На сегодняшний день существует несколько технологий трехмерного звучания. Все они, так или иначе, созданы затем, чтобы помочь игрокам поверить в реальность происходящего на экране. Наибольшее распространение получили A3D (Aureal 3-Dimensional) фирмы Aureal Semiconductor, Sensaura от одноименной компании, QSound, продвигаемая компанией Philips, и некоторые другие.
Кто же додумался первым?
Компания Creative представила стандарт объемного звука ЕАХ (Environmental Audio eXtensions) еще в 1998 году. В процессе разработки специалисты опирались на результаты исследований, проведенных Джоном Чоунингом в Стэнфордском университете в конце семидесятых годов. Учитывался также опыт компании E-mu Systems, которая четверть века обеспечивала звуковым оборудованием голливудские киностудии и в марте 1993 года перешла под крыло Creative.
 |
| Звуковая карта Creative Sound Blaster Live! первой позволила игрокам ощутить себя непосредственно в игре. |
Игровая индустрия перешагнула важный рубеж — новый стандарт дал разработчикам возможность заметно повысить реалистичность игр, передавая слушателю более информативную звуковую картину. В 1999 году на свет появилась первая серия звуковых карт Sound Blaster Live! с поддержкой ЕАХ. Технология позволила создать эффект объемного звучания с учетом специфики виртуального пространства, где происходит действие игры и где размещены источники звука.
Звуковая среда виртуального мира в EAX формируется путем моделирования отражения звуков и реверберации.
Это термин: реверберацией называют звук, сохраняющийся после выключения источника звука. Он вызван тем, что отраженные или рассеянные звуковые волны попадают в ухо слушателя с некоторой задержкой.
Специально разработанный звуковой процессор EMU10K1 раскладывает любой из восьми звуковых потоков на множество каналов, после чего на каждый канал накладывает реверберацию. Таким образом, технология позволяла учесть и воспроизвести разницу в звучании речи или музыки, к примеру, при переходе из большого ангара в узкий коридор.
Первые версии ЕАХ
Помимо создания звуковой окружающей среды первая версия EAX была способна усиливать восприятие расстояния до различных источников звука. Как только менялось расстояние от слушателя до каждого источника звука, интерфейс автоматически подстраивал индивидуальные параметры реверберации.
Через полгода после того как Creative представила свою новую разработку, поддержка ЕАХ появилась в восемнадцати играх. Кроме того, появилась возможность добавить эффекты звука окружающей среды в самые популярные старые игры с помощью так называемых «presets» — предварительно заданных установок, соответствующих акустическим условиям различных помещений.
Первая версия ЕАХ была достаточно примитивной (в ней насчитывалось 26 предустановок для различных видов среды, три пользовательских параметра, один параметр для настройки источников звука), но обеспечивала реалистичность звучания, в отличие от технологии A3D (Aureal 3-Dimensional), которая рассчитывала лишь отражение звуковых волн. Небывалой популярности ЕАХ способствовала и ее общедоступность — любой разработчик звуковых карт мог реализовать поддержку этого стандарта на программном уровне.
Одной из первых игр с поддержкой ЕАХ 1.0 стала Unreal. Технология объемного звучания при моделировании фоновых шумов (звуков водопада, криков птиц) позволила создать в этой игре иллюзию присутствия. Игроки по достоинству оценили возросший реализм, погрузившись в звуковую атмосферу игры. Пользователи стали гораздо лучше ориентироваться в игровой ситуации: по слуху они могли точно определить, откуда запущена ракета, где засел монстр, и вовремя обнаружить опасность, услышав шаги у себя за спиной.
Многие игроки впервые познакомились с трехмерным звуком в Half Life. Эта знаменитая игра стала еще одним пионером в области объемного звука. Акустические эффекты зависели от размера и типа комнаты. Среди наиболее запомнившихся особенностей звука игроки отмечали пугающую реалистичность внезапных воплей монстров, а также эхо от шагов, меняющееся в зависимости от того, по какой именно части помещения идет персонаж. А в Soldier of Fortune несказанно порадовали звуки от перезарядки оружия, стук от падения гильзы и приглушенные переговоры врагов. В общем, технология принесла первые плоды, и они оказались на редкость удачны.
В следующей версии технологии Creative учла все, чего недоставало ЕАХ 1.0, и добавила больше возможностей для управления акустикой игрового пространства. Количество звуковых потоков увеличилось до 32, параметров для пользовательских настроек стало четырнадцать, а параметров для настройки источников звука — тринадцать. Если первая версия стандарта позволяла оперировать только статичными эффектами, то в ЕАХ 2.0 добавилась динамика. Теперь программисты могли рассчитывать поглощение звука воздухом, изменять размеры помещения, а также управлять параметрами ранних и поздних отраженных звуков, создавая реалистичные модели как улиц и дворов, так и узких коридоров и маленьких комнатушек. Кроме того, больше не требовалось полного геометрического описания пространства для моделирования его акустической среды.
Заметно улучшить ощущения от игр удалось благодаря появлению эффектов окклюзий и обструкций. Используя свойства окклюзий, можно имитировать звуки, прошедшие через преграды разной толщины из разных материалов — дерева, стекла или бетона. К примеру, если источник звука расположен за пределами помещения, а виртуальный персонаж находится внутри дома или комнаты, игрок будет слышать шумы и голоса такими, какими они были бы, если бы действительно звучали из-за двери. Эффект обструкций дает возможность моделировать звуки, поглощенные препятствием, то есть у слушателя создается впечатление, что он и источник звука пребывают в одном помещении, но их разделяет некая преграда.
Один из известнейших примеров игр, где использовался стандарт EAX 2.0, — Newerwinter Nights.
| EAX и плееры | |
Компания Creative обеспечивает поддержкой стандарта ЕАХ свои цифровые плееры Creative NOMAD и Creative Zen. Как правило, эти устройства располагают всеми необходимыми функциями — они снабжены различными реверберационными эффектами, эффектами окружения, масштабирования во времени, простым графическим эквалайзером, а также позволяют управлять скоростью воспроизведения музыки. Плееры также автоматически сглаживают различия в громкости звука композиций и адаптируют громкость звучания песен к условиям окружающей среды. К примеру, в шумных местах — в салоне самолета или автомобиля — пользователь сможет услышать самые тихие музыкальные пассажи, а глубокой ночью плеер сам приглушит наиболее громкие фрагменты. |
EAX Advanced HD
Останавливаться на достигнутом Creative не стала, и уже в конце 2001 года вместе с новой звуковой картой Audigy была представлена усовершенствованная версия ЕАХ. Вопреки обыкновению, ей был присвоен не порядковый номер, а название EAX Advanced HD, где аббревиатура HD расшифровывается как High Definition (высокая четкость). Отныне все последующие версии стандарта будут называться именно так. В этом продукте компания реализовала множество революционных новшеств: позволила оперировать 64 звуковыми потоками, обеспечила восемнадцать параметров для настройки звуковых источников, в том числе эффекты местного и изолированного отражения звука. Появились инструменты, с помощью которых можно имитировать приближение или удаление смежных пространств, отличных по акустическим свойствам от комнаты со слушателем.
Разработчики устранили и недостаток, присущий обеим предшественницам третьей версии ЕАХ. Прежде акустические условия при переходе из одного помещения в другое менялись мгновенно, что нарушало реалистичность игры. К примеру, пользователи, играющие в Unreal, жаловались, что резкое изменение параметров окружения при выходе персонажа из тоннеля на улицу просто «било по ушам». Чтобы избежать резких переходов между звуковыми сценами, EAX Advanced HD была снабжена функцией так называемого «морфинга», позволяющего моделировать плавное перемещение игрока между окружающими средами с разными акустическими свойствами. С помощью функции Environment Panning можно имитировать приближение или удаление смежных пространств, отличающихся по акустическим свойствам от того, в котором находится слушатель.
 |
| Звук в Call of Duty позволяет по слуху ориентироваться на поле сражения. |
Был также добавлен эффект эксклюзий, позволяющий воспроизводить звуки, попадающие в дом через открытое окно или дверь. Например, пока слушатель видит водопад, прямой звук передается в неизменном виде, но, как только источник исчезает из поля зрения, звуковые отражения искажаются, и звук падающей воды становится тише. Более выразительных пространственных эффектов удалось добиться благодаря средствам контроля ранних ревербераций и отражений для каждого источника звука. А инструменты частотной фильтрации отраженного звука дали возможность делать акустику открытых пространств более правдоподобной. Была улучшена еще и дистанционная модель для автоматического управления реверберацией и начальными отражениями в зависимости от положения источников звука относительно персонажа.
Одной из игр, поддерживающих ЕАХ Advanced HD, стала всем известная Call of Duty. За счет применения технологии объемного звучания разработчикам удалось добиться, чтобы звук выстрелов напоминал грохот настоящего оружия, а фон из бесконечной канонады артиллерии вперемешку с криками персонажей создавал ощущение почти полной реальности происходящего на экране компьютера. Звук в Call of Duty выполняет важную игровую роль и позволяет игроку ориентироваться в бою: по крикам сразу становится ясно, откуда возник неприятель и куда угодила граната.
Игроки также по достоинству оценили реализацию ЕАХ в игре MYST V: End of Ages. Включение этого режима даже при наличии двух колонок позволяло получать ощущение объемного звучания. Теперь игрок мог легко определять, стоит его персонаж к собеседнику лицом или спиной, может ли чувствовать размеры и характер комнаты или местности.
В марте 2003 года свет увидела четвертая версия объемного звучания EAX. В ее состав были включены одиннадцать звуковых эффектов студийного качества — «хор», «флэнжер», «эквалайзер», «частотный сдвиг», «эхо» и другие, открывающие бесконечные возможности перед разработчиками игр.
Наиболее значимым новшеством EAX Advanced HD 4.0 стала поддержка многопространственности. Если раньше можно было моделировать акустические условия только в том помещении, где находится слушатель, то теперь появилась возможность имитировать звуковое пространство в четырех смежных помещениях одновременно. В результате звук от каждого источника распространяется как по своему окружению, так и по окружению слушателя. К примеру, если персонаж находился в коридоре под обстрелом врагов, засевших в пещере, то он слышал и звук выстрелов, и эхо в убежище неприятеля. Вторым важным нововведением для разработчиков игр стала возможность использовать целый ряд аппаратных эффектов в реальном времени.
Одним из известнейших примеров применения EAX Advanced HD 4.0 стала игра Doom 3. Поскольку узкие коридоры корпорации UAC, где разворачивается сюжет, погружены в полумрак и многие битвы происходят в кромешной тьме, игроку ничего не остается, как ориентироваться по звукам. Если раньше звук в играх id Software был делом второстепенным, то теперь программисты постарались на славу: шаги, хрипы, лязги, свисты, выстрелы и взрывы звучат как настоящие. В помещениях слышны далекие крики истязаемых монстрами жертв и шепот, доносящийся из ниоткуда.
Пятая, последняя на сегодняшний день версия ЕАХ не заставила себя долго ждать. Число звуковых потоков в EAX Advanced HD 5.0 повысилось до 128. Технологии позволили добавлять низкочастотные составляющие и обрабатывать каждую из них, используя четыре звуковых эффекта в любых комбинациях. Дополнительные голоса сделали звучание более детальным, усложнили звуки, издаваемые оружием, а также обогатили звуковую окраску местности. Вот список основных функций, добавленных в последней редакции технологии EAX.
EAX PurePath усиливает эффект присутствия за счет того, что звуки — голос или взрывы — стало возможно передавать по конкретным каналам, например, через сабвуфер или центральный громкоговоритель. |
| Рык строгга за спиной персонажа в Quake IV заставляет игрока покрываться холодным потом. |
Звуковое оформление в этом формате можно услышать, к примеру, в Quake IV. Разработчики позаботились даже о том, чтобы игрок отчетливо различал свист разрезаемого вентилятором воздуха, шипение пара, вырывающегося из пробитой пулей трубы, и треск искрящегося провода.
EAX Advanced HD 5.0 поддерживается и в Battlefield 2. Игроки вряд ли останутся равнодушными, испытав подлинное ощущение присутствия на поле боя. Гул истребителей и шум вертолетных винтов звучат совсем по-настоящему и идеально дополняют графику.
| Не забудем A3D | |
Основным конкурентом технологии объемного звучания ЕАХ до 2001 года был стандарт A3D (Aureal 3-Dimensional). Специалисты фирмы Aureal Semiconductor в течение десяти лет трудились над созданием трехмерного позиционируемого звука на двух акустических системах. Работы проводились по заказу NASA. В 1996 году технология A3D была анонсирована, в январе 1997 года запатентована, а в ноябре того же года представлена публике. Сразу после выхода A3D получила широкую поддержку разработчиков, но прожил этот закрытый стандарт совсем недолго. В середине 2000 года компания Aureal объявила о банкротстве и в 2001 году прекратила свое существование. Все ее патенты и прочую интеллектуальную собственность выкупила Creative. На этом история технологии A3D завершилась, ее место занял стандарт ЕАХ, в новых версиях которого используются среди прочего и наработки Aureal. |
Подводя итог
Поддержкой технологии объемного звучания EAX снабжены такие игры, как EverQuest, Grand Theft Auto III, Halo: Combat Evolved, Need for Speed III: Hot Pursuit, SimCity 3000, Star Wars Battlefront, Vietcong, WarCraft III: Reign of Chaos, Aliens vs. Predator, Blood II: The Chosen, Deus-Ex, Diablo II, Dungeon Keeper II, Final Fantasy VIII, Hitman, MDK2, Prince of Persia: The Sands of Time, Red Faction, Resident Evil 2, Serious Sam, The Lord of the Rings. В общей сложности их около 400. Разумеется, чтобы оценить все преимущества технологии объемного звука, потребуется звуковая карта с поддержкой ЕАХ.
Vova
