К вопросу о технологии A3D 2.0 WaveTracing (и ее критике), хотелось бы высказать свое IMHO.
Когда проводят аналогии с RayTracing, заявляя о том, что принципы, которые применимы в оптике, не являются настолько же справедливыми в звуке, забывают о том, что в данном случае имеет смысл не столько "угол падения равен углу отражения" (A), сколько "расстояние пропорционально задержке" (B).
И вот как раз второе очень актуально в звуке (в связи с относительно низкой скоростью звука и относительно высокими задержками)
Попытаюсь популярно объяснить...
Для начала попытаемся вспомнить следующие особенности слуха -
1) из двух одинаковой интенсивности коротких звуковых сигналов (одинаковых или близких по частоте или спектру), дошедших до слушателя непосредственно друг за другом, слушатель скорее отреагирует на первый (второй будет маскирован первым).
2) звуковой сигнал, прошедший меньшее расстояние, при прочих равных окажется и субъективно, и объективно более интенсивным/громким.
3) фазовая/временная разница между сигналами, пришедшими в правое и левое ухо, используется слухом для позиционирования (определения направления на источник).
4) на тех частотах, где длина волны является неподходящей для установления фазовой/временной разницы, критерием служит оценка интенсивности (в том числе в случае движения источника или объекта)
5) слух использует также информацию об изменении спектрально-тембровой окраски во времени или во времени и пространстве (в движении) для широкополосных источников (примеры:
- источником является голосовой аппарат человека, где человек стоит лицом к слушателю; спиной к слушателю. Во втором случае голос более глухой.
- между источником и слушателем появляется преграда, с той иили иной степенью звуковой проницаемости).
6) слуховой аппарат является нелинейным как в отношении динамических характеристик, так и частотных. Оставлю этот последний пункт без расшифровки, описания и доказательств (пожалуй, один из наиболее сложных аспектов слуха).
Эта нелинейность является одним из важнейших факторов, именно она позволяет распознавать огромный динамический диапазон, именно она защищает нас от акутических перегрузок, именно она в ряде случаев остается единственным источником для позиционирования.
Из (1),(2),(3) очевидно следует, что в случае отраженного звука наиболее информативным является фронт радиальной звуковой волны, который в случае отражения от поверхности имеет (2) кратчайшее расстояние в определенной точке, которая геометрически совпадает с точкой падения/отражения луча, проведенного от источника к поверхности и от нее к слушателю. Таким образом у ряда критиков возникает заблуждение (о первичности и применимости утверждения (А) в акустике).
Очевидно, что первые отражения (1), пришедшие позже (отстоящие от точки "перелома" луча (описывающего кратчайший путь продольной звуковой волны, прошедшей от источника к отражающей поверхности и далее к слушателю) на плоской монотонной отражающей поверхности на небольшое расстояние), а также вторые/третьи отражения (описано в (1), (2), частично) также (бесспорно) обладают информационной ценностью для имитации реальной звуковой картины,
однако это потребует гигантского увеличения вычислений (попробуйте обсчитать фронт звуковой волны, радиально расходящийся от источника, который при соприкосновении с отражающей поверхностью образует бесконечное число точек, от каждой из которых исходят первые отражения - радиальные звуковые волны...). Кроме того, соображения, связанные с эффектом маскировки (1) и снижение интенсивности с расстоянием/временем (2) снижают их среднестатистическую ценность и позволяют уже в первом грубом приближении получить достаточно достоверную интерактивную звуковую картину. Тем более, если при этом еще и учитываются акустические свойства материалов (отражение, поглощение, изменение спектрально-тембровой окраски - то же самое, но по-разному для разных звуковых частот), которые используются в звуковых сценах.
Каким образом достигается эффект распознавания направления на источник звука по оси "верх-низ" на двух горизонтально расположенных АС, отмечаемый большинством наблюдателей на звуковых картах, использующих технологии Aureal (Vortex, Vortex2), я здесь описывать не буду (может быть, как-то потом), хотя некоторые из вышеприведенных шести особенностей слуха (в первую очередь не упомянутые ниже по тексту) позволят умному читателю самостоятельно понять механизмы, которые использует как человеческий слух, так и технология, которая была призвана достичь нового уровня имитации.
К сожалению, компания Aureal уже давно прекратила свое существование, но здесь речь идет не о большой политике, а о технологиях.
WaveTracing Demo можно найти на странице с утилитами,
A3D2.0 SDK можно попробовать поискать самостоятельно,
графические примеры, иллюстрирующие работу технологий, используемые в A3D (скриншоты из A3D 2.0 Wavetracing Test Application), можно посмотреть (к сожалению, только посмотреть, хотя в оригинале можно и посмотреть и послушать) на следующей странице.
|
