游戲中的音效設計

游戲中的音效設計

主要內容聲音播放調節(jié)聲音三維立體聲音效什么是聲音聲音：50Hz-22,000Hz之間的壓力波本質上而言是正弦波，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)字轉換器）來完成什么是聲音？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什么是聲音？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（SampleFrequency）通常的采樣率：11025Hz,22050Hz和44100Hz(44.1kHZ，CD音質)采樣品質：類似于圖像像素的位深.通常為8bit和16bit。聲音的編碼存儲每秒鐘CD品質的聲音信號占據(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。有損壓縮：MPEGLayer3（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，運長編碼什么是聲音？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)學和人的感知上看)聲音的產生：是什么造成了聲音？感知：我們自己的感受！什么是聲音？時間域：與聲音的生成最相關頻率域：與人的感知最相關考慮聲音的傳播（Propagation）？對聲音移動的建模方法例如:存在很多遮擋物的室內場景室外場景多材質界面一般的第一人稱視角游戲聲音其實能給人某種暗示三維聲音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聲音在游戲中的重要性可以根據(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、有效通常可以指導視覺目標1：營造沉浸感空間的暗示使得玩家能判斷自己的方位距離方向感當音源和聽者移動時的更新連續(xù)性是關鍵!在實體的世界中玩家不能聽到大墻背后的聲音目標2:營造一種美學意境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)境相關的聲音操作Demo:仙劍奇?zhèn)b音樂游戲中的音頻編程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大的石頭房子小的金屬房子小的木質房子對聲音的操作采樣（Sampling）通過任意方式錄制聲音合成(Synthesis)模擬合成調頻合成波表合成對聲音的操作

模擬合成不同頻率波形的簡單疊加從已有波形中選擇疊加后進行濾波調頻合成通過改變頻率調整輸出波形波表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。

對聲音的操作

混音：同時播放多個聲音（背景音樂，語音，事件反應音等）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：對聲音的操作MIDI-MusicalInstrumentDigitalInterface（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備要產生某種聲音的特定的步驟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”（NoteOn）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。常見的聲音引擎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VisualBasic、Delphi、MASM和TMTPascal等語言預留了接口。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)者免費，對于共享和商業(yè)軟件開發(fā)收費。BASS的下載網址是：/music。常見的聲音引擎（續(xù)）MikMod是一個跨平臺的免費軟件。它最早由Jean-PaulMikkers（MikMak）開發(fā)，目前主要由MiodVallat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，它的下載網址是：。常見的聲音引擎（續(xù)）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。它基于標準C++下開發(fā)，因此可以在任意C++編譯器下使用，而且還提供了對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的下載網址是：。常見的聲音引擎（續(xù)）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++,VisualBasic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，它的下載網址是：。常見的聲音引擎（續(xù)）MilesSoundSystem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JohnMiles在1991年夏季發(fā)布的，到目前為止已經有超過3,000個游戲使用它作為開發(fā)引擎。它能夠實現(xiàn)幾乎所有的音效處理要求。MilesSoundSystem價格不菲，它的網站地址是：。常見的聲音引擎（續(xù)）EAX全名為“環(huán)境音效果擴展”（EnvironmentalAudioExtension），它是創(chuàng)新公司在推出SBLive聲卡時所推出的API插槽標準，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。還可以通過多件式音箱的方式，達到立體的聲音效果。當前很多游戲都支持EAX規(guī)范。EAX可以集成在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。常見的聲音引擎（續(xù)）杜比編碼（DolbyEncoding）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。。三維聲音基礎知識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，它離聽眾越近，發(fā)出的聲音就越響，反之就越遠；強度差（Interauralintensitydifference）：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（Interauraltimedifference）：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（當然，這也要取決于兩耳間的距離）；模糊（Muffling）：人耳的結構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。三維聲音的傳播方式計算環(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（directpath）：聲波直接從聲源傳入人耳；一次反射（1storderreflection）：聲波經過某個界面的反射后被人耳感知；二次或多次反射(2ndorderorlatereflection)：聲波在進入人耳之前，經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備或遮擋物體，其結果是人耳無法感知聲源播放的聲音；計算三維聲音的聲波跟蹤法根據(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，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雜一些。計算三維聲音的聲波跟蹤法（續(xù)）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、形狀和材質屬性。它的形狀、位置與音源緊密相關，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換而得。全局反射或者封閉的值可以通過參數(shù)進行設置。遮擋特效遮擋：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低音量來實現(xiàn)，更加實際的方法是采用低通濾波（low-passfilter）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。遮擋（Occlusion)特效（續(xù)）聲波的遮擋效果，直接和間接的傳播通道都不存在障礙特效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。排斥（Obstruction）特效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）

三維聲音中的幾個影響因素Doppler效應快速移動的物體朝向聽者，聲音將被壓縮，因此，具有更高的頻率快速移遠的物體，聲音將被擴充，因此，具有更低的頻率三維聲音中的幾個影響因素DistanceFactor:實際場景中的尺寸與meters的比例。如英尺：0.3048RolloffFactor:決定聲音消失的快慢。0表示沒有衰減。類似于繪制中的霧。(demo:carrevupdown.wav)最小距離:三維聲音中的幾個影響因素AmbientSounds:泛音SoundCones:音錐，模擬有向聲音（demo）三維聲音中的幾個影響因素第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結構和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λ