Eax unified что это
Как вернуть качественный звук в Windows 7 — побитовый вывод, аппаратные эффекты (EAX и пр.)
Хочу поделиться опытом по теме звука в Windows 7.
На самом деле, всё не так плохо, как сначала кажется, и я вам сейчас это продемонстрирую.
Начну сначала.
О звуковых подсистемах
Windows XP
Тут схема звуковой подсистемы примерно следующая:
В данном случае через интерфейс DirectSound ПО имело прямой доступ к аппаратным ресурсам звуковой карты — микширование, преобразование частоты дискретизации, различные эффекты (включая 3D позиционирование) — в общем, всё, что было необходимо, как для музыки/фильмов, так и для игр.
Конечно, были свои проблемы, в частности с микшером Windows (неточная регулировка громкости, принудительная некачественная передискретизация всего и вся до 48 кГц), но они вполне легко обходились с помощью Kernel Streaming (тот самый поток, идущий мимо kmixer), а иногда даже с помощью хороших драйверов (у Creative например таковые появись только в линейке X-Fi. На аудиокартах Audigy микшер ведет себя не вполне адекватно, но, при желании, справиться с этим не сложно).
Vista, Seven
И вот, жили наши энтузиасты-звукари, горя не знали, но тут подоспела новая ОС от Microsoft, которая конечно же обязана была содержать кардинальные изменения (и не так уж важно, в какую сторону).
Таким образом, в рамках новой концепции абстракции от оборудования, Windows Vista, кроме всего прочего, получила полностью переработанную подсистему ввода/вывода звука. И конечно же, переработали её не самым лучшим образом.
Вот, какой вид она приняла в этот раз:
API — Application Programming Interface
APO — Audio Processing Object
CPT — Cross Process Transport
KST — Kernel Streaming Transport
+ базовые возможности обработки для звуковых карт не умеющих обрабатывать звук «своими силами»
+ поддержка на входе практически любого формата аудио — многоканальное аудио с частотой дискретизации до 192 кГц и глубиной квантования до 32-bit float
+ повышенная стабильность (спорное утверждение, в принципе)
— принудительный ресемплинг сомнительного качества
— микширование каналов без эффектов окружения (или же они очень примитивны)
— сужение динамического диапазона (особенно в режиме 16 бит)
— отсутствие доступа к аппаратному DSP, т.е. потеря всего его функционала, включая эффекты EAX в играх (в т.ч. и на картах, где EAX эмулировался программно — так как в WASAPI такого понятия даже нет нет)
— щелчки, хрипы и прочие последствия связанные с использованием ресурсов ЦП.
Как видно, больше всего не повезло компьютерным меломанам-аудиофилам (надеюсь, никто не обидится) и геймерам.
Люди же, не особо интересующиеся тем, что происходит со звуком на пути к звуковой карте — возможно даже получат определенное улучшение (хотя, опять же, им скорее всего всё равно — лишь бы работало)
А теперь, о том как преодолеть большинство из вышеперечисленных проблем, ибо, к великому несчастью, с выходом так любимой многими Windows 7, Microsoft никакой революции в плане звука нам не устроила.
Меломанам: точный вывод звука
1. Как я писал выше, большинство приложений для вывода звука в Windows 7 (хотят они того, или нет) используют режим WASAPI Shared. Но есть и другой режим — WASAPI Exclusive. Если руководствоваться блок-схемой, то в этом режиме отбрасывается всё, что лежит между Application Programming Interface и Kernel Streaming Transport — грубо говоря, звук идет непосредственно от приложения через интерфейс WASAPI на звуковую карту.
Но надо сделать замечание: так как в этом режиме отключен микшер WASAPI, а к микшеру звуковой карты доступа всё равно нет (ибо нет DirectSound), при использовании приложением эксклюзивного режима, воспроизведение любого другого источника через WASAPI становится невозможным.
Но, так или иначе, мы получаем по-битовый вывод аудио на звуковую карту.
2. Есть и другой способ. Если ваша звуковая карта имеет родной драйвер ASIO — вам крупно повезло. ASIO функционирует совершенно отдельно от WASAPI, так что, при прослушивании музыки системные звуки не будут отключаться — потоки ASIO и WASAPI будут микшироваться самой звуковой картой.
Вывод: если ваш драйвер ASIO не вызывает сомнений, используйте его.
Да, чуть не забыл — ASIO4ALL использовать нежелательно — как и Kernel Streaming, в этой ОС он работает очень нестабильно (судя по всему, из-за того, что другие звуки, идущие через WASAPI, периодически блокируют Kernel Transport).
Теперь непосредственно к делу.
Конечно же, для прослушивания музыки я рекомендую foobar2000 с плагином ASIO Output или WASAPI output support — ни за что другое ручаться я не могу. Подробная настройка вывода звука через foobar2000 описана здесь.
Любителей AIMP я разочарую — WASAPI Exclusive не предполагается даже в AIMP3 beta (только Shared), а ASIO в нем пока что сильно хромает (не умеет выставлять правильное количество каналов вывода, что приводит к нехорошим результатам).
Пользователям Winamp могу предложить плагины ASIO output Plugin или даже такое: OpenAL Output — кстати, еще один способ обхода WASAPI (видно из блоксхемы).
Для кинолюбителей: о видеоплеерах
C видеоплеерами ситуация практически аналогичная. Нам необходимо вывести звук на карту в первозданном виде. Особенно это важно, если вы хотите выполнить преобразование многоканального звука в стерео с использованием аппаратных эффектов вроде CMSS-3D в Creative X-Fi (объемное звучание в наушниках или стерео колонках). Для этого звук должен поступить на звуковую карту в многоканальном виде. Но вот беда: WASAPI в общем режиме преобразовывает каналы до кол-ва указанного в настройках Windows. Но даже если вы укажите там, скажем, 5.1, — этот параметр синхронизируется с настройками драйвера звуковой карты, и DSP не будет преобразовывать звук — так как сигнал на входе соответствует по кол-ву каналов настройкам. Т.е. тут принцип таков: в настройках драйвера звуковой карты должна стоять реальная конфигурация подключенного устройства воспроизведения (наушники, АС), а звук на карту должен поступать не измененным.
И так, тут нам опять понадобится WASAPI Exclusive. Я бы посоветовал использовать Media Player Classic HomeCinema в связке с DirectShow фильтром ReClock (только для 32-битного MPC), который, кроме всего прочего, умеет выводить звук на WASAPI Exclusive.
Геймерам: трехмерное позиционирование, EAX
Выводы
И так, вот вроде бы мы имеем всё, чего нам так не хватало сразу после перехода с Windows XP на Windows 7. Конечно, не без лишней мороки, но, что делать — такие уж задачки подкинула нам фирма Microsoft.
EAX оказал значительное влияние на развитие звуковых карт, способствовал внедрению многих эффектов для создания неповторимой атмосферы. Знатоки помнят, что одной из ключевых особенностей теперь уже культового проекта Thief была не только уникальная игровая механика, но и потрясающий звук. Именно звуковое сопровождение позволяло позиционировать каждый шорох, грамотно оценивать ситуацию, с головой погружаться в мир воришки Гаррета. По меркам того времени это стало настоящим прорывом.
В современных играх звук занимает значимое место. Безусловно, приятно наблюдать на экране красивую картинку, однако немаловажную роль в создании атмосферы имеет и звук. Ведь пространство не ограничивается областью, попадающей в поле зрения протагониста. Толковая реализация позволяет услышать разницу в выстреле из разных видов вооружения, определить, находится ли враг в помещении или на открытом пространстве. В жанрах вроде ужастиков и сетевых шутеров значимость звукового ряда вовсе трудно переоценить.
Именно о трехмерном звуке, движках, производителях мы поговорим в данной обзорной статье.
3D-звук подразумевает расположение источников звука вокруг слушателя.
Схематическое изображение того, как эффекты реверберации позволяют на слух определять параметры помещения
Для усиления ощущения при восприятии звука слушателем применяются различные технологии. Именно их качественное воплощение заставляет окружающий игрока мир не просто источать яркие краски, но и превращает его в действительно трёхмерное пространство.
На сегодняшний день существует целый ряд различных звуковых API. Мы поговорим о тех, которые либо до сих пор используются, либо представляют историческую ценность.
Актуальные звуковые API
OpenAL (Open Audio Library)
Этот API использует эффекты EAX. Данный интерфейс задействован в движках id Tech 3 и 4 (DOOM 3, Enemy Territory: Quake Wars, Prey, Quake 4, Wolfenstein), некоторых играх, основанных на Unreal Engine 3, а также в ряде множества других проектов (Battlefield 2, S.T.A.L.K.E.R., F.E.A.R., FarCry, Time Shift и прочие).
Интересно, что компания Creative позволила использовать свою запатентованную технологию обработки теней студии id Software только в обмен на поддержку OpenAL в DOOM 3
OpenAL развивался исключительно программистами Creative. Полноценная реализация наиболее значимых функций и возможностей OpenAL существует только для карт Creative под Windows. Для прочих карт и ОС реализация очень упрощенная, базовая. Всё потому, что это требует наличие аппаратной поддержки, а аппаратный процессор есть только у карт Creative.
Таким образом, если игра использует OpenAL, то звучание на интегрированном звуке на звуковой карте Creative будет разительно отличаться. Разумеется, в пользу последнего. Если же у звуковой карты Creative нет аппаратного процессора, то там используется программная эмуляция до EAX 4.0, не доступная картам других производителей. Хотя данную технологию эмуляции можно лицензировать за деньги даже для интегрированного звука. В то же время EAX 5.0 без аппаратной поддержки не существует. Развитие OpenAL остановилось в 2005 году.
DirectSound
Программный интерфейс, являющийся частью DirectX. Самый старый и распространенный API. Данный API позволяет имеет слабую и ресурсоемкую программную реализацию 3D-звука, которую в играх никто не использует, но зато позволяет задействовать аппаратную реализацию имеющихся эффектов. Таким образом, звучание разных DirectSound звуковых карт отличается.
Интересно, что «аппаратные» вызовы у многих карт реализованы программно. Таким образом, интегрированный звук часто имеет «аппаратный» 3D-звук, реализованный в драйверах. Эта реализация по качеству и возможностям сильно отличается от настоящей аппаратной.
C выходом Windows Vista и значительными изменениями в её архитектуре DirectSound лишился поддержки 3D-звука. Тут возникла одна проблема: многие игры, вышедшие до релиза новой операционной системы, остались без звуковых эффектов. В 2007 году компания Creative разработала технологию Creative ALchemy для X-Fi и Audigy, перехватывающую вызовы DirectSound и транслирующие их в аналогичные команды OpenAL. Благодаря этому старые игры имеют поддержку 3D-звука и EAX в операционных системах Windows Vista и Windows 7. Кроме того компания ASUS предлагает Xonar GX2.5, также позволяющий эмулировать DirectSound в несовременных проектах. Эмуляция ASUS предсказуемо уступает из-за отсутствия аппаратных возможностей в картах этого производителя, кроме того, менее стабильно работает.
В свое время покупатели Windows Vista были сильно озадачены отсутствием 3D-звука в играх. Одна из многих причин, почему хардкорные игроки не спешили переходить на новую тогда операционную систему
Кроме звуковых API существуют ещё и звуковые движки. Это примерно как графические движки, которые отвечают за внешний вид игр. Они представляют собой высокоуровневые функции, сильно упрощающие жизнь программистам. На низком уровне звуковые движки используют базовые функции DirectSound или какого-то другого API по выводу звука.
Наиболее популярные звуковые движки
Ещё семь лет назад FMOD считался «молодым и перспективным», а сейчас активно набирает обороты. Одной из особенностей является мультиплаформерность (поддержка Xbox 360, Playstation 3 и Nintendo Wii) и возможность работать с различными форматами на разных платформах. Уже вышло немало проектов использующих FMOD, в том числе такие хиты как World of Warcraft, Bioshock 1 и 2, Starcraft 2: Wings of Liberty, Mafia 2 и прочие. Также заявлены Crysis 2, Deus Ex: Human Revolution, The Witcher 2: Assassins of Kings.
MilesSS
EAX (Environmental Audio Extensions)
Наконец, остановимся на системе EAX (Environmental Audio Extensions). Сейчас разработчикам доступна EAX 5.0, поддерживающая многие возможности. В частности, именно эта система есть в самом распространённом на сегодняшний день движке Unreal Engine 3. Помимо этого EAX разных версий можно встретить во множестве игр. Грамотное использование потенциала этой технологии позволяет создавать потрясающие звуковые эффекты.
Именно EAX оказал значительное влияние на развитие звуковых карт, способствовал внедрению многих эффектов для создания неповторимой атмосферы. Знатоки помнят, что одной из ключевых особенностей теперь уже культового проекта Thief была не только уникальная игровая механика, но и потрясающий звук. Именно звуковое сопровождение позволяло позиционировать каждый шорох, грамотно оценивать ситуацию, с головой погружаться в мир воришки Гаррета. По меркам того времени это стало настоящим прорывом. Thief: The Dark Project стал одной из первых игр, показавших, что у 3D-звука и технологии EAX есть будущее.
Благодаря технологичному звуку Thief обладал потрясающей атмосферой и был одним их главных поводов покупки звуковых карт Creative
Спецификации разных версий EAX стоит рассмотреть отдельно.
EAX 1.0
Функции по отношению к предыдущей версии
Звуковые карты Creative поддерживающие технологию
Примеры игр, поддерживавших технологию
EAX 2.0
Функции по отношению к предыдущей версии
Звуковые карты Creative поддерживающие технологию
Примеры игр, поддерживавших технологию
EAX Advanced HD 3.0
Функции по отношению к предыдущей версии
Звуковые карты Creative поддерживающие технологию
Примеры игр, поддерживавших технологию
EAX Advanced HD 4.0
Функции по отношению к предыдущей версии
Звуковые карты Creative поддерживающие технологию
Примеры игр, поддерживавших технологию
EAX Advanced HD 5.0
Функции по отношению к предыдущей версии
Звуковые карты Creative поддерживающие технологию
Примеры игр, поддерживавших технологию
Вывод из представленного выше материала напрашивается сам собой, а именно: кроссплатформерность и простота в использовании являются необходимыми условиями для успеха. Всё-таки в нынешней ситуации, когда все издатели (кроме Microsoft, Sony и Nintendo) предпочитают выпускать свои игры сразу на трёх (минимум на двух) платформах одновременно, возможность с лёгкостью применить функции и на PC, и на консолях выходит на первый план. Набравший популярность FMOD тому ярчайшие доказательство.
Производители
Creative
Разумеется, когда заходит разговор о звуковых картах игровой направленности, многим на ум сразу приходит именно компания Creative. За почти три десятка лет своего существования производитель неоднократно преподносил любителям звука приятные сюрпризы, хотя и ценовая политика компании вызывала неоднозначную реакцию. Сейчас в ассортименте компании достаточно продуктов серии X-Fi с привычным PCI Express интерфейсом и с USB, от бюджетной ценовой категории до карт премиум класса.
Auzentech
Корейская компания Auzentech выпускает игровые звуковые карты на чипе Creative X-Fi. Эти продукты обладают интересными характеристиками и подходят и для аудиофилов и для игр, но, к сожалению, у нас про эту компанию мало кто знает и данную продукцию не так-то просто найти в магазинах.
Не так давно на рынке звуковых карт появился ещё один игрок, которого трудно не заметить. Речь идет о компании ASUS, имя которой ассоциировалось с материнскими платами, видеокартами, ноутбуками, оптическими приводами.
Эти звуковые карты разрабатывает и производит дружественная тайваньская компания C-Media. ASUS выступает только OEM-заказчиком и спонсором разработки. С этим связана зачастую нестабильная работа карт ASUS и скромные возможности, что нетипично для других продуктов этого производителя.
Называть всех производителей мы не будем. Причин тому предостаточно: и отсутствие должной информации от компаний, и проблемы с доставкой в Россию, и ориентация на узкий круг профессионалов, а не на широкие массы потребителей. Для игроков они не представляют особого интереса.
Улучшаем звук в играх и возвращаем EAX
Если вам кажется, что звук в современных видеоиграх ужасен и сильно отличается от того, который вы когда-то слышали во времена Windows XP, то, возможно, вам вовсе не кажется и синдром утёнка здесь ни причём. В этом материале мы постараемся разобраться, куда пропал один из важнейших аспектов влияющих на погружение, а также постараемся исправить всё то, что компания Microsoft успела натворить в плане ухудшения звука за 15 лет.
Внимание!
Гайд рассчитан на уверенного пользователя и автор не несёт никакой ответственности, если вы что-то сломаете. Все выполняемые действия лишь на вашей совести.
Содержание
В чём проблема современного звука
Когда-то звук был одним из важнейших аспектов, влияющих на погружение в играх, но современные способы вывод звука сильно отличаются от того, что когда-то считалось незыблемой нормой. Если во времена Windows XP звуковой поток передавался напрямую к аппаратной части через интерфейсы с низкой задержкой, то начиная с Windows Vista ситуация приняла печальный оборот и качество звуковых эффектов начало отходить на второй план. Компания Microsoft, под предлогом обеспечения лучшей совместимости и удешевления консолей, переработала привычную схему вывода звука и добавила весьма длинную цепочку программных вмешательств.
Такие изменения в звуковой подсистеме небыли вынужденными, ибо проблемы с микшером или принудительным изменением всего до 48 кГц не были критичными и спокойно исправлялись в пару кликов пользователем или производителями звуковых карт. Все изменения были лишь желанием Microsoft, которое привело к потерям многих звуковых эффектов (EAX), задержкам, искажениям и смерти рынка игровых звуковых карт. Мы получили реальность, где разработчики просто забили на качественный хардварный звук и переложили всю обработку на программную часть ресурсами процессора, превратив звук в плоское подобие прекрасного, а также лишив множество игр былого шарма.
Что мы потеряли
Одной из важнейших потерь, о которой всё ещё плачут геймеры за 30, является технология EAX. Чтобы не быть многословным и не грузить вас лишней информацией, здесь стоит лишь отметить, что технология EAX работала по принципу современного Ray tracing, но только в плане звука. Каждый звук мог отражаться от объекта окружающего мира и звучать исходя из размера помещения, способности материала передавать и поглощать звук, удалённости объекта и т.п.
EAX использовался во многих популярных видеоиграх — это Half-life, Counter-Strike, Grand Theft Auto San Andreas, Grand Theft Auto IV, S.T.A.L.K.E.R., Doom 3 и т.п. Список игр с поддержкой технологии можно найти здесь.
Хотя сжатие ютуба и влияет на качество передачи, но разницу можно отчётливо уловить, особенно это становится заметно в Doom 3 и Halo: Combat Evolved в определении источников звука.
Как исправить звук в Windows
Существует множество способов исправить ошибки Microsoft и пустить звук напрямую к оборудованию в обход программного вмешательства Windows, но универсальным средством являются только утилиты Alchemy и ASIOALL.
ALchemy Universall — это приложение для восстановления функциональности DirectSound 3D (EAX) на картах от Creative, но в последующем модифицированное для работы с любыми звуковыми картами. Программа работает по принципу ретранслятора, минуя вмешательства со стороны Windows и переводя запросы в OpenAL напрямую.
В основном ALchemy необходим для старых игрушек, но я советую включать приложение для всех игр, ибо если игра даже не поддерживает EAX, то вы всё равно заметите некоторое улучшение играх при использовании ALchemy.
Возможно, лучше всего добавить все игры в ALchemy; если вы не заметите никаких преимуществ или испытываете отрицательные эффекты от использования ALchemy, то просто удалите игру из программы.
Многие встроенные звуковые чипы имеет поддержку технологии Asio, но умышленно или в силу иных причин не задействуют её в своих драйверах. Бесплатная утилита ASIOALL призвана исправить эту проблему.
ASIOALL — это универсальный драйвер разработанный музыкантами для уменьшения задержки ввода и вывода при игре на гитаре. Если вы хотите быть быстрее всех в соревновательных игрушках или вы замечаете, что звук иногда опаздывает за мимикой рта персонажа в игре, то ASIOALL вам просто необходим.
В основном достаточно ALchemy для возвращения качественно звука, но если вас интересуют только задержки ввода и вывода, то достаточно использовать ASIOALL.
Есть ли смысл в EAX сейчас
Несмотря на появление новейших технологий объёмного звучания и 7.1 канального звука, смысл в EAX ещё остаётся, ибо многие проекты, благодаря своим звуковым движкам, имеют скрытую поддержку технологии и только ждут пока вы её активируете. Возможность же современных встроенных кодеков поддерживать-эмулировать версии EAX, позволяет без каких-либо затрат окунуться в настоящее объёмное звучание и обеспечить незабываемый эффект присутствия. Посмотреть список игр по звуковым движкам на наличие скрытой технологии можно здесь.
Выводы
Конечно, обидно, что что-то настолько хорошее, по прихоти IT-гиганта, так бесславно волочит своё существование, но пока остаётся возможность активации настоящего хардварного звука без программных вмешательств и разработчики продолжают использовать EAX в новых проект (Killing Floor 2 [2017]), то надежда, о возвращении хорошего звука продолжит жить.
Вопросы и ответы по EAX
Для тех, кто не в курсе, расскажите, что такое EAX (Environmental Audio Extensions)? Как EAX улучшает ощущения от игры, по сравнению с DiresctSound3D (DS3D)?
EAX это API для создания звучания окружающей среды, созданный Creative. Цель EAX помочь разработчикам игр создавать ощущение реальности происходящего действия в игре с помощью звука. EAX это расширение DS3D, звукового API от Microsoft, являющегося частью среды для программистов DirectX. Оба интерфейса дополняют друг друга.
EAX расширяет возможности DS3D за счет создания мира вокруг источников звука и слушателя — т.н. виртуальную звуковую среду окружения. Эта звуковая среда создается за счет моделирования отражения звуков и реверберации, исходящих со всех сторон от слушателя. Волны отраженных звуков и реверберация, достигая слушателя, дают ему возможность составить представление о природе окружающей его среды — размерах помещения, отражающих свойств стен и многое другое. Разработчики могут использовать EAX для простой установки различных типов свойств акустики для разных помещений и мест в игре. Например, играя в игру, поддерживающую EAX, игрок может слышать, как изменяется акустика при переходе их коридора в пещеру.
В дополнение к созданию звуковой окружающей среды, EAX 1.0 может также, внутри звуковой окружающей среды значительно усилить ощущения восприятия расстояния до различных источников звука: интерфейс автоматически подстраивает индивидуальные параметры источников реверберации, когда каждый источник звука изменяет свое местоположение в пространстве, т.е. расстояние до слушателя изменяется. При этом EAX находится в стадии развития: в следующей версии (EAX 2.0) будет сделан значительный шаг вперед с целью улучшения интерфейса программирования и акустической модели используемой для создания звуковой окружающей среды.
Что говорят разработчики приложений об EAX 1.0 API?
Великолепно! Уже через шесть месяцев после нашего представления EAX, 18 игр поставлялись с поддержкой интерфейса EAX, и был анонсирован выход еще 35 игр — это в разы больше, чем количество приложений, поддерживающих другие API моделирования звуковой окружающей среды.
С точки зрения поддержки в приложениях аппаратного обеспечения от Creative и Emu, существует нечто большее. «Presets» (заранее сделанные установки EAX) в линейке звуковых карт Creative SB Live! дают возможность пользователю добавлять эффекты звука окружающей среды в самые популярные старые игры. Плюс к этому, аппаратное обеспечение Creative и Emu также поддерживает позиционирование источников звука в 3D пространстве, то, что используется любой игрой, написанной под DS3D.
Мы полагаем, что это ключевые ингредиенты для промышленного стандарта интерфейса акустики окружающей среды. Нейтральные промышленные наблюдатели и опыт прошедших месяцев подтвердили верность нашего выбора.
Что будет нового в EAX 2.0 по сравнению с EAX 1.0?
Что такое окклюзии и обструкции, и как они улучшают ощущения от игр?
EAX окклюзии (occlusions — звуки, проходящие через препятствия) применяются для моделирования источников звука, расположенных в другом помещении или в пространстве с другой стороны стены. Окклюзии имеют свойства, при изменении параметров которых меняются характеристики звукового сигнала, проходящего сквозь препятствия, в результате моделируются различные типы стен, состоящие из разных материалов и имеющие различную толщину. Например, если слушатель находится внутри дома, т.е. в помещении, а источник звука находится снаружи, тогда приложение может использовать свойства окклюзии для воспроизведения реалистичного звучания голоса или шума, так если бы они действительно слышались из-за двери или снаружи дома, в котором находится слушатель.
Использование свойств обструкции (obstruction, звук задерживается препятствием) позволяет моделировать дифракцию звука препятствием для создания ощущения, что источник звука находится в той же окружающей среде, что и слушатель, но закрыт от слушателя преградой. Возвращаясь к предыдущему примеру, использование свойства обструкции может сделать звучание голоса таким, будто его источник расположен за большой колонной в той же комнате, что и слушатель, при этом, звук не проходит сквозь колонну.
Используется ли в EAX геометрическая модель окружающей среды? Можете ли вы дать нам простое объяснение, как работает модель геометрической акустики, и является ли такой метод эффективным решением для интерфейса 3D игр?
Модель распространения света, основанная на геометрии пространства, повсеместно используется в графическом мире и известна под названием «ray tracing» (распространение лучей), имеет акустический эквивалент. Для реализации геометрической акустики требуется компьютерная модель физического пространства: четкое определение того, какой объект и где расположен и какие звукоотражающие или звукопроводящие свойства имеет каждый объект. Затем рассчитывается количество слышимых пользователем звуков, отраженных от этих объектов для каждого источника акустики. Также, в расчет могут приниматься ослабление звукового сигнала во время прохождения сквозь стены или преграды на пути прямого распространения звуковых волн и каждого из отраженного звука. Ray tracing и другие модели распространения звуков на основе геометрии пространства — такие, как метод зеркальных источников звука — являются техниками, зависимыми от времени и широко применяются в качестве поддержки при вычислении акустики помещений в архитектурном дизайне. Подобная техника допускает, что звуковые волны отражаются в «зеркальной» форме, которая является аппроксимацией игнорируемых дифракции и диффузии звука. Совсем недавно, этот метод геометрического моделирования был адаптирован для воспроизведения 3D звука в некоторых экспериментальных интерактивных системах виртуальной реальности.
Модель распространения звука, основанная на геометрии пространства, такая, как ray tracing, может быть очень привлекательна для использования в API трехмерного звука. Разработчик просто определяет модель 3D звукового мира, располагает источники звука и слушателя в этом мире, а затем механизм ray tracing определяет пути распространения звуковых волн для завершения работы по созданию реалистичной акустической окружающей среды. На практике, тем не менее, такое применение геометрической модели в мире интерактивного компьютерного звука имеет несколько серьезных недостатков.
Полный расчет отражений от множества объектов для нескольких источников звука является сложной задачей. Не смотря на то, что физические принципы лежащие в основе геометрической модели просты (и обеспечивают лишь аппроксимацию реальных отражений звука) для ее расчета требуется серьезные вычислительные ресурсы. Главное следствие, в 3D играх, это то, что техника расчета распространения акустических волн (ray tracing) может оперировать лишь ограниченным числом отраженных звуков и не может быть использована для воспроизведения затухания запаздывающей реверберации. Чтобы понять, почему это так, рассмотрим источники звука в реальном мире.
Источники звука испускают звуковые волны, которые отражаются от первого объекта, которого достигнут, затем от второго объекта, затем от третьего, и т.д. В обычном помещении существует бесконечное число непрямых путей распространения звуковых волн от источника звука через отражение к слушателю. Когда эти отраженные звуковые волны достигают слушателя, запаздывающие отражения все больше и больше ослабляются, и следуют друг за другом все ближе и ближе по времени. Эти запаздывающие отраженные звуки быстро формируют континуум (сплошную среду), известный как «реверберация». Так как сложность полной модели увеличивается экспоненциально с течением времени, на практике моделирование геометрической акустики в реальном времени должно быть ограничено одним «отскоком» от препятствия («первоочередные» ранние отраженные звуки) с целью экономии ресурсов CPU. Следовательно, механизм расчета распространения акустических волн в реальном времени не может использоваться для расчета затухания запаздывающей реверберации, которая является составной частью отраженных звуков в типичной акустической среде. В результате 3D звуковой окружающей среде не хватает живости и ощущения реалистичности. Это также приводит к несовместимости, так как первоочередной отраженный звук может стать явным, а затем исчезнуть, согласно физической модели — появляется чувство разочарования, потому что ожидаемого эффекта нет, так как нет запаздывающей реверберации для заполнения свободного акустического пространства, когда первоочередные отраженные звуки исчезают. Для избавления от этой проблемы, в интерфейсе EAX от Creative используется статичная модель распространение звуков, которая оперирует ранними отражениями и затуханием запаздывающей реверберации, и, следовательно, обеспечивает более полное и сильное ощущение звуковой окружающей среды.
Другая серьезная проблема с моделью распространения на основе геометрии пространства, применительно к звуку, состоит в том, что разработчик должен создать и манипулировать сложной моделью акустической окружающей среды для создания отраженных звуков. Поэтому, акустика, базирующаяся на геометрии пространства, может применяться для очень впечатляющих демонстрационных программ, но очень сложна для эффективного использования в реальных приложениях.
Создание эффективной акустической модели это не простая задача, как об этом могут говорить дизайнеры акустики в реальном мире. Дизайнер может потратить месяцы, и даже годы для создания холла с приемлемой акустикой, но даже тогда он может не добиться успеха. Разработчики игр оказались перед этой проблемой дизайна в виртуальном мире при использовании геометрической модели: правильно ли они определили коэффициент поглощения звука для этой стены? Достаточно ли прозрачен для звука этот объект? Им приходится произвести массу настроек, чтобы все было правильным, даже если геометрический API обеспечивает их списком материалов, из которых программист может выбирать. Кроме того, в дополнение к необходимости определения свойств материалов, обычно существует необходимость преобразования графической геометрической информации в форму, которую может использовать звуковой механизм (движок). И то и другое не является простой рутинной задачей.
Последнее и возможно самое важное замечание для игроков и разработчиков заключается в том, что геометрическое моделирование может создавать только конечный результат, который по своей природе является ограниченным, даже с точки зрения производящего сильное впечатление качества звука. Даже если геометрическая модель акустики сможет создать безупречную копию реальной звуковой сцены, эта форма реализма не всегда будет подходящей или эффективной для озвучивания, о чем хорошо осведомлены звукоинженеры киностудий. Слух является в большей степени чувством внутренних ощущений, чем зрение. Для создания наилучшего ощущения от звука, часто требуется использование звуковых эффектов, которые очень далеки от тех, которые могут существовать в физической реальности. Вот почему многие звуки в фильмах — от шуршания одежды до оружейных выстрелов — часто заменяются звуками, которые были «подправлены». Также на звуковых дорожках к фильмам часто записывают имитацию реверберации, подобно той, которую воспроизводится с помощью EAX.
Использование EAX реверберации позволяет создавать в играх виртуальную акустическую окружающую среду, которая отличается от среды, изображаемой на мониторе. В этой виртуальной акустической среде персонажи или объекты звучат так, будто они находятся ближе или дальше от слушателя, чем это выглядит на экране, т.е. плоскому изображению сообщается объем. API EAX создан с целью обеспечить именно такую форму звучания, в тоже время, все задачи по внедрению интерактивности в игру перекладываются на процесс звукового дизайна, т.е. это дело разработчика, как, и в каких объемах использовать и добиваться интерактивности звучания.
Разработчики игр, как и режиссеры фильмов, хотят управлять степенью выразительности и качеством своих 3D звуковых сред окружения, а значит, хотят найти соответствующий инструментарий в EAX. Их потребности не так просто удовлетворить в геометрических моделях, подобных ray tracing. Например, если вы решили увеличить время затухания реверберации для обеспечения более сильного ощущения благоговения при имитации кафедрального собора, в модели типа ray tracing не существует простой кнопки управления длительностью времени затухания reverb. Вместо этого вы можете увеличить размеры звуковой геометрической модели, отодвинув стены дальше от слушателя, чтобы добиться требуемого эффекта. Это сложно сделать и, что еще хуже, в результате получается модель акустики, отличная от графической модели, вследствие чего могут возникнуть проблемы, например, если вы начнете двигать источники звука и графические объекты внутри созданной модели. И даже если вы справитесь с этими проблемами, вы получите модель акустики, которая не будет соответствовать законам физики. Вы не можете добиться одновременно и психологического реализма и эмоциональности, чего разработчики игр, как и режиссеры фильмов, хотят от создаваемого звучания.
Как работает EAX и какие его возможности интересны в перспективе разработчикам?
В двух словах, EAX обеспечивает разработчиков лучшими параметрами для звукового дизайна, чем для архитектурного дизайна. И EAX реалистично моделирует ранние отраженные звуки и затухание запаздывающей реверберации, которые создают виртуальные объекты или стены.
Мы думаем, что первый фактор, определяет труднообъяснимо быстрое принятие EAX разработчиками приложений. Как отмечалось выше, параметры для звукового дизайна дают возможность разработчикам игр легко (по сравнению с геометрическим моделированием) создавать убедительное и эмоционально красивое ощущение от окружающей слушателя акустики. В EAX, первый набор параметров управляет тем, как слушатель ощущает окружающую среду (помещение, в котором находится слушатель), а второй набор параметров позволяет регулировать эффекты акустической окружающей среды для каждого звука в отдельности. Эти параметры интуитивно понятны разработчику, он может легко манипулировать ими, изменять или усложнять эффекты акустики окружающей среды в любой модели игры или сценария. EAX не требуется наличия перспективы от первого лица (читай слушателя) или привязки источников звука к графическому представлению виртуального мира. С другой стороны, дизайнер звука, который хочет создать звуковую сцену, которая наиболее близко и реалистично совпадает с графической сценой, может легко сделать это, используя громадные возможности EAX по управлению ранними отраженными звуками, эффектами окклюзии и обструкции.
При создании этих эффектов, EAX использует метод статистического моделирования вместо метода геометрического моделирования. Статистическая модель EAX автоматически вычисляет параметры реверберации и отраженных звуков, в зависимости от расположения слушателя относительно источников звука, размеров помещения, направленности источников звука и в зависимости от дополнительного набора параметров, которые может изменять программист.
EAX более прост и более гибок в использовании для программистов, потому что статистическое моделирование не требует полного геометрического описания акустического мира вокруг слушателя. Вместо этого он работает, используя макроскопические параметры, начиная от таких как размер помещения и времени реверберации и заканчивая динамическим вычислением параметров важнейших отраженных звуков и реверберации. Статистическое моделирование также более эффективно использует CPU, чем геометрическое моделирование, но при этом все равно более эффективно моделирует ранние отраженные звуки и реверберацию с запаздыванием, обеспечивая реалистичное воспроизведение глубины акустической сцены. В игре в любой момент могут изменяться заранее сделанные установки окружающей звуковой среды и настраиваться отдельные параметры простым нажатием кнопок управления для создания убедительного ощущения реалистичности акустики, при перемещении слушателя и источников звука из одной части виртуального мира в другую, в зависимости от любого события по сценарию игры.
Среди будущих возможностей EAX будет набор для интуитивного управления, с помощью которого можно будет полностью и эффективно манипулировать ранними отраженными звуками, а также запаздывающей реверберацией. Этот набор также позволит устанавливать параметры окклюзии, обструкции и эффектов перспективы для создания очень четкого впечатления окружающего звучания, если это потребуется. EAX позволяет программистам настраивать или модифицировать полностью или частично автоматическое управление отраженными звуками и реверберацией с целью создать в точности такую акустическую среду окружения, как он или она хочет, или, чтобы наложить требуемый эффект на один конкретный звук. Если необходимо, этот метод позволяет программистам использовать их собственную геометрическую модель с целью контролировать не только эффекты окклюзии и обструкции, но также и ранние отраженные звуки, в зависимости от геометрии стен и препятствий.
Creative наряду с другими компаниями работает в IASIG (Interactive Audio Special Interest Group), разрабатывая новый стандарт 3D звука. Какова роль Creative в этих разработках?
IASIG пригласила Creative внести EAX в качестве вклада в IASIG «Level Two Guidelines» («Принципы управления второго уровня»). Цель этих принципов установить промышленный стандарт на интерфейс звуковой окружающей среды для разработчиков мультимедиа и игр для PC. Creative согласилась сделать EAX 1.0 открытым для промышленного использования и принять во внимание предложения членов IASIG по расширению нашей первоначальной задачи.
Мы назвали нашу новую задачу «EAX 2.0» с целью показать обратную совместимость с EAX 1.0. Однако IASIG считает, что она не в состоянии использовать и в дальнейшем спецификацию, носящую в качестве имени торговую марку, несмотря на тот факт, что мы публично объявили EAX в качестве «открытого стандарта». В интересах прогресса мы модифицировали задачи EAX 2.0 для удовлетворения желаний IASIG, поэтому ожидается, что стандарт IASIG на интерфейс звуковой окружающей среды будет выпущен под новым именем.
Но, несмотря на то, что новый стандарт основан на нашей исходной спецификации EAX 2.0, он не будет обратно совместимым с EAX 1.0.
Creative легко реализует поддержку стандарта от IASIG, когда он будет закончен (так как он полностью основана на механизме EAX) и будет поддерживать совместимость с EAX 1.0 в своих драйверах. В действительности, такой стандарт может рассматриваться в качестве некоторого представления «EAX 2.0». Более того, мы продолжаем расширять EAX, с целью получить дополнительные преимущества от использования возможностей продуктов семейства SoundBlaster Live! не только при использовании EAX 1.0 или стандарта IASIG. Будущая версия EAX будет работать без проблем в качестве расширенного набора стандартов EAX 1.0 и IASIG. Для разработчиков игр это означает, что EAX будет больше чем когда-либо, тем API, выбор которого будет гарантировать оптимальную производительность на наиболее распространенном оборудовании.