游戏中的音效设计

游戏中的音效设计

主要内容声音播放调节声音三维立体声音效什么是声音声音：50Hz-22,000Hz之间的压力波本质上而言是正弦波，具有波幅和频率等属性声音的低频部分不仅仅被耳朵，也可被身体所感知人感知到声音从某一地方发出不能精确地定位出音源捕捉声音通过声卡上的ADC（模拟–数字转换器）来完成什么是声音？声音表现为波形,可以记录、保存以及精确播放声音(Sound)不等同于音乐(Music)PCM(脉冲编码调制)播放所有交互、电影、游戏中所需要的.声音可以被合成出任意效果什么是声音？每次采集的数据称为采样（Sample)每秒钟采样次数称为采样频率（SampleFrequency）通常的采样率：11025Hz,22050Hz和44100Hz(44.1kHZ，CD音质)采样品质：类似于图像像素的位深.通常为8bit和16bit。声音的编码存储每秒钟CD品质的声音信号占据的空间是176KB，3分钟长度的歌曲容量是31MB音频的压缩和解压缩：利用时空连贯性、查找表等技术。有损压缩：MPEGLayer3（MP3)：把部分并不需要的信息过滤掉，例如一些人耳听不到的高频率信号，或者一些无用的环境噪音。无损压缩：RLE，运长编码什么是声音？声音是一个时间域上的函数：x(t)

(从物理属性上看,是一个时间箭头)频率域：X(f)

(从数学和人的感知上看)声音的产生：是什么造成了声音？感知：我们自己的感受！什么是声音？时间域：与声音的生成最相关频率域：与人的感知最相关考虑声音的传播（Propagation）？对声音移动的建模方法例如:存在很多遮挡物的室内场景室外场景多材质界面一般的第一人称视角游戏声音其实能给人某种暗示三维声音考虑下列影响人感知声源位置的因素，把声音作三维定位，创造出三维的环境声响声源越远，音量越小从左边发出的声音将在左耳中产生较大的音量从左边发出的声音将首先到达左耳，左右耳朵相差1微秒左右从脑后传来的声音，与从前方传来的声音相比，有一定程度的减弱体检声音在游戏中的重要性可以根据声音收集我们周围物体的信息在游戏中，除了视觉以外，最重要的信息获取手段就是声音甚至比视觉更为集中、有效通常可以指导视觉目标1：营造沉浸感空间的暗示使得玩家能判断自己的方位距离方向感当音源和听者移动时的更新连续性是关键!在实体的世界中玩家不能听到大墙背后的声音目标2:营造一种美学意境能传递不同的心情和意境沉重的、压迫感的和狭窄的能造成热的空间感回音能造成开阔、冷的空间感其他的环境相关的声音操作Demo:仙剑奇侠音乐游戏中的音频编程更好地贴切游戏中声音的意义声音做为载体在空间传播玩家和游戏智能利用声音做出gameplay决定如果声音处理不好玩家将忽视声音的存在对于有遮挡物的室内场景，将给玩家错误的暗示玩家的空间定位空间的合成感玩家自身的位置玩家所在空间的材质大的石头房子小的金属房子小的木质房子对声音的操作采样（Sampling）通过任意方式录制声音合成(Synthesis)模拟合成调频合成波表合成对声音的操作

模拟合成不同频率波形的简单叠加从已有波形中选择叠加后进行滤波调频合成通过改变频率调整输出波形波表录制下来的每种乐器的声音，以数字化形式存放，通过选择哪件乐器演奏、音量和音速、混合和平移参数等来“奏响”记录下来的声波来合成出新的声音。

对声音的操作

混音：同时播放多个声音（背景音乐，语音，事件反应音等）最简单的方法就是将两个声音样本的数值依次相加起来，如图所示：对声音的操作MIDI-MusicalInstrumentDigitalInterface（乐器数字界面）用于控制音乐合成器合成细节由合成器决定MIDI数据仅仅是一个事件的列表，描述了一个声音卡或其他播放设备要产生某种声音的特定的步骤每一个描述乐器演播的动作的字都赋给一个特定的二进制代码。要奏响一个音符，你要发出一个“音符开”（NoteOn）消息，然后对该音符赋以一个“速度”，用以判断该音符能奏多响。其他控制包括选择哪件乐器演奏、混合和平移声音以及控制电子乐器等。常见的声音引擎BASS是Windows平台下的常用声音引擎。它支持常用的声音格式（WAV、MP3和WMA等）。BASS支持多种开发语言。它的开发接口是DirectX，支持EAX和3D音效。它提供了C/C++的函数库，而且为VisualBasic、Delphi、MASM和TMTPascal等语言预留了接口。由于功能强大，因此被个人开发者广泛使用。BASS对免费软件开发者免费，对于共享和商业软件开发收费。BASS的下载网址是：/music。常见的声音引擎（续）MikMod是一个跨平台的免费软件。它最早由Jean-PaulMikkers（MikMak）开发，目前主要由MiodVallat来维护，此外很多热心的开发者也在为MikMod的发展做贡献。MikMod引擎支持几乎所有的流行音频格式，而且可以在大多数常用操作系统上运行，包括Windows、MacOS、BeOS、UNIX和Linux。MikMod是一个免费软件，它的下载网址是：。常见的声音引擎（续）FMOD是一个“资深”的声音引擎，支持几乎所有的开发平台，甚至可以运行在PS2、Xbox或GameCube上。它基于标准C++下开发，因此可以在任意C++编译器下使用，而且还提供了对EAX等高级混音效果的支持。FMOD引擎对免费软件开发者免费，对于共享和商业软件开发收费。FMOD的下载网址是：。常见的声音引擎（续）ModPlug是一个非常简单的引擎，提供普通的声音的特效处理。ModPlug的编程接口相当简单，支持几乎所有流行的声音格式，而且播放效果较为出色。ModPlug提供了C++,VisualBasic和Delphi的接口，也可以作为ActiveX控件嵌入程序中。ModPlug是一个免费软件，它的下载网址是：。常见的声音引擎（续）MilesSoundSystem是一个快速开发工具，也是目前最好的音频开发库。它最初是由JohnMiles在1991年夏季发布的，到目前为止已经有超过3,000个游戏使用它作为开发引擎。它能够实现几乎所有的音效处理要求。MilesSoundSystem价格不菲，它的网站地址是：。常见的声音引擎（续）EAX全名为“环境音效果扩展”（EnvironmentalAudioExtension），它是创新公司在推出SBLive声卡时所推出的API插槽标准，主要是针对一些特定环境，如音乐厅、走廊、房间、洞窟等，生成声音效果器。如果需要特殊音效，可以通过DirectX和驱动程序交给声卡处理，并展现出不同声音在不同环境下的反应。还可以通过多件式音箱的方式，达到立体的声音效果。当前很多游戏都支持EAX规范。EAX可以集成在DirectSound和OpenAL（一种由创新公司主推的类似于OpenGL的跨平台开放式音频开发库）中使用。EAX的开发资料详见。常见的声音引擎（续）杜比编码（DolbyEncoding）是专业的音频开发工具。这种编码方式可以将5.1声道的全部采样压缩到一个统一的比特流中。与立体声的两个声道的信息压缩到一个WAV文件中一样，杜比编码可以将左、右、中心、左环绕和右环绕声道编码到一起。杜比数字技术的两个优势是控制声音播放的动态范围、保持不同声音播放时的声响度一致性。这两种功能在系统中的实现是独立的。。三维声音基础知识人对声音所在位置分辨的主要依据取决于：响度（Loudness）：对于同样一个物体，它离听众越近，发出的声音就越响，反之就越远；强度差（Interauralintensitydifference）：左方的声源虽然也会到达右耳，但是声音就会比左耳听到的略轻一些，由此就可以推断出声音来自左方；时间差（Interauraltimedifference）：概念与上面基本相同。左方的声源会使声音到达左耳的时间比到达右耳的时间早一些（当然，这也要取决于两耳间的距离）；模糊（Muffling）：人耳的结构更加适合辨别来自前方的声音。如果音源来自后方，听起来就有些模糊的感觉。三维声音的传播方式计算环境和音源的交互作用声源发射出的声波，有以下几种不同的途径被人耳所感知：直接通道（directpath）：声波直接从声源传入人耳；一次反射（1storderreflection）：声波经过某个界面的反射后被人耳感知；二次或多次反射(2ndorderorlatereflection)：声波在进入人耳之前，经过多次的界面之间的反射；遮挡（occlusion）：在声源与人耳之间存在隔音设备或遮挡物体，其结果是人耳无法感知声源播放的声音；计算三维声音的声波跟踪法根据声波在空间中的传输方式，从声源出发，发射声波并依据场景的三维几何属性进行描述，计算声波在空间中反射、折射等不同的传播途径与衰减程度，最终获得人耳所感知的各个方向的声音。需要建立一个类似于图形绘制的几何引擎。真正的三维几何声波传播计算耗费资源，因此游戏场景中用于声音计算的几何通常非常简单。在音效重要性高的游戏中（例如第一人称射击游戏），三维音效场景几何则要复杂一些。计算三维声音的声波跟踪法（续）根据场景几何（线、三角形和四边形）的尺寸、类型和分布来计算它们对声音的影响。构成声频几何的基本元素是声频多边形，它们的属性包括位置、大小、形状和材质属性。它的形状、位置与音源紧密相关，听众能够感觉到每个独立的声音是否被反射、穿越或环绕多边形发射，而材质属性则决定传输的声音被吸收或反射的比例。在游戏引擎中，声频几何的位置和形状可以在游戏装载时从三维场景的几何表示转换而得。全局反射或者封闭的值可以通过参数进行设置。遮挡特效遮挡：声源和人耳不处在同一区间，因此声音的直接和间接传播都不存在。遮挡效果原理上可以通过调低音量来实现，更加实际的方法是采用低通滤波（low-passfilter）算法。在大部分情况下，可以采用将音源定位在不可见的障碍物后面，声波的传播通路被遮挡住，低通滤波的尺度则依据物体几何的参数（厚度）和材质决定。由于音源和和人耳之间没有直接的通道，也不存在音源的回波效果。遮挡（Occlusion)特效（续）声波的遮挡效果，直接和间接的传播通道都不存在障碍特效声源和人耳之间存在遮挡物，但声源和人耳在同一区间中，因此反射将被人耳感知。排斥（Obstruction）特效声源和听众在不同的房间，但它们有直接的接触，直接的声音可以传到听众，但反射的声音会发生失真（依据材料的厚度，形状和属性）

三维声音中的几个影响因素Doppler效应快速移动的物体朝向听者，声音将被压缩，因此，具有更高的频率快速移远的物体，声音将被扩充，因此，具有更低的频率三维声音中的几个影响因素DistanceFactor:实际场景中的尺寸与meters的比例。如英尺：0.3048RolloffFactor:决定声音消失的快慢。0表示没有衰减。类似于绘制中的雾。(demo:carrevupdown.wav)最小距离:三维声音中的几个影响因素AmbientSounds:泛音SoundCones:音锥，模拟有向声音（demo）三维声音中的几个影响因素第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λ