3D-алгоритмы: DS3D, EAX, A3D

В программном интерфейсе DirectSound3D (DS3D) фирмы Microsoft определен стандартный способ для позиционирования звука из WAV-файлов в трехмерном пространстве. Набор команд DS3D позволяет одновременно манипулировать 32 WAV-файлами, но для преобразования этих команд в пространственное звуковое поле необходим рендеринг 3D-звука. Одним из первых поставщиков, предложивших свои средства рендеринга, стала фирма QSound Labs. Ее технология QMSS предназначена для многоканальных акустических систем, а Q3D 2.0 - для стереодинамиков и головных телефонов. Оба решения масштабируемы и могут быть реализованы с использованием аппаратной акселерации или без нее.

Алгоритм A3D 2.0, полученный в результате сложнейших исследований NASA, по-видимому, самый совершенный. В его набор команд входит уникальная функция Wavetracer, работа которой напоминает трассировку лучей в программах 3D-графики. С помощью функции Wavetracer строится физическая модель акустической среды, учитывающая отражающие свойства каждой поверхности, местоположение каждого источника звука и слушателя. Эти данные используются для расчета траекторий распространения звуковых волн и их движения к ушам слушателя.

Неудивительно, что для реализации A3D 2.0 необходим мощный процессор звукового рендеринга Vortex 2 фирмы Aureal. Однако программа автоматически переходит в оптимизированный чисто программный режим A2D (в нем реализованы функции A3D 1.x) на машинах, лишенных аппаратного акселератора (при этом приходится отказаться от учета допплеровского эффекта, отражения и огибания препятствий).

Технология EAX компании Creative Labs не так совершенна, как A3D, но ее недостатки компенсируются огромным набором дополнительных функций, позволяющих улучшить качество звука. Кроме возможности размещения 64 звуковых источников в трехмерном пространстве в ней реализовано множество настраиваемых эффектов (отражение, хорус, смещение тональности и т. д.), выбираемых пользователем на автоматически скрываемой инструментальной линейке. Также имеются десятки заранее сформированных моделей акустических сред, настроенных на прослушивание через два динамика, многоканальную систему и головные телефоны. Для использования дополнительных функций EAX необходим аппаратный акселератор, такой, как микросхема сигнального процессора EMU10K1 фирмы E-Mu Systems, но EAX-совместимые программы могут генерировать стандартный позиционируемый звук на любых совместимых с DS3D средствах рендеринга.

Microsoft DirectSound3D

DS3D API - набор функций, с помощью которых программист сможет дополнить любые звуковые сигналы 3D-эффектами.

Достоинства: обработка может вестись чисто программным способом, поэтому не требуется дополнительное оборудование.

Оценка: прослушанные системы произвели посредственное впечатление; наблюдалось некоторое перемещение звуковых полей вперед-назад, но вертикальное положение звука не изменялось.

Aureal A3D: лучший алгоритм

С помощью алгоритма EAX компании Creative удалось получить чуть более реалистичные эффекты: звуковое поле перемещалось вперед и назад немного лучше. Смещения вверх-вниз были неопределенными, хотя в сочетании с 3D-анимацией иногда удавалось получить ощущение вертикального движения.

С двумя динамиками лучше других работала технология A3D 2.0, обеспечившая приемлемые перемещения звуковых полей вправо-влево, вперед-назад и даже вверх-вниз. Звук был насыщенным, трехмерное звуковое поле обширным, а в сочетании с соответствующими графическими эффектами создавалась устойчивая иллюзия присутствия.

Ни одна технология не позволила убедить слушателя, что звук доносится сзади. Но, как только подключили вторую пару динамиков Microworks и перешли на многоканальные версии алгоритмов, все изменилось. Иллюзия перемещения источников звука по вертикали и горизонтали осталась такой же, как на системах с двумя динамиками. Однако движения вперед-назад воспринимались совсем иначе; во всех трех случаях звуковое поле расширялось, заполнив пространство за нашими спинами. Впервые нам удалось насладиться настоящим позиционируемым по всей окружности звуком.

Aureal A3D 2.0

В данном API, пользующемся сегодня наибольшим успехом среди разработчиков игр, пространственное позиционируемое звучание создается с помощью двух динамиков. Для работы системы необходима микросхема цифрового сигнального процессора Vortex 2.

Достоинства: A3D хорошо приспособлена для ПК с двумя динамиками. Наилучшие результаты получаются с микросхемой Vortex 2, однако система достаточно интеллектуальна, чтобы автоматически перейти в оптимизированный программный режим A2D на машинах без аппаратуры ускорения.

Оценка: лучший среди существующих алгоритмов. A3D 2.0 создает ощущение, что звуковые поля перемещаются влево-вправо, вперед-назад и даже вверх-вниз. В сочетании с соответствующими графическими эффектами создается убедительная иллюзия реальности.

Creative Labs EAX 2.0

Специалисты из Creative надеются, что данный API продлит славную историю Sound Blaster и станет новым аудиостандартом для PC. Алгоритм аппаратно-зависим, для его работы необходима микросхема EMU10K1 фирмы E-Mu.

Достоинства: технология EAX совместима с интерфесами DirectSound3D и A3D; кроме того, разработчики могут создать специальные эффекты, невозможные в других API.

Оценка: EAX дает несколько более реалистичные 3D-эффекты с локализацией источника звука, чем DS3D; чуть более яркое ощущение получается при перемещении звукового поля вперед-назад. Сдвиги вверх-вниз были неопределенными, хотя иногда при использовании звуковых эффектов в сочетании с 3D-анимацией удавалось получить яркое ощущение вертикального движения.

По материалам PC Magazine (Ziff-Davis Network).