уха звуковой волны в сво-
бодном пространстве (free field) и в реальном пространстве с учётом головы человека, ушных раковин, его кор-
пуса и других препятствий.
HRTF представляет собой необычайно сложную функцию с четырьмя переменными: три пространствен-
ных координаты и частота. При использовании сферических координат для определения расстояния до источ-
ников звука больших, чем один метр, принимается, что источники звука находятся в дальнем поле (far field),
значение HRTF уменьшается обратно пропорционально расстоянию. Большинство измерений HRTF произво-
дится именно в дальнем поле, при этом количество переменных уменьшается до трёх: азимут (azimuth), высота
(elevation) и частота (frequency).
Одним из наиболее эффективных способов определения параметров HRTF является метод моделирования
с использованием манекена под названием KEMAR (Knowless Electronics Manikin for Auditory Research) и спе-
циального "цифрового уха" (digital ear), разработанного компанией Sensaura и располагаемого на голове мане-
кена. В ушах манекена размещаются микрофоны, а вокруг манекена – акустические колонки с записываемыми
звуками, в результате происходит запись того, что слышит каждое "ухо". Получаемые при таком моделирова-
нии результаты используются для пополнения базы данных по HRTF, которые затем могут быть ис-
пользованы для интерактивного выбора параметров при воспроизведении позиционируемого 3D звука (напри-
мер, в базе данных компании Sensaura накоплено более 1000 HRTF). Необходимость в такой базе данных объ-
ясняется, во-первых, различием размеров и формы головы и ушных раковин манекена и потенциального слу-
шателя и, во-вторых, определяемых этими параметрами так называемой зоны sweet spot (как у сканера), в кото-
рой корректно воссоздаётся эффект звучания в вертикальной плоскости и гарантируется правильное определе-

Страницы