akciya

Уровень соответствия синтезируемого звукового окружения

Данный фактор улучшает эффективность имитатора лишь в некоторых случаях. Работа реального оборудования редко бывает бесшумной. Очень часто звук несет в себе немало информации о работе оборудования или происходящих процессах. Изменение звуковой картины часто свидетельствует об аварии. При решении о необходимости имитации звука следует принять во внимание тот факт, что существующие на сегодняшний день технологии позволяют создавать достаточно реалистичную звуковую картину. Для получения реалистичного объемного звука используются законы психоакустики (науки об особенностях восприятия звуковых волн человеком). При этом каждый источник представляет собой в широком смысле любой объект в виртуальном окружении, способный производить звуки. Для этого используются различные технологии, эмулирующие поведение звука в реальном мире. Например, реверберации, отраженные звуки, окклюзии (звук, прошедший через препятствие), обструкции (звук не прошел через препятствие), дистанционное моделирование (вводится параметр удаленности источника звука от слушателя) и т.д.

В целом, высокий уровень соответствия синтезируемого звукового окружения оригиналу может повысить эффективность имитатора в целом, за счет более полного представления пользователя о происходящих действиях.

В руководстве по оценке качества реализации звука фирмы Creative Technology (EAX Quality Assurance. A Guide to Testing Positional Audio and EAX) определены 6 тестов, позволяющих оценить итоговую эффективность синтеза звука с помощью применения экспертного метода. Также как и при оценке изображения, наиболее эффективно использование экспертов, имеющих опыт работы на имитируемом объекте. Ошибки оценки увеличивают риск обнаружения ошибок во время эксплуатации имитатора.

Затухание звука 

Для обеспечения «правдоподобного» звукового окружения необходимо учитывать затухание звука. OpenAL на текущий момент поддерживает несколько моделей для представления распространения звука в пространстве, включая модели IASIG I3DL2 (Interactive Audio Special Interest Group).

Естественно, что каждый объект уникален в плане затухания производимого звука, зависит от частоты и мощности, кроме того, значительное влияние на затухание имеет среда и наличие препятствий. Для примерной оценки и подбора необходимых коэффициентов при распространении звука вне помещения можно воспользоваться методикой, описанной в следующих документах:

Расчетные формулы указанных стандартов справедливы для затухания звука от точечного источника (что очень хорошо согласуется с OpenAL). Протяженные источники шума, такие как автомобильный поток, поезда на железной дороге или предприятие, на котором может быть несколько установок, могут быть представлены совокупностью единичных источников шума (частей, секций и т.д.), каждый из которых имеет известные звуковую мощность и показатель направленности.

Затухание рассчитывают по формуле (ISO 9613-2:1996 Часть 2) : 
A = Adiv + Aatm + Agr +Аbar + Amisc, где 
Adiv - затухание из-за геометрической дивергенции (из-за расхождения энергии при излучении в свободное пространство) по 7.1 стандарта; 
Aatm - затухание из-за звукопоглощения атмосферой по 7.2 стандарта;
Agr - затухание из-за влияния земли по 7.3 стандарта;
Аbar - затухание из-за экранирования по 7.4 стандарта; 
Amisc - затухание из-за влияния прочих эффектов (см. приложении А стандарта).

Использование расчетных формул стандарта ISO 9613 позволяет учитывать огромное количество факторов, таких как, затухания из-за экранирования, затухание при распространении звука через листву, затухание при распространении звука в промышленных зонах, затухание при распространении звука в жилых массивах, метеорологические условия (температура, относительная влажность, атмосферное давление), свойства грунта и т.д.). Такая возможность позволяет достаточно достоверно формировать звуковую картину имитатора.

Звуковые эффекты окружающей среды 

Согласно спецификации OpenAL 1.1 компании Creative новые разработки должны использовать интерфейс OpenAL EFX, который более плотно интегрирован со всей средой OpenAL. Расширение ALC_EXT_EFX добавляет в OpenAL поддержку звуковых фильтров и эффектов для выводимого звука.

К любому источнику звука можно добавить фильтр или определенный звуковой эффект, преобразующий звуковые данные. За счет использования звуковых фильтров и эффектов появилась возможность моделировать звуковое окружение для слушателя. Так можно задать обработку звука, моделирующую пространство определенного помещения (ангара, холла и т.п.). В реальной жизни подобные эффекты окружения получаются за счет многократного отражения и поглощения (а также рассеивания) звука стенами (а также полом и потолком) помещения. Если источник звука находится внутри помещения, то будет происходить многочисленные переотражения звука от стен, поля и потолка. При этом, как размер помещения, так и материал, из которого изготовлены его стены, пол и потолок, будут оказывать сильное влияние на то, как воспринимается слушателем итоговый звук. По замыслу разработчиков OpenAL каждый эффект соответствует определенному помещению (environment), а используемые фильтры позволяют более точно учитывать особенности распространения и отражения звука, из-за расчета акустической среды окружения и ее взаимодействия с источниками звука. На рисунке ниже наглядно продемонстрировано распространение звука. По мере распространения звука, звуковые волны вступают во воздействие со средой, в которой распространяются.

При распространении звуковые волны достигают слушателя различными путями: прямой путь к слушателю, первичные отражения, вторичные отражения, прохождение сквозь препятствия. Прохождение препятствий, как правило, моделируется тремя эффектами - occlusion (преграждение), возникающий при прохождении звука через препятствие; obstruction (помеха, препятствие); exclusions (исключение), когда источник и слушатель находятся в разных комнатах, но между ними есть прямая видимость, и, как следствие, звук полностью попадает к слушателю, а отраженный звук пройдет через проем в стене не весь и исказится.

Рисунок. Пример распространения звука

Рисунок. Эффект occlusion (преграждение), obstruction (помеха, препятствие) и exclusions (исключение)