游戲中的音效設(shè)計

1、 浙江大學(xué)計算機學(xué)院 聲音播放調(diào)節(jié)聲音三維立體聲音效聲音：50Hz-22,000Hz之間的壓力波 本質(zhì)上而言是正弦波，具有波幅和頻率等屬性聲音的低頻部分不僅僅被耳朵，也可被身體所感知人感知到聲音從某一地方發(fā)出 不能精確地定位出音源捕捉聲音通過聲卡上的ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）來完成 聲音表現(xiàn)為波形, 可以記錄、保存以及精確播放聲音(Sound)不等同于音樂(Music)PCM(脈沖編碼調(diào)制)播放所有交互、電影、游戲中所需要的.聲音可以被合成出任意效果每次采集的數(shù)據(jù)稱為采樣（Sample)每秒鐘采樣次數(shù)稱為采樣頻率（Sample Frequency）通常的采樣率：11025Hz, 22050Hz和

2、44100Hz (44.1k HZ， CD音質(zhì))采樣品質(zhì)：類似于圖像像素的位深.通常為8bit和16bit。每秒鐘CD品質(zhì)的聲音信號占據(jù)的空間是176KB，3分鐘長度的歌曲容量是31MB 音頻的壓縮和解壓縮：利用時空連貫性、查找表等技術(shù)。 有損壓縮：MPEG Layer 3 （MP3)：把部分并不需要的信息過濾掉，例如一些人耳聽不到的高頻率信號，或者一些無用的環(huán)境噪音。 無損壓縮：RLE，運長編碼聲音是一個時間域上的函數(shù)： x( t ) (從物理屬性上看, 是一個時間箭頭)頻率域：X( f ) (從數(shù)學(xué)和人的感知上看)聲音的產(chǎn)生：是什么造成了聲音？感知：我們自己的感受！時間域：與聲音的生成最相

3、關(guān)頻率域：與人的感知最相關(guān)對聲音移動的建模方法例如: 存在很多遮擋物的室內(nèi)場景 室外場景 多材質(zhì)界面 一般的第一人稱視角游戲聲音其實能給人某種暗示考慮下列影響人感知聲源位置的因素，把聲音作三維定位，創(chuàng)造出三維的環(huán)境聲響 聲源越遠，音量越小 從左邊發(fā)出的聲音將在左耳中產(chǎn)生較大的音量 從左邊發(fā)出的聲音將首先到達左耳，左右耳朵相差1微秒左右 從腦后傳來的聲音，與從前方傳來的聲音相比，有一定程度的減弱體檢可以根據(jù)聲音收集我們周圍物體的信息在游戲中，除了視覺以外，最重要的信息獲取手段就是聲音甚至比視覺更為集中、有效通?？梢灾笇?dǎo)視覺空間的暗示使得玩家能判斷自己的方位 距離 方向感 當(dāng)音源和聽者移動時的更新

4、 連續(xù)性是關(guān)鍵!在實體的世界中 玩家不能聽到大墻背后的聲音能傳遞不同的心情和意境 沉重的、壓迫感的和狹窄的能造成熱的空間感 回音能造成開闊、冷的空間感 其他的環(huán)境相關(guān)的聲音操作Demo:仙劍奇?zhèn)b音樂更好地貼切游戲中聲音的意義 聲音做為載體在空間傳播 玩家和游戲智能利用聲音做出gameplay決定如果聲音處理不好 玩家將忽視聲音的存在 對于有遮擋物的室內(nèi)場景，將給玩家錯誤的暗示玩家的空間定位空間的合成感玩家自身的位置玩家所在空間的材質(zhì)大的石頭房子小的金屬房子小的木質(zhì)房子采樣（Sampling） 通過任意方式錄制聲音合成 (Synthesis) 模擬合成 調(diào)頻合成 波表合成 o 模擬合成n 不同頻

5、率波形的簡單疊加n 從已有波形中選擇n 疊加后進行濾波o 調(diào)頻合成n 通過改變頻率調(diào)整輸出波形o 波表n 錄制下來的每種樂器的聲音，以數(shù)字化形式存放，通過選擇哪件樂器演奏、音量和音速、混合和平移參數(shù)等來“奏響”記錄下來的聲波來合成出新的聲音。 o 混音：同時播放多個聲音（背景音樂，語音，事件反應(yīng)音等）o 最簡單的方法就是將兩個聲音樣本的數(shù)值依次相加起來，如圖所示：MIDI - Musical Instrument Digital Interface（樂器數(shù)字界面）用于控制音樂合成器 合成細節(jié)由合成器決定MIDI數(shù)據(jù) 僅僅是一個事件的列表，描述了一個聲音卡或其他播放設(shè)備要產(chǎn)生某種聲音的特定的步驟

6、 每一個描述樂器演播的動作的字都賦給一個特定的二進制代碼 。要奏響一個音符，你要發(fā)出一個“音符開”（Note On）消息，然后對該音符賦以一個“速度”，用以判斷該音符能奏多響。 其他控制包括選擇哪件樂器演奏、混合和平移聲音以及控制電子樂器等。BASS是Windows平臺下的常用聲音引擎。它支持常用的聲音格式（WAV、MP3和WMA等）。BASS支持多種開發(fā)語言。它的開發(fā)接口是DirectX，支持EAX和3D音效。它提供了C/C+的函數(shù)庫，而且為Visual Basic、Delphi、MASM和TMT Pascal等語言預(yù)留了接口。由于功能強大，因此被個人開發(fā)者廣泛使用。BASS對免費軟件開發(fā)者

7、免費，對于共享和商業(yè)軟件開發(fā)收費。BASS的下載網(wǎng)址是：http:/ Mikkers（MikMak）開發(fā)，目前主要由Miod Vallat來維護，此外很多熱心的開發(fā)者也在為MikMod的發(fā)展做貢獻。MikMod引擎支持幾乎所有的流行音頻格式，而且可以在大多數(shù)常用操作系統(tǒng)上運行，包括Windows、MacOS、BeOS、UNIX和Linux。MikMod是一個免費軟件，它的下載網(wǎng)址是：。 FMOD是一個“資深”的聲音引擎，支持幾乎所有的開發(fā)平臺，甚至可以運行在PS2、Xbox或GameCube上。它基于標(biāo)準(zhǔn)C+下開發(fā)，因此可以在任意C+編譯器下使用，而且還

8、提供了對EAX等高級混音效果的支持。FMOD引擎對免費軟件開發(fā)者免費，對于共享和商業(yè)軟件開發(fā)收費。FMOD的下載網(wǎng)址是：。ModPlug是一個非常簡單的引擎，提供普通的聲音的特效處理。ModPlug的編程接口相當(dāng)簡單，支持幾乎所有流行的聲音格式，而且播放效果較為出色。ModPlug提供了C+, Visual Basic和Delphi的接口，也可以作為ActiveX控件嵌入程序中。ModPlug是一個免費軟件，它的下載網(wǎng)址是：http:/。Miles Sound System是一個快速開發(fā)工具，也是目前最好的音頻開發(fā)庫。它最初是由John Miles在1991

9、年夏季發(fā)布的，到目前為止已經(jīng)有超過3,000個游戲使用它作為開發(fā)引擎。它能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎所有的音效處理要求。Miles Sound System價格不菲，它的網(wǎng)站地址是：http:/。EAX全名為“環(huán)境音效果擴展”（Environmental Audio Extension），它是創(chuàng)新公司在推出SB Live聲卡時所推出的API插槽標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對一些特定環(huán)境，如音樂廳、走廊、房間、洞窟等，生成聲音效果器。如果需要特殊音效，可以通過DirectX和驅(qū)動程序交給聲卡處理，并展現(xiàn)出不同聲音在不同環(huán)境下的反應(yīng)。還可以通過多件式音箱的方式，達到立體的聲音效果。當(dāng)前很多游戲都支持EAX規(guī)范。EAX可以集成在

10、DirectSound和OpenAL（一種由創(chuàng)新公司主推的類似于OpenGL的跨平臺開放式音頻開發(fā)庫）中使用。EAX的開發(fā)資料詳見http:/。杜比編碼（Dolby Encoding）是專業(yè)的音頻開發(fā)工具。這種編碼方式可以將5.1聲道的全部采樣壓縮到一個統(tǒng)一的比特流中。與立體聲的兩個聲道的信息壓縮到一個WAV文件中一樣，杜比編碼可以將左、右、中心、左環(huán)繞和右環(huán)繞聲道編碼到一起。杜比數(shù)字技術(shù)的兩個優(yōu)勢是控制聲音播放的動態(tài)范圍、保持不同聲音播放時的聲響度一致性。這兩種功能在系統(tǒng)中的實現(xiàn)是獨立的。http:/。人對聲音所在位置分辨的主要依據(jù)取決于： 響度（Loudness）：對于同樣一個物體，它離聽

11、眾越近，發(fā)出的聲音就越響，反之就越遠； 強度差（Interaural intensity difference）：左方的聲源雖然也會到達右耳，但是聲音就會比左耳聽到的略輕一些，由此就可以推斷出聲音來自左方； 時間差（Interaural time difference）：概念與上面基本相同。左方的聲源會使聲音到達左耳的時間比到達右耳的時間早一些（當(dāng)然，這也要取決于兩耳間的距離）； 模糊（Muffling）：人耳的結(jié)構(gòu)更加適合辨別來自前方的聲音。如果音源來自后方，聽起來就有些模糊的感覺。計算環(huán)境和音源的交互作用 聲源發(fā)射出的聲波，有以下幾種不同的途徑被人耳所感知： 直接通道（direct pat

12、h）：聲波直接從聲源傳入人耳； 一次反射（1st order reflection）：聲波經(jīng)過某個界面的反射后被人耳感知； 二次或多次反射(2nd order or late reflection)：聲波在進入人耳之前，經(jīng)過多次的界面之間的反射； 遮擋（occlusion）：在聲源與人耳之間存在隔音設(shè)備或遮擋物體，其結(jié)果是人耳無法感知聲源播放的聲音；根據(jù)聲波在空間中的傳輸方式，從聲源出發(fā)，發(fā)射聲波并依據(jù)場景的三維幾何屬性進行描述，計算聲波在空間中反射、折射等不同的傳播途徑與衰減程度，最終獲得人耳所感知的各個方向的聲音。 需要建立一個類似于圖形繪制的幾何引擎。真正的三維幾何聲波傳播計算耗費資源，

13、因此游戲場景中用于聲音計算的幾何通常非常簡單。在音效重要性高的游戲中（例如第一人稱射擊游戲），三維音效場景幾何則要復(fù)雜一些。 根據(jù)場景幾何（線、三角形和四邊形）的尺寸、類型和分布來計算它們對聲音的影響。構(gòu)成聲頻幾何的基本元素是聲頻多邊形，它們的屬性包括位置、大小、形狀和材質(zhì)屬性。它的形狀、位置與音源緊密相關(guān)，聽眾能夠感覺到每個獨立的聲音是否被反射、穿越或環(huán)繞多邊形發(fā)射，而材質(zhì)屬性則決定傳輸?shù)穆曇舯晃栈蚍瓷涞谋壤?。在游戲引擎中，聲頻幾何的位置和形狀可以在游戲裝載時從三維場景的幾何表示轉(zhuǎn)換而得。全局反射或者封閉的值可以通過參數(shù)進行設(shè)置。 遮擋：聲源和人耳不處在同一區(qū)間，因此聲音的直接和間接傳播都不存在。遮擋效果原理上可以通過調(diào)低音量來實現(xiàn)，更加實際的方法是采用低通濾波（low-pass filter）算法。在大部分情況下，可以采用將音源定位在不可見的障礙物后面，聲波的傳播通路被遮擋住，低通濾波的尺度則依據(jù)物體幾何的參數(shù)（厚度）和材質(zhì)決定。由于音源和和人耳之間沒有直接的通道，也不存在音源的回波效果。 聲波的遮擋效果，直接和間接的傳播通道都不存在聲源和人耳之間存在遮擋物，但聲源和人耳在同一區(qū)間中，因此反射將被人耳感知。聲源和聽眾在不同的房間，但它們有直接的接觸，直接的聲音可以傳到聽眾，但反射的聲音會發(fā)生失真（依據(jù)材料的厚度，形狀和屬性） Doppl