声音系统

常用的声音引擎（Common Middlewares）

• fmod
• wwise

概念

• 声音大小：音量
  • 本质就是空气中的压强变化
  • 衡量单位是分贝
    • Log based，不是线性的
• 声音尖锐度：音频
  • 频率波的而叠加形成音色
  • 频率波可以叠加抵消：降噪耳机的原理
  • 人耳的听得到的声音频率范围
    • frequency range: 20-20KHz
    • sound pressure level range (0-130db)

声音建模

• 对采样的模拟声音信号进行编码的标准方法

  

  • 采样
    • 5K以上就行
  • 量化

    • 线性 or 非线性量化存储

    • 存储的格式的区别

      

      • 游戏一般用有损，多通道支持的
  • 编码

三维空间声场建模

• 声源（Sound Sources）

  • 从特定位置发出的单声道音频信号

• 听者（Listener）

  • 涉及到一些几何量：位置，速度，方向
  • 声音到达人耳的时间，音色差异，人可以通过这个感知声音的方位，空间感

• 空间感（Spatialization）

  用于让听众定位声音的技术

  • 平移（Panning）

    • 将音频信号分配到新的立体声或多声道声场

    • Linear Panning

      • 对于增益为1的立体声信号，左右声道的增益之和应为1

        

    • Equal Power Panning

      

      • 人类对响度的感知实际上与声波的功率成正比
      • 功率等于信号幅度的平方
      • 当声音平移到中间（x = 0.5）时，功率会下降
      • 通过在平移过程中保持功率约束来保持恒定的响度，而不是保持幅度恒定
      • 该方程有几种可能的解，一种是正弦/余弦方程

  • 衰减（Attenuation）

    • 不同的声音频率衰减距离不一样
    • 当听者远离它时，音量会减弱
    • 在现实世界中，球形声波的声压从球体中心开始减小

  • 环境遮挡（Obstruction and Occlusion）

    

  • 混响（Reverb）

    • 会影响游戏空间感

    • 在任何包含声音反射表面的环境中，听者通常会从声源接收三种声波

      • 直接（干）
      • 早期反射（回声）
      • 后期混响（尾部）

    • 混响时间：测量声音在给定房间内消失的速度。 房间的大小和材料的选择决定了混响时间

      

    • 通过声学参数控制混响效果

      • 预延迟（秒）：信号进入混响单元之前发生的延迟。 较长的预延迟时间可用于模拟较大的房间，其中第一个回声需要较长时间才能听到。
      • 高频比：控制高频相对于低频混响时间的滚降系数。
      • 湿电平：应用于混响声音的增益系数。
      • 干电平：应用于直接路径声音的增益系数。

    • 吸收：材料的吸收系数和材料数量决定吸收率

      

      材质不同，也会影响声音

  • 多普勒效应（The Doppler Effect）

    • 运动中的声音
    • 相对于波源移动的观察者而言，波的频率变化

• Modeling Audio World

  

  复杂大世界的声场