听音辨位──3D音效技术大观

王寒晖 
2001年 17期

　　声卡强调通过音效芯片的运算能力，以运算模拟出接近真实生活环境的音场效果，自然少不了软件算法的控制过程，这就是使用了3D定位音效（3D Position Audio）。当然，这必须有一个API应用程序编写接口（Application Programming Interface）才能连接3D声卡硬件。所以各厂商无不使出浑身解数，试图占有一席之地。目前，主要的音频API有：DirectSound 3D、A3D、EAX、Sensaura及Q3D技术。这些技术各有其特色，下面我们就先来了解这些3D定位音效技术。
　　#1    一、DirectSound 3D技术
　　　　DirectSound 3D技术是由微软公司开发的，一般我们简称为DS3D技术。是DirectX中DirectSound的一个新增部分，基本上是负责把音效定位，以弥补DirectSound的不足。一般Directsound 3D能提供使用者在虚拟3D游戏中可真实的感受其物体在不同的方向与位置会有不同的音效变化，感觉真的在实际环境里面听一样。DirectSound 3D具有强大的扩展能力，同时它还具有多达32个音频文件的指令工具。
　　#1    二、A3D技术
　　　　A3D是由Aureal公司开发的，能以精确定位感的3D音响增加新一代游戏软件交互性的真实感，这就是通常所说的3D音效定位技术。它是在DirectSound 3D的API界面基础上发展起来的。A3D是一个通用的音效API，这意味着如果在非Aureal Semiconductors授权的声卡上，也可以非正式地对A3D提供支持，因为驱动程序中附有一个名为a3d.dll的文件。当A3D游戏要使用A3D的时候，它会呼叫这个a3d.dll文件以建立一个虚拟的A3D API，让游戏误以为其正式支持A3D，然后将游戏中的A3D指令经过声卡驱动程序转交给A3D声卡上的负责芯片运行，但是这些声卡的a3d.dll是将A3D指令改为DirectSound 3D的指令交给该声卡去处理，所以可以说这些声卡是以DirectSound 3D的形式来支持A3D。A3D共推出1.0、2.0、3.0三个版本。（^17030901a^）
　　　　1.A3D 1.0
　　　　在DirectSound 3D还没有支持硬件音效定位计算的时候，Aureal Semiconductors推出了A3D 1.0规格，在配合支持 A3D 1.0硬件音效定位计算的音效芯片时，便能够利用一对喇叭或一对耳机做出虚拟的后置喇叭来制造出环绕声的效果。
　　　　2.A3D 2.0
　　　　在A3D 1.0成功推出后，Aureal又推出A3D 2.0。除了包含了增强A3D 1.0的3D音效定位功能、声音品质越高外，还加入了好些新的功能，例如两对喇叭支持等，但其中最突出的可算是音波追踪（Wavetracing）技术。A3D 2.0加入了直接音、反射音的音波追踪功能，而且反射音依据反射物的材质不同而变化路径及音色，能得到更为身临其境的音效。
　　　　3.A3D 3.0
　　　　A3D 3.0可直接使用简单、静态的预设集，也可通过一定的编程，在已使用声波追踪技术计算出来反射效果的基础上，营造出符合自己需要的、丰富的、以几何运算为基础的混响效果。采用新的批量音源，可实现区域3D声音仿真效果。并且新增加了对流式（传输）声音的自动支持，以及对杜比数码（Dolby Digital）声音回放的支持。新加入在3D空间中对MP3格式的解码及回放支持，从而改善了Internet声音的品质，并可用它开发出崭新的声音应用。在上述A3D 3.0新特性中，最引人入胜的是对多信道杜比数码回放的支持。通过集成对杜比数码声音的支持，可以准确回放线性环绕立体声。
　　#1    三、EAX技术
　　　　EAX（Environmental Audio Extensions）环境音效扩充技术由创新（Creative）公司开发的。EAX技术主要是建立一个使使用者能更真实感受声音来因源位置不同而不同，可视为DirectSound 3D的延伸，让使用者有彷佛置身于大自然般的真实感受。换句话说你可认为它就是使声音（例如，炮火撞击到山岩等所造成的反射声或回响声）能围绕着使用者，而不是只有单一方向性，这就是EAX能带给使用者像在自然界一样的技术。EAX主要有1.0、2.0、3.0三个版本。
　　　　1.EAX 1.0
　　　　EAX1.0的作用只是为游戏加入3D混响效果，而且用起来很简单。
　　　　2.EAX 2.0
　　　　EAX 2.0是在EAX 1.0的基础上加入Occlusion（声波穿越障碍物）和Obstruction（仿真闭塞）等高级环境音效，以达到更加真实的效果。
　　　　3.EAX 3.0
　　　　EAX 3.0继承前两代产品的特性，并利用光轨迹的方法来塑造出一个几何的音效环境，以便计算声音反射的方向等会更加正确及真实，以及增强音效的遥远感及自然感。而且它还提供了更为强大的开发工具并公开了环境的全部参数，使开发和创建特别音效更为容易和直观。
　　#1    四、Sensaura技术
　　　　Sensaura技术是双声道3D定位音效，它利用HRTF和交叉删除模拟出各种位置的特别音波，与A3D 1.0有些相似，所仿真的3D定位音效和A3D相当接近。Sensaura包含Macro FX、ZoomFX、Digital Ear、MultiDrive及EnvironmentFX等技术。MacroFX技术是放大/缩小声音，解决当前的HRTF不能很好定位听者在1m范围内的声音问题。ZoomFX技术表现的是音效缩放技术，比如说，就能很好地模拟出诸如火车从远到近的声音。与MacroFX不同的是，ZoomFX必须进行额外的编程才能实现，并且需要3个以上的3D音频流。Digital Ear技术可针对每个人的耳朵构造不同，调整出最适合的模式。MultiDrive技术可支持4或6声道系统。EnvironmentFX技术是一种环境音效，共有26种预先定制的环境，是与A3D音波追踪（Wavetracing）相对立的技术，提供与创新的EAX环境音效兼容的功能。
　　#1    五、Q3D技术
　　　　Q3D技术是由Qsound公司推出的3D音频定位技术。与Aureal公司一样，Q3D技术是基于HRTF，用两个喇叭或耳机来实现3D音效定位。Qsound用Q3D技术产生了一种杜比认证的Qsurround虚拟多通道技术，做到类似杜比环绕立体声效果。Qsound提供一个建立3D音效文件的Qcreator工具，让普通用户都能使用波形和AIFF单声道文件合成3D环境。此外，Qsound还提供QMDX和QMixer，QMDX是自由的软件开发工具包，QMixer让不支持DS3D的声卡使用Q3D，这两款软件还支持EAX，能在非EAX声卡上用软件模拟EAX。使用Q3D技术的声卡支持可兼容DirectSound 3D、EAX和A3D 1.0技术。最新的Q3D 2.0技术拥有反射音效引擎，支持四声道音效和QEM（Qsound Environmental Modeling）。另外，它还拥有高品质采样率和插值运算功能。
　　
　　 
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