A3D, EAX či DS3D? Aneb jak se vyznat ve standardech 3D zvuku

Jaké jsou základní charakteristiky jednotlivých formátů prostorového zvuku a jakou kartu si nejlépe vybrat.
Ukážeme si, jaké jsou základní charakteristiky jednotlivých formátů prostorového zvuku a jakou kartu si nejlépe vybrat.

DirectSound3D -– Průkopník prostorového zvuku
První vlaštovkou pro přehrávání zvuku v operačním systému Windows 95 bylo programátorské rozhraní DirectSound, které umožňovalo využít lepších karet s vlastním zvukovým procesorem. S nárůstem her typu „3D akce“ a se stále lepší grafickou podporou se rychle ukázalo, že je potřeba podobně zacházet i se zvukem. Tak vzniklo rozhraní DirectSound3D (DS3D), které umožňuje programátorům definovat zvukové zdroje v prostoru. Pro přehrání zvuku se používají tři jednoduchá pravidla:
  • S rostoucí vzdáleností zdroje zvuku od posluchače klesá jeho hlasitost.
  • Zvuk jdoucí z jedné strany je dříve slyšet uchem, které je zdroji bližší. Takto lze zvuk umístit nalevo, nebo napravo od posluchače.
  • Zvuk jdoucí zezadu je mírně tlumen (zvukovými vlastnostmi ušního boltce). Tím je možné umístit zvuk před nebo za posluchače.
Protože DS3D používá konstantní parametry (jak pro pravo-levé zpoždění), tak pro zadní útlum, případně vzdálenost lze stěží mluvit. o pocitu zvukového prostoru. Změna polohy zvukového zdroje je totiž (u dvoukanálového zvuku) postřehnutelná jen jako „překlopení“ z jedné strany na druhou, případně utlumení, s tím, že těžko lze určit úhel pod kterým je zvuk slyšet.

EAX (Environmental Audio Extension) – Iniciativa firmy Creative
Původní DS3D sice umožňovalo umístit zvukový zdroj v prostoru, ovšem vlastní prostor byl pojat „spartánsky“, tedy bez jakýchkoliv překážek, objektů nebo členitostí. Creative proto navrhl popis prostoru prostřednictvím více skalárních parametrů, které vystihují základní zvukové vlastnosti jako rezonance nebo míra pohlcení zvuku.Ve hře pak velká hala zní jinak, než větrací šachta nebo dno záložní nádrže s vodou.

Způsob přehrávání se však od původního DS3D nezměnil. Výsledný dojem je odvozen od počtu a uspořádání reproduktorů.

Creative od uvedení EAX oznámil už tři verze API, které plně vychází z DS3D. Z toho také plyne snaha Creativu prosadit EAX jako součást další verze DirectX (8.0).

EAX 1.0, ve které lze zadat zvukové vlastnosti prostoru prostřednictvím předdefinovaných konstant (velká místnost, malá místnost, vzduch, voda). Toto rozhraní je také použito ve hrách.

EAX 2.0, mezistupeň, který přidává možnost zadat překážky a s nimi spojené tlumení nebo umístit zvuk do jiného prostředí, než je posluchač. Tato verze v žádné hře použita nebyla, neboť Creative oznámil, že vlastní API uvede spolu s SDK pro verzi EAX 3.0.

EAX 3.0, poslední verze, která přidává nový statistický model zvukového prostoru včetně možnosti výpočtu zvukového odrazu, zlepšení směrovosti zvuku a umístění „zvukových odrazek“. API má být uvedeno 15. května.

A3D (Aureal 3D) – Jiný přístup
Aureal navrhl řešení, které plně využívá všech vlastností lidského ucha a způsobu, jakým člověk zvuk zpracovává: tj. zdravý člověk má dvě uši (zvukový vjem je binaurální) a tvar ucha (respektive ušního boltce) není symetrický.

Binaurální vjem:

Uši jsou od sebe vzdáleny asi 15 cm (u dospělého člověka), takže zvuk, pokud nevychází z místa, které leží v rovině symetrie hlavy posluchače, přichází do každého ucha v různém čase. Vzniklou prodlevu (Interaural Time Delay – ITD) pak zpracuje mozek a určí o jaký úhel se zdroj zvuku od roviny symetrie odchyluje.

Podobně se projevuje poloha uší i na hlasitosti zvuku. Pokud zvuk vychází zleva je v levém uchu hlasitější než v pravém. Tento vjem (Interaural Intensity Difference – IID) je výraznější u bližšího zdroje, s rostoucí vzdáleností klesá.

Ušní boltec jako frekvenční filtr:

Zvukové zdroje v rovině symetrie hlavy posluchače jsou binaurálně nerozlišitelné. Co zde může pomoci je tvar ušního boltce, který určitým způsobem mění charakter zvuku. Každé ucho tedy má svůj jedinečný frekvenční filtr, díky kterému posluchač může (poté, co se to naučí) určit, zda zvuk vychází zezadu, zepředu, zespoda nebo shora. Kromě tvaru boltce se přitom může projevit tvar celého těla. Přestože je tento frekvenční filtr jedinečný (každý má jiný tvar hlavy, uší apod.) lze se jej relativně snadno naučit (zvyknout si). V A3D se používá matematický model frekvenčního filtru, který je popsán souborem posuvných funkcí (HRTF – Head Related Transfer Functions).

Technologie A3D, kromě toho, že počítá pro každý zvukový zdroj zvlášť hodnoty ITD a IID a výsledek filtruje přes HRTF, ještě zahrnuje možnost popsat prostor ve kterém se zvuk šíří nejen po stránce materiálu (voda, vzduch), ale také geometricky. V tomto geometrickém modelu se pak provádí výpočet výsledného zvukového vjemu podobně, jako se v grafice počítá zobrazení prostorové scény pomocí trasování světelného zdroje (wavetracing).

Aureal navrhl vlastní API, které je ovšem velice podobné OpenGL API. Implementovat A3D ve hře, která používá pro zobrazení OpenGL, by mělo být v podstatě intuitivní záležitost, naopak, přidat jej do hry, která používá DirectX by znamenalo v podstatě provést „miniport“ do OpenGL.

A3D 1.0 podporuje pouze tlumení přes překážky a stěny.

A3D 2.0 už počítá i odraz od stěn. Tato verze je také použita v novějších hrách (Half-Life, Sin).

Závěr
Teoretické srovnání není obtížné, vyvodit z něj praktický závěr je ovšem těžší.

Z hlediska technologie jednoznačně vede A3D s geometrickým popisem prostoru a použitím binaurálního principu spolu s HRTF, který umožňuje pocitově umístit zvuk kamkoliv do prostoru, tedy i nad o pod posluchače. Ovšem na druhé straně přináší zásadní požadavek používat pro reprodukci sluchátka. Pokud tedy sluchátka používat nemůžete nebo nechcete tak pro vás A3D není.

Na tom, že se dvěma reproduktory toho moc vyčarovat nelze se shodují Aureal i Creative.

Se čtyřmi reproduktory je EAX daleko úspěšnější, protože není tak citlivý na umístění reproduktorů.

Pokud vyřešíte problém jestli EAX nebo A3D, pak je volba zvukové karty už snadná. EAX podporuje pořádně jenom SB Live! (resp. SB Live! Value), zatímco A3D podporují pořádně pouze karty s obvodem AU8830 (Aureal Vortex 2) — v Česku například Diamond MX300, přičemž konkurenční standardy navzájem zmíněné karty nepodporují.

Prameny
www.soundblaster.com\eaudio, www.a3d.com, A3D(tm) White Paper, Aureal Semiconductors, 1998, Environmental Audio White Paper, Creative Technology Ltd., 1998, DirectX Foundation, MSDN – Platform SDK, Microsoft, 1998
Váš názor Další článek: Nová kniha Billa Gatesa je už i v elektronickej forme s vylepšenými funkciami

Témata článku: Microsoft, Windows, Zvuk, 3D, Výsledný nárůst, Half Life 2, Levá strana, Vortex, Zdravý mozek, Sluchátka za uši, Paper, Původní materiál, Překážka, Zvukový vjem, Prostorový zvuk, Zvukový projev, Změna polohy, Delay, Změna poloh, Velká hala, Jedinečný parametr, Světelné zdroje, Half Life, Zvukový procesor


Určitě si přečtěte

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

** Představte si biblickou potopu ** Nejprve zaniknou Děčín a Břeclav, pak i Brno a Praha ** Hlavním městem se stane Jihlava a zbytky Čechů přežijí na Kvildě

Jakub Čížek | 94

Dost bylo moderních Windows 10. Pojďme je přebarvit zpět na Windows 95

Dost bylo moderních Windows 10. Pojďme je přebarvit zpět na Windows 95

** Stařičké Windows 2000 nedávno oslavily 20 let ** Někteří z vás si postěžovali, že to byly poslední hezké Windows ** Fajn, ukážeme vám, jak přebarvit Desítky o 25 let zpět

Jakub Čížek | 44

Pojďme programovat elektroniku: Co se skrývá uvnitř běžné SD karty a jak ji oživit

Pojďme programovat elektroniku: Co se skrývá uvnitř běžné SD karty a jak ji oživit

** Máme ji v mobilech a fotoaparátech ** SD karta je dnes už standard ** A proto ji zkusíme připojit i k Arduinu

Jakub Čížek | 20

17 užitečných tipů a triků pro Mapy Googlu, které byste měli znát

17 užitečných tipů a triků pro Mapy Googlu, které byste měli znát

** Mapy Googlu mají spoustu funkcí, které jsou často přehlíženy ** Využijte například podrobnější možnosti plánování cest ** Hodit se mohou i tipy na sdílení nebo pohledy do minulosti

Karel Kilián | 25



Aktuální číslo časopisu Computer

Velký test autokamer

Test ATX skříní

Jak surfovat pohodlně

Sportovní aplikace

Jak funguje procesor