1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реален ли 3D звук в современных играх?

Сборник мифов про игровой звук

1. EAX — это 3D-звук/позиционирование
Ничего подобного. EAX — это набор реверберационных пресетов, продвинутый имитатор эха помещений. В более поздних версиях добавлялись частотные фильтры на все случаи жизни (в основном для имитации звука за различными препятствиями), плавный переход между пресетами вместо резкого скачка при движении в пространстве или возможность назначать разным звукам разные пресеты. За позициционирование звуков в различных режимах на разных картах отвечают отдельные технологии, никак не завязанные с EAX, но способные работать совместно с ним.

2. EAX в Vista/7 не поддерживается
Подробно для Creative рассказано здесь. Некоторые другие производители имеют свои аналоги.

3. На игровой звук влияет поддерживаемая версия EAX
На игровой звук влияет качество и сложность алгоритмов микширования, позиционирования и эффектов. EAX более высокой версии дает больше контроля над реверберационными пресетами, но сами по себе они на одной и той же карте всегда одинаковы. Т.е. если на карте с поддержкой EAX 4 просто вызвать базовый ревер через API EAX 4, то он будет звучать точно так же, как если бы был вызван через API EAX 2. А вот на разных картах, даже с одинаковым уровнем поддерживаемой версии EAX, пресеты ревербераций могут звучать совершенно по-разному. Например, аппаратная карта Audigy 2 c EAX 4 воспроизводит гораздо более натуральную реверберацию, чем XtremeAudio с тем же EAX 4.

4. Програмный звук отличается от аппаратного только в мелочах вроде загрузки процессора.
Подробное опровержение здесь.

5. EAX сейчас почти не используется и потому смысла в аппаратной карте для современных игр нет.
Из пояснения к первому мифу уже должно было стать ясно, что EAX — лишь одна из множества функций, далеко не самая интересная на мой взгляд. EAX — лишь расширение к аппаратному звуку. К тому же EAX по-прежнему достаточно популярен, просто тенденция последних лет такова, что примерно в двух третях последних игр с его поддержкой попросту отсутствует отдельный переключатель EAX в настройках. Он активируется либо автоматически по нахождению железа, либо как довесок после включения опции аппаратного звука в тех играх, где такая опция вынесена в настройки. Существует, да и всегда существовал, целый класс игр, которые принципиально не имеют поддержки не только EAX, но и использования аппаратной карты напрямую. Но eсли при этом используются стереоколонки или стереонаушники, то такие игры можно заставить выдать на карту 5.1 и получить позиционированный звук с использованием стерео через HRTF. При этом аппаратная карта имеет весомое преимущество над остальными из-за более высокого качества алгоритмов.

Объемный звук в играх сейчас хуже, чем был десять лет назад

10 лет назад я жил с родителями и был заядлым геймером. Как съехал от родителей и обзавелся работой и семьей, то играть почти перестал.

Сейчас вот задумался о сборке игрового компа и был очень удивлен отсутствием 7.1 звуковух и колонок. Делюсь с вами результатами моего исследования сиутации. Постарался изложить на пальцах, без избытка технических терминов.

Раньше (по WinXP включительно) 3D-позиционирование звука осуществлялось средствами звуковой карты. Она получала от игры координаты источников звука и сама рассчитывала, как раскидывать звук по колонкам. В результате позиционирование могло быть очень точным, но для этого требовалась поддержка технологий вроде EAX в звуковуках и играх.

Колонки 7.1 были крайне желательны, т. к. 5.1 не обеспечивает точного позиционирования в задней полусфере. Более того, по стандарту 5.1 задние колонки — вовсе не задние, а боковые.

А начиная с Windows Vista, позиционирование звука стало рассчитываться операционной системой, и в звуковуху попадают только результаты этих расчетов. Производители звуковух больше не могут совершенствовавать результаты этих расчетов. В винде расчет позиционирования происходит в одной плоскости и по схеме 7.1. Если у тебя колонки другой конфигурации, то звуковуха делает перерасчет, значительно теряя в точности из-за отсутствия доступа к исходым данным.

Creative со временем научилась обходить это ограничение ОС, но не стала разрабатывать API и выпускать звуковухи, способные самостоятельно рассчитывать звуковую сцену на Windows Vista/7/8/10. Видимо, в Creative решили, что игровая индустрия не поддержит. Но патентом защитили, чтобы никто другой не дай бох не решил эту проблему.

В результате прогресс откатился назад и остановился.

А еще игры, выпущенные с поддержкой старой системы позиционирования (включая такие важные тайтлы как UT3, Oblivion, Q4, D3) для получения точного позиционирования звука требуют утилиту ALchemy, на которую Creative благополучно забила, и которая не работает даже с теми звуковухами, для которых заявлена.

Что имеем в итоге? Сегодня объемное звучание хуже, чем оно было 10 лет назад. Есть призрачная надежда, что интерес к VR-технологиям что-то изменит, но пока никаких подвижек нет.

С другой стороны, если у тебя есть акустика 7.1, то даже галимая встроенная 7.1 звуковуха будет выдавать позиционирование не хуже, чем на любой другой звуковухе.

Наверное, из-за этого рынок звуковых карт умер окончательно. Ни Creative, ни ASUS не выпустили в 2017 году ни одной новой звуковухи. Хуже того, Creative так вообще прекратила выпуск 7.1 звуковух и продает 5.1 звуковухи образца 2015 года.

Наборы 7.1 колонок тоже исчезли напрочь у всех производиелей, сейчас упоминание 7.1 можно встретить только в двухканальных наушниках с псевдообъемным звуком и подключением по USB. Что же касается кинотеатральной акустики, там цены на 7.1 начинаются от 30 тысяч рублей только за усилок.

Где мой 2008-й год.

Согласен, недавно приобрёл Asus ROG Centurion 7.1, немного лучше по позиционированию звука 7.1, чем Logitech G35, но там и отдельная звуковая карта идёт, которая подключается через 2 USB. Вообще по моему опыту, у меня по качеству звука модели идут так:

1)Asus ROG Centurion 7.1 (реальный 7.1, сейчас пользуюсь. Уши есть и кожаные, и тканевые. Немного тяжеловаты с самого начала. Также нужно очень долго настраивать микрофон и перепрошивать звуковую карту на последнюю прошивку, чтобы тебя не было слышно как из ведра. Ещё есть удобное ПО как звуковой радар: в некоторых играх его можно включить и он показывает, откуда исходит звук тот или иной, можно выставлять какие звуки отображать)

2)Logitech G35 (виртуальный 7.1, проблема в креплении ушей, можно легко сломать, фирма признала, что крепление плохое. Также кожаные «уши», от них потеешь сильнее, вся «кожа» облезла)

3)Speedlink Medusa NX 5.1 (реальный 5.1, один динамик перестал звучать, ибо провода среднего качества внутри)

4)Logitech G420 (виртуальный 7.1, живые до сих пор, уши не кожаные хоть. Есть ещё баг с тем, что говоря по микрофону ты начинаешь слышать сам себя)

5)QCyber Dragon (виртуальный 7.1, очень долго и нудно надо настраивать, чтобы было более менее позиционирование)

6)Plantronics GameCom 777 Dolby 7.1 (виртуальный 7.1, самый смазанный 7.1, даже настроить ничем не получится, лучше не брать. Отдал другу давно)

Были ещё одна гарнитура, самая первая с 5.1, но фирму не вспомню и модель. Также развалились крепления, а потом провод стал не гнущимся и внутри перебился. Если вспомню и найду дома, то напишу.

Реален ли 3D звук в современных играх?

Более двух лет назад компания Creative выпустила на рынок свою революцию в виде «Sound Blaster Live!». Удивительно, но и по сей день эта фирма не отправила на конвейер ничего, кроме модификаций к своей «жизненной» звуковой карте. Уже полгода как нет Aureal, представляющего когда-то конкуренцию Creative. Как результат — цена на SBLive за последний год практически не изменилась. Самый недорогой представитель семейства — SBLive Value сегодня, как и 12 месяцев назад, стоит около 50$. Вот они, последствия монополизма. Но статья не об этом. В далеком 1998 Creative говорила всем, мол, скоро разработчики начнут поддерживать все чудеса 3D звука, скоро игры «оживут» и вы будете со стула падать при рыке монстра сзади. Стали ли разработчики поддерживать эти звуковые вкусности? Качественна ли эта поддержка? Можно ли позволить себе quadro звук и сколько ресурсов центрального процессора при этом кушается? С этим мы и попытаемся сейчас разобраться.

В этой статье я также хотел бы показать, какой выигрыш в производительности можно получить от замены звуковой карты. Иными словами, насколько она загружает процессор. Для сравнения использовалась Yamaha 719 на ISA шине, как наиболее распространенная сегодня карточка.

Тестовый стенд:

  • Процессор: AMD Duron 650Mhz;
  • Материнская плата: Giga-Byte GA 7IXE4 (чипсет AMD 750);
  • Память: 128Mb PC100 SDRAM;
  • Видео карта: ASUS v3800PRO tv in/out (overclocking 210/180 память/чип);
  • ЖМД: 13,6Gb Fujitsu MPE 3136AH;
  • Звуковые карты: Creative Sound Blaster Live! Value (model: CT4830), Yamaha 719 ISA;
  • Операционная система: MS Windows MEfinal release build 3000.

Для Sound Blaster Live использовались самые свежие драйверы на момент написания статьи, котированные 04-18-2000. Версию для Windows ME можно скачать отсюда.

Сначала разберемся со стандартами 3D звука, которые поддерживает SBLive!. Во-первых, это DirectSound3D. DS3D — один из компонентов DirectX, отвечающий за формирование объемного звука. Вкратце о нем можно сказать так: разработчик задает множество параметров звуковому потоку, после чего мы его можем слышать в «объеме» (среди этих параметров есть громкость звукового источника, его координаты в пространстве, зависимость уменьшения громкости от увеличения расстояния между слушателем и источником, и т.д.). EAX ( Environmental Audio eXtensions ) — расширение DS3D. Оно позволяет создавать эффекты типа эха в коридорах и замках, «мокрого звучания» под водой, приглушенности в открытых помещениях. На самом деле, разработчик выбирает среду из многих десятков вариантов, что делает звук гораздо реалистичнее. Так же используется такое понятие, как «препятствия» (это уже EAX2). Согласитесь, звук, расположенный за кирпичной стенкой, будет слышен несколько иначе, чем если бы он был расположен за деревянной перегородкой. Теперь перейдем к тестам.

Читать еще:  Смартфон Acer Liquid Metal: железные аргументы

Для тестирования были отобраны несколько очень популярных игр выпуска 1998-2000 года.

Half-Life

HL сделана на движке Quake2. EAX поддерживается. Этой игре более двух лет. В свое время это был 100% хит. Все очень добротно: как положено, в коридорах эхо, откуда рычит монстр можно понять без труда.

Для тестов я записал демку. Прогонялась она командой «/timedemo имя_файла». Теперь о скорости:

Видно, что 3D звук далеко не бесплатен. Падение скорости 24%. Ну и какой камикадзе будет ставить эту фичу, имея слабый процессор? Если честно, меня очень удивила потеря 24% с EAX. Ведь тестовый процессор был далеко не самым слабым. Но я вполне комфортно играл в Half-Life и на K6-2 350, который в 3 раза медленнее Duron’а (речь идет о HL). Получается, что 24% от последнего означает 70-80% от K6-2? Абсурд! Что служит причиной такой нестыковки — для меня до сих пор остается загадкой. Между тем, если забыть о 3D звуке, система с SBLive! опережает систему с Yamaha 719 на 12%. Довольно неплохой результат.

Unreal Tournament

Движок, ясно дело, взят из Unreal и основательно переработан. Есть поддержка «Hardware 3d sound» и «Surround Sound». В реали 3D выполнен, в общем, неплохо. Немного подкачал EAX, который услышать мне не удалось. Скорее всего, это обыкновенная халатность разработчиков.

Первым делом хочется отметить плохую систему бенчмарка в UT, которая показывает каждый раз разные результаты, причем с ощутимым разбросом. Из-за этого демку пришлось прогонять по 5 раз, выбиралось наибольшее значение. После каждого изменения настроек игра перезагружалась (т.к. у меня не получилось найти аналога Quake команде «/snd_restart». Система команд у Q3 и UT совершенно разные, что иногда раздражает. Демки записывались с помощью «demorec имя_файла» и воспроизводились командой «demoplay имя_файла». Детализация текстур мира и скинов ставилась на минимум. Посмотрим на результаты:

Сам факт 3D звука убивает около 17% FPS. Качество не влияет на скорость. Yama отстает на те же 17%.

Quake 3 Arena

После релиза этого сетевого 3D-action’а прошло уже больше года. С того момента вышло огромное кол-во патчей. Была протестирована последняя версия игры на момент написания статьи — 1.27g.

Поддержка квадро в данном конкретном случае ужасна (если она вообще есть). БОльшая часть звуков в задних колонках не слышна вообще. Качество выводимого за спиной звука просто не поддается описанию (8 или 11кГц). В общем, не 3D звук, а мука. Впрочем, все это барахло можно отключить драйвером, 3D исчезнет вообще. Просто-напросто в передних и задних колонках звук будет совершенно идентичен.

Стоит отметить отсутствие в версии 1.27g кнопочки «A3D». Поэтому никакие эмуляторы A3D для Sound Blaster Live! не работают. По этой причине новая версия была с радостью снесена и поставлена 1.17. На ней хоть можно протестировать эмулятор A3D. Качество выводимого эмулятором позиционирования отлично. Когда мимо ушей пролетает ракета, душа в пятки уходит. И все бы хорошо, если бы не одно «но». Примерно половина звуков не слышна вообще. Т.е. один и тот же звук можно услышать, а можно и не услышать. Происходит это оттого, что количество каналов при эмулировании ограничивается значением 2 или 4. Данный факт сводит на «нет» все удовольствие от A3D. Хотя, на мой взгляд, с фичей все же лучше, чем дублирование. В общем, id можно смело обругать, звуковое ядро сделано хуже не придумаешь.

Современные стандарты 3D-звука

Written on 07 Сентября 2006 . Posted in Мультимедиа

ОГЛАВЛЕНИЕ

DirectSound3D (DS3D)

Фирма Microsoft предоставляет DS3D как один из компонентов DirectX, также, как Direct3D, отвечающий за вывод 3D графики. Но в отличие от Direct3D, DirectSound3D поддерживает так называемые «расширения», типа EAX. Сам по себе стандарт DS3D представляет собой набор команд, с помощью которых разработчики программных продуктов определяют где в пространстве расположены источники звука. Координаты источников звука в процессе исполнения этих команд передаются на DS3D-совместимую звуковую карту, которая размещает их в пространстве и затем обрабатывает.

Качество выводимого 3D звука зависит от того, какую звуковую карту вы используете, через что воспроизводится звук — через 4 колонки, 2 колонки, или вообще через наушники. Поэтому нельзя определённо выразить то, как звук воспроизводится. Каждый оценивает качество 3D звука по-своему.

Для тех, у кого нет под рукой DS3D-совместимой звуковой карты, Microsoft разработала более простой программный 3D движок, активно использующий CPU и имеющий низкое качество 3D звука. При использовании этого движка почти невозможно понять, откуда доносится до нас звук.

Заблуждение: Если звуковая карта поддерживает DS3D, то она не использует CPU для обработки 3D звука. Это не всегда так. Потому что звуковая карта может также использовать другие алгоритмы по обработке 3D звука, включённые в поддержку производителями (например, A3D, Q3D).

При разработке игры, использующей 3D звук, программисты должны указать расположение звуковых источников в пространстве, их скорость движения (например бегущего монстра или летящей ракеты), расположение, скорость и направление слушателя (игрока). Здесь скорость используется для вычисления эффекта Доплера, который используется для создания наиболее реального впечатления движения источника звука.

Все звуковые источники должны также иметь заданную громкость. В реальной жизни чем ближе мы приближаемся к источнику звука, тем громче он становится. Так как 16-битный звук имеет некоторые ограничения по максимальной и минимальной громкости (для того, чтобы содержать информацию о большем количестве уровней громкости звуковой файл должен занимать больше места), то все звуки в игре записываются с примерно одинаковой громкостью.
В игре, использующей DS3D, производитель задаёт минимальную дистанцию от источника звука, на которой он будет слышен с максимальной громкостью. Это означает, что если эта дистанция — 10 метров, то приблизившись к источнику с 10 метров на 2 метра, громче мы его не услышим. Значит в пределах от 0 до 10 метров громкость звукового источника не изменится и останется максимальной.
Другой фактор, задаваемый производителем — это максимальная дистанция. Производитель задаёт будет ли звук стихать дальше, когда вы от него удалитесь на расстояние большее максимальной дистанции, или он останется на той же громкости. Это означает, что если на максимальной дистанции звук имеет громкость 5 процентов от изначальной, то во втором случае как бы вы не удалялись от него, превысив максимальную дистанцию звук стихать перестанет и останется на 5 процентах громкости.

Скорость, с которой уменьшается (затухает) громкость звука с увеличением расстояния зависти от rolloff фактора. Обычно с увеличением расстояния до источника звука в два раза, громкость уменьшается в два раза.

Мы можем поместить источник звука, который будет направлен во все стороны (как, например, выстрел из автомата, или взрыв гранаты), а можем сделать направленный звук. Для этого источник звука помещается в два конуса — один внутри другого. Внутри меньшего конуса звук слышен на максимальном для этого расстояния уровне громкости. Снаружи большего конуса звук слышен на том уровне громкости, который задан разработчиком. Между внутренним и наружным конусами громкость звука представляет собой градиент. Использование конусов влечёт к увеличению реализма звуковой 3D сцены.

A3D 1.x

В первой версии DS3D не было аппаратной поддержки 3D звука. Фирма Aureal была заинтересована в том, чтобы использовать аппаратную обработку 3D звуковых потоков, используя те же команды. В результате был разработан новый стандарт, называемый A3D. Чтобы заставить производителей включать поддержку A3D в их игры, Aureal выпустила множество вспомогательных инструментов для облегчения этой задачи. Появление звуковых карт, поддерживающих A3D, почти не используя при этом процессора, сподвигло разработчиков на включение 3D звука в их игры.
Кроме всех команд DS3D, стандарт A3D имеет поддержку ещё двух наворотов. Первый и наиболее важный из них — это менеджер ресурсов. Он управляет 3D потоками, воспроизводимыми в игре и увеличивает количество одновременно воспроизводимых картой 3D потоков. Производитель выбирает наиболее важные звуковые источники для использования с помощью A3D. Остальные источники не воспроизводятся вообще, или воспроизводятся, используя стерео-микшинг. Менеджер ресурсов помогает решить проблему с избытком звуковых потоков в игре, когда звуковая карта просто не в состоянии воспроизвести их все, и некоторые звуки «проглатываются» или вообще не воспроизводятся.

Другой очень важный наворот A3D — это улучшенная дистанционная модель. С помощью неё можно имитировать нахождение под водой или в густом тумане.

A3D 2.0

Стандарт A3D 2.0 использует те же самые команды, что и A3D 1.x, но является ещё более продвинутым. Вот его преимущества:

  • Поддержка чипа Vortex 2
  • Поддержка большего количества 3D потоков
  • Поддержка более высоких частот, и HRTF файлов большего размера
  • A2D — эмуляция позиционируемого звука A3D.
  • Расширенный менеджер ресурсов
  • Поддержка Aureal Wavetracing — акустические отражения, реверберации, препятствия.

Подробнее о каждом пункте.

Первый и единственный чип, поддерживающий A3D 2.0 это Vortex 2. Самые известные звуковые карты на его базе — Diamond Monster MX300, Turtle Beach Montego II.

A3D 2.0, как и Vortex 2 поддерживают до 16 одновременных звуковых потоков + 64 потока отражений звука при использовании Wavetracing, или 80 независимых одновременно выводимых потоков в A3D 1.x

Стандарт A3D 2.0 позволяет обрабатывать звуковые потоки с частотой дискретизации 48 kHz. В то же время в этом стандарте была увеличена длина файлов HRTF (Head Related Transfer Function — набор аудио фильтров для формирования ядра 3D позиционирования) для того, чтобы обеспечить возможность позиционирования 3D звука с частотой дискретизации источника 48 kHz.

Читать еще:  Обзор смартфона Huawei P9: в круге красном

A2D драйвер перехватывает команды A3D 2.0 и конвертирует их в команды DS3D. Как результат — позиционируемый звук на не A3D звуковых картах. Естественно, никакой технологии wavetracing здесь нет. Всё, что получается таким образом — позиционирование в 3D пространстве. В настоящее время Aureal выпустил всего одну версию этого драйвера, которая всё ещё недоработана.

Благодаря новому менеджеру ресурсов, теперь приложения, использующие A3D 2.0 могут проигрывать так много звуковых потоков, как понадобится, вне зависимости от возможностей звуковой карты. Менеджер ресурсов автоматически выбирает наиболее важные источники звука и проигрывает их на возможных ресурсах системы. В новой версии добавлена поддержка зацикленных звуков, приоритет источников, управление отражениями и учитывание геометрии комнаты.

Технология Wavetracing. Эта технология разрабатывалась годами при сотрудничестве с NASA, Disney и другими компаниями. Суть её в том, что в реальном мире мы почти никогда не слышим звук «как он есть». Звуковые волны проходят сквозь всевозможные препятствия, отражаются, преломляются, проходят через дверные проёмы из одной комнаты в другую. В результате мы слышим изменённый звук. Технология wavetracing позволяет учесть все эти условия (включая полную геометрию и материалы стен) в виртуальном мире и получить наиболее реальный звук.

Как показано на первом рисунке, здесь нет никаких препятствий и геометрических объектов. Слушатель воспринимает звук «напрямую» — таким, как он есть, с учётом расстояния. На второй картинке между источником звука и слушателем находится звукопроницаемое препятствие. Слушатель воспринимает звук с учётом всех преобразований, произошедших при прохождении через препятствие. На третьей картинке мы видим простую геометрию — 3 стены. Здесь слушатель воспринимает как и в первом случае источник звука без каких-либо изменений, плюс ещё отражённые от стен звуки. Четвёртый случай — здесь звук рассчитывается с учётом простой геометрии и препятствия. Слушатель воспринимает как отражённые звуковые потоки, так и звук, прошедший через препятствие и изменившийся при этом.

Нужно сказать, что технология расчёта звука таким образом требует постоянного пересчёта сцены. Например, если между вами и источником звука проезжает колонна грузовиков, и вы при этом находитесь в туннеле, то на процессор ляжет очень серьёзная нагрузка по расчёту геометрии сцены. Однако, этот способ является наиболее точным и качественным по созданию 3D звука.

Что такое Auro-3D или Трехмерный звук как он есть

Термин «3D-звук» использовался настолько часто в разной технике, что сейчас уже сложно понять, что же именно он означает. Это может быть и простой алгоритм расширения стереобазы, и, например, бинауральная запись для наушников. Поэтому компания Auro особо подчеркивает, что в ее понимании 3D-звук — это звук в трех измерениях, когда схема расстановки колонок ведется по трем перпендикулярным осям (x, y, z), а запись и сведение делаются исходя из такой расстановки системы. О том, что творится внутри Auro-дорожек и почему бельгийская компания решила отвоевать себе рынок у Dolby Atmos и DTS:X, и пойдет речь.

История

Все началось с телефонного звонка в марте 2005 года. Немецкий продюсер Том Хапке загорелся идеей сделать микс в аудиоформате 2+2+2 и предложил заняться этим Вильфриду ван Балену (Wilfried Van Baelen), главе бельгийской студии Galaxy. Вильфрид поначалу отнесся к идее скептически: эта конфигурация предполагала квадрофоническую схему с двумя дополнительными каналами, установленными повыше фронтальных, и казалась оправданной в озвучке фильмов, но в чем же выиграет музыка от двух дополнительных фронтальных каналов, он не понимал. Пока не послушал классику в таком формате.

Звук оказался глубже, прозрачнее, объемнее, чем в «плоскостной» конфигурации 5.1, и побудил Вильфрида на эксперименты. Так как альбом необходимо было записать в форматах 2+2+2, 5.1 и 2.0, он взял за отправную точку схему 5.1 и добавил к ней пару фронтальных каналов, однако после ощутил дисбаланс: за фронтальную полусферу отвечали 6 каналов, в то время как за тыловую — всего 2. Его решение было простым — добавить еще больше каналов, и так тылы тоже обзавелись дополнительной парой спикеров, расположенных чуть выше. Конфигурация доросла до формата 9.1, но при этом не утратила обратной совместимости с форматом 5.1.

По словам Вильфрида, то, что он испытал, было сравнимо с его первым знакомством с квадрофоническим звуком. Колонки действительно исчезли, появилось ощущение присутствия на месте, где производилась запись.

Этот эксперимент и положил начало пятилетней истории разработки формата Auro 3D.

От уха до мозга

Вильфрид стал изучать принципы работы слухового аппарата, чтобы понять, почему же от добавления дополнительного звукового измерения у него настолько сильно изменилось восприятие звука и откуда возникло это ощущение погружения. В итоге он узнал, что такое всеобъемлющее впечатление создает диффузное поле за спиной.

Как известно, при сведении в стерео очень часто используется прием перехода звука из одного канала в другой, создающий иллюзию перемещения источника в горизонтальной плоскости. Вильфрид, продолжая эксперименты, захотел добиться похожего эффекта в вертикальной плоскости, но не преуспел. Сначала он считал, что проблема в оборудовании, но все оказалось интереснее: он услышал желаемый эффект, склонив голову набок и подойдя поближе к колонкам.

Суть в том, что диаграмма направленности человеческого слуха больше тяготеет к горизонтальной плоскости, и поскольку у людей нет уха на затылке, вертикальную составляющую мы соответствующим образом обработать не можем. В локализации звука человеку помогает разница в уровне сигналов, разница во времени восприятия сигнала левым и правым ухом и отраженные сигналы. На самом деле 90% звуков, которые воспринимает человеческое ухо — трехмерные отражения исходного сигнала. И находящиеся на уровне головы колонки воспроизводят именно те сигналы, которые впоследствии отражаются от пола.

По каналам, по объектам

Формат Auro-3D, в отличие от конкурирующих Dolby Atmos и DTS:X, не объектно-ориентированный, а поканальный. Для достижения «обволакивающего звука» к двум слоям колонок — классическому и второму, расположенному под углом 30 градусов к горизонту — Вильфрид добавил третий, установленный прямо над слушателем. Этот третий слой акустики получил название «глас Бога» и добавил третье измерение в звук — высоту. Если в стандартных кинотеатральных конфигурациях, даже в Dolby Atmos и DTS:X, слушатель окружен сферическим слоем звука, то в Auro-3D его как бы обволакивает полноценная полусфера.

В объектной технологии звукозаписи каждый источник звука прописывается отдельно, а в поканальной звук распределяется между разными каналами, а потом уже суммируется вместе в колонках. Например, при записи звука оживленной проезжей части в объектно-ориентированном формате не удастся выделить сами движущиеся объекты — машины, велосипеды, людей — для дальнейшего использования, нельзя будет получить отраженный от этих объектов трехмерный звук, равно как и прямой. В поканальной системе эта проблема решена путем упрощения, и именно здесь на сцену выходит вертикальная составляющая.

Третий слой колонок в Auro 3D создает вокруг слушателя «вертикальное стереополе», причем при любой схеме расположения акустики в Auro 3D. Сам по себе третий слой не помогает в локализации — он помогает в воспроизведении пролетающих над головой вертолетов, звездолетов и погодных эффектов, но человеческий слух мало восприимчив к поступающим непосредственно сверху звукам, да и в целом оттуда, с потолка, приходит мало звуковой информации. В этом виновата эволюция: так сложилось, что чаще всего на заре человечества опасность исходила примерно с того же уровня, на котором находился человек, а не сверху, и именно поэтому мозг усиленно обрабатывал отраженные от земли звуки.

Формат Auro 3D даже в сокращенной конфигурации, с меньшим количеством аудиослоев, способен воспроизвести вертикальное позиционирование источников звука, и поэтому прекрасно адаптируется к самым разным помещениям и системам. Кроме того, Auro 3D является единственным форматом 3D-звука на рынке, поддерживающим процесс мастеринга, основанный на смешивании всех каналов, чего не умеют форматы объектной записи. Фактически Auro 3D — единственный формат на рынке для музыки в 3D. При этом в век сжатых фоматов — MP3, AAC и других — Auro 3D имеет качество 24 бит/96 кГц.

На каждом устройстве

Технология Auro-3D Engine включает в себя декодер Auro-Codec и апмиксер Auro-Matic. С помощью этих двух алгоритмов и достигается универсальность системы. Декодер распознает и декодирует нативный звук в формате Auro-3D, в то время как апмиксер использует алгоритм повышающего распределения звука из моно, стерео, 5.1 и 7.1 в Auro-3D, при наличии, конечно, необходимого количества каналов. То есть фильмы, уже записанные на Blu-ray или даже DVD, и музыку, смонтированную в стерео, можно будет оценить в новом, максимально трехмерном формате.

Традиционно технология апмикса использует изменения в эквализации спектра и добавляет алгоритмы отражений. При разработке Auro-Matic инженеры не хотели слышать лишних ревербераций или фазовых неточностей, но хотели передать звук максимально близко к тому, как его слышал и задумывал автор. И разработали алгоритмы, связанные с HRTF (Head Related Transfer Function) — технологией, которая учитывает, как человеческое ухо воспринимает звуки в естественных условиях. Обладатели iPhone и iPad могут оценить работу алгоритма, ознакомившись с приложением Beautifyer (увы, не доступен в России).

В свое время Auro-Technologies столкнулась с интересной проблемой: разработчики оборудования не стремились внедрять технологию Auro-3D из-за того, что не было соответствующего контента, а создатели контента не использовали Auro-3D формат из-за того, что его не на чем было воспроизводить. Поэтому компания решила самостоятельно выпустить ресивер, поддерживающий Auro-3D, и со временем за ней подтянулись и остальные. Сейчас помимо линейки продуктов от компании StormAudio все больше и больше производителей внедрили Auro-3D в свое AV оборудование: среди них Denon, Marantz, Steinway Lyngdorf, Macintosh, Trinnov, Theta Digital, StormAudio, ATI и Datasat.

Интерфейс настроек инсталляции Auro-3D в процессоре Trinnov Altitude 32

Помимо домашних и недомашних кинотеатров и аудиосистем Auro-3D занял место и в автомобильной промышленности. Совместно с компанией Continental разработчики создали в автомобиле уникальную встроенную систему трехмерного звука, и первые автомобили, оборудованные системой Auro-3D, увидят свет в 2017 году. Звуковое поле такого плана меняет атмосферу для водителя, позволяет ему расслабиться и почувствовать себя комфортнее, и даже, по мнению некоторых, будто бы расширяют пространство салона. Как считает Вильфрид, при прослушивании музыки в 3D наш мозг меньше напрягается, чем при обработке стереофонограммы — отсюда и дополнительный комфорт.

Читать еще:  Amazfit разрабатывает защитную маску против COVID-19 с дезинфекцией ультрафиолетом

Автомобиль Porsche Panamera с установленной системой от Burmester, которая умеет работать с Auro-3D-звуком

Сейчас уже есть порядка 200 альбомов, записанных в формате Auro 9.1, а совсем немного — в формате 10.1, с использованием наивысшего канала. Область использования этого канала достаточно специфична — он нужен для воспроизведения именно тех звуков, которые доносятся непосредственно сверху, а в музыке расположенных над слушателем объектов обычно не бывает. Даже записи живых концертов не нуждаются в «гласе Бога», потому как в концертных залах, как правило, меньше отражений. Среди двух сотен альбомов в формате 9.1 встречаются не только классические композиции, но также и джаз, и рок, и популярные исполнители, и даже танцевальная музыка.

Также формат захватит и мобильные устройства. В сочетании с бинауральной технологией Auro-3D для мобильных устройств сможет создавать трехмерный иммерсивный звук сразу в смартфоне и передавать его в наушники: система способна как декодировать оригинальный Auro-3D контент, так и воспроизвести всю стереофонтеку, фильмы и прочие медиафайлы в звуковом формате Auro-3D при помощи апмикса.

Интерфейс программы Wwise с опциями для работы с Auro-3D-звуком

Особняком стоят видеоигры. Технология Auro-3D позволит создавать звуковые ландшафты, которые подарят игрокам совершенно иные ощущения. Компания заключила партнерство с Audio-Kinetics и внедрила формат в программу Wwise для создания звука для компьютерных игр. Версия AuroWwise поддерживает 3D-звук для интерактивных средств массовой информации и игр, сохраняя при этом все функциональные возможности. Первой игрой в формате Auro-3D станет Get Even, которая выйдет весной 2017 года. С колонками, правда, по мнению Вильфрида, такое звучание все равно не сравнится.

Сколько нужно колонок?

Для домашних кинотеатров минимальная рекомендованная конфигурация — 9.1, оптимальное решение — 11.1, а в особо крупных залах следует воспользоваться Auro 13.1. Места необходимо столько же, сколько и для оптимального размещения систем 5.1 и 7.1. Разработчики протестировали работу Auro-3D в самых разных помещениях — с высоким потолком, низким потолком, в сухой и влажной среде, и поняли, что система оказалась действительно гибкой.

Сейчас уже появился новый формат AuroMax — это гибридный, канальный и объектно-ориентированный формат, который использует конфигурацию от 20.1 до 26.1. Формат AuroMax — совместная разработка компаний Auro-Technologies, Barco и Iosono, и используется в полноценных кинотеатрах. В домашних кинотеатрах, по мнению разработчиков, необходимости в такой максимальной конфигурации нет, но слово заказчика — закон. Правда, места потребуется еще больше, чем на 13.1-канальную версию.

По мнению Вильфрида, даже миллион колонок не сможет воспроизвести окружающий нас мир натурально — наши уши слишком умны для того, чтобы их можно было так обмануть. Поэтому цель Auro-3D — не задействовать как можно больше каналов, а наоборот, добиться максимально обволакивающего звучания с наименьшим числом динамиков. Потому и не стоит пытаться уместить в небольшом кинотеатре 26.1-канальную конфигурацию — в ней просто не будет смысла, эффект от дополнительных каналов не перекроет потраченных на установку сил, нервов и денег. Лучше обойтись 11.1-канальной версией.

Для широкоформатных кинотеатров и киностудий

В 2011 году Вильфрид начал партнерство с бельгийским производителем видеооборудования Barco. Эта фирма стала использовать системы Auro-3D в своем оборудовании для кинотеатров, и в том же году впервые установила систему Auro 11.1. Первым фильмом в таком формате стала лента «Red Tails», снятая Джорджем Лукасом. Сейчас по всему миру системами Auro 11.1 by Barco и AuroMax оборудовано более 550 кинотеатров.

В России на сегодняшний день таким звуком оснащены главный премьерный кинозал «Октябрь» и 27 кинотеатров в Москве и других городах. Оборудование Auro-3D уже установлено в двух студиях — «Пифагор» и «Нева-Фильм». Всего более 100 студий по всему миру создают и дублируют фильмы в формате Auro-11.1 by Barco.

Прежде всего, формат хорош тем, что для студий и кинотеатров обходится дешевле. Официальный сайт Auro-3D указывает такие плюсы:

• Отсутствие платы за лицензию

• Минимальный объем усилий по распространению

• Возможность использовать созданный контент в этом формате на системах Auro- 11.1 by Barco

• Удобный переход от DCP к эквивалентному качеству на Blu-ray

• Простота последующего преобразования

• Возможность записи в формате Auro-11.1 by Barco непосредственно на съемочной площадке

• Отсутствие необходимости в дополнительном мастеринге DCP и ключах

• Дополнительные каналы кодируются непосредственно в мастер 5.1 (7.1)

• Полная совместимость с миксом в 5.1 (7.1)

• Не нужно тратить время на дополнительную перезапись в другом формате

• Возможность использовать функцию «up mix» для готовых фильмов в формате стерео, 5.1, 7.1 для воспроизведения в Auro-11.1 by Barco

Где контент?

Поначалу, когда формат только зарождался, контента было мало. Но сейчас ситуация изменилась: в формате Auro-3D есть и музыка, и фильмы. Списки фильмов и музыки, а также будущих кинотеатральных релизов, опубликованы на сайте Auro-3D.

Как получается объемный звук в наушниках

Прежде, чем понять, как появляется «трехмерный» звук и почему мы его не слышим через некоторые колонки, необходимо разобраться в устройстве нашего уха. Звук — это волна, давящая на барабанную перепонку. Нервные клетки преобразовывают эту вибрацию в электрический сигнал, который направляется в мозг. Разум распознает и интерпретирует волну, превращая ее в бах, визг, скрип и прочее. Благодаря этому мы способны отличить звук падения монеты от крика чайки.

Почему мы слышим 3D-звук

Мозг с помощью матушки эволюции пришел к выводу, что есть необходимость определить, с какой стороны рычит зверь, а с какой собрат по племени призывает спрятаться в уютную норку. Для этого пришлось научиться воспринимать окружающие звуки двумя ушами с разной скоростью. Разница в 0,7 миллисекунд между правым и левым ухом помогает определить, откуда кричит зверь с точностью до 3 градусов по горизонтали. Если угроза прячется на дереве или сидит на скале, точность определения локации снижается до угла в 15 градусов по вертикали. В целом этого достаточно, чтобы не быть съеденным.

Мозг — удивительный инструмент, способный различать отдельные музыкальные инструменты, тембр голоса, отражение звуковой волны от окружающих предметов: мебели, стен, потолка, окон. Мелодия, звучащая в пустой комнате, значительно отличается от той, что играет в помещении с мебелью. Идеально предать природный звук с помощью технических средств позволяет только бинауральное звучание — восприятие звука двумя ушами.

Первое устройство, компенсирующее разницу достижения звука к обоим ушам, презентовал Скотт Алисон в 1858 году — псевдофон (прибор, который перемещает пространственное расположение звуков так, что те, которые обычно поступают в правое ухо, начинают поступать в левое, и наоборот; был разработан для изучения процесса локализации звуков — прим. ред.). Благодаря особой заслонке в вертикальной и горизонтальной плоскостях, инженер создал иллюзию объемного звука. Спустя 75 лет ученым удалось добиться схожих результатов с помощью HRTF(функция, определяющая то, как именно человек воспринимает звук, исходящий из определенной точки в пространстве — прим. ред.).

Устройство наушников

В центре каждого динамика расположен магнит, рядом катушка и мембрана. Ток проходит через катушку, создавая магнитное поле, колебания воздействуют на мембрану. В результате этого движения создается высокое и низкое давление на окружающее воздушное пространство, появляется звуковая волна. Такого же результата можно добиться более примитивным способом, ударив палкой по пустой бочке — вибрация создаст сжатые потоки воздуха, которые принесут в наше ухо «мелодичный» звук.

Пляски с бубном

Основная проблема в передаче качественной записи объемного звука — строение человеческого тела. Уши человека, как и отпечатки пальцев или сетчатка глаза — уникальны. Это означает, что каждый из нас по-разному воспринимает один и тот же звук. Немного подумав, ученые решили — нужно решать проблему радикально, отрезав ушную раковину. Занимались этими странными делами в научно-исследовательской лаборатории Белла в 1931–1932 годах в США. Экзекуции подвергался манекен, в его слуховые проходы были внедрены микрофоны. На записывающие устройство транслировались звуки музыкальных инструментов хора.

Добившись идеального звучания в искусственной голове, ученые дали послушать запись с ушных микрофонов испытуемым. Подопытные отметили высокое качество звука, натуральность и возможность различить отдельные инструменты, объемное звучание. Но запись не была идеальной. Оказалось, что кроме раковин, влияние на восприятие оказывает строение ушного канала, расположение костей черепа. В лаборатории стали делать новые манекены по слепкам голов реальных людей. Собрав с десяток паттернов, ученые откалибровали звучание по усредненному варианту. Теперь бинауральные записи могут слушать практически все, чьи уши не сильно отличаются от среднестатистических.

В сети есть ролик для имитации обычного сеанса в барбершопе, после просмотра которого можно ощутить себя в парикмахерском кресле:

На второй объясняется секрет записи объемного звука. Все просто — нужно использовать два микрофона, установленных по схеме А–Б, а воспроизводить запись — в 7-канальном режиме.

Колонки не дают полноценный объем?

Восприятию звука мешают окружающие предметы, наше собственное тело, голова, извилистость ушной раковины. Колонка одновременно транслирует сигналы для двух ушей, в результате правое ухо слышит звуки, предназначенные для левого и наоборот. Наушники четко разделяют звук для каждого уха. Создатели игр и фильмов давно бьются над проблемой объемного звучания, и они нашли несколько интересных решений. Существуют аудиодрайвера, так называемые «искусственные ушные раковины», позволяющие имитировать местоположение источника в виртуальном пространстве. Эффект можно почувствовать в наушниках при просмотре видео:

Трехмерный звук, распространяемый в пространстве, имеет высоту, ширину и глубину. Для полного погружения в среду искусственно создается вибрация, добавляется 5–7 источников сигнала, воздействующих попеременно с разным отклонением на правое или левое ухо.

Настраиваем 3D-звук в наушниках

Требуемого эффекта помогают добиться Sound-драйверы. В последней Windows есть специальные настройки для наушников. Технология была разработана Windows Sonic и Dolby Atmos.

Потребуется OS Windows, мышка и один щелчок по правой кнопке на значке аудио, в выпадающем меню необходимо выбрать пункт «Пространственный звук», нажать «Включить» и можно смело воспроизводить еще один ролик:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector