Oculus 揭秘 VR 中的 Volumetric Sounds 技術（二）

雷鋒網按，這是第二篇 Oculus 關於音頻SDK的新功能介紹的文章。以下內容涵蓋立體聲效技術（Volumetric Sounds）以及通過各種聲學設計實現更好的聆聽效果。雷鋒網編譯如下。

使用HRTF的空間音效（Spatial sound）對於表現點源是非常好的，這是它的設計目的，你可以通過點源獲得很好的效果。然而，在現實世界中，並不是所有的聲音都來自於空間中的某一點，有時候你希望的聲音來自於更大的發聲空間。當聽眾附近有一個較大的物體或對象時，這一點尤其如此。在這些情況下，使用點源可能聽起來不那麼自然，就像聲音只來自對象的中心。

有一些辦法可以解決點源問題，但各有自己的優點和缺點。一種常見的方法是混合一些原始信號以減少方向性，這通常被稱為「擴散（spread）」或「2D混合（2D blend）」。這種方法來自傳統的遊戲音頻解決方案，其中通過平移實現音頻空間化，做法是混入原始信號用來柔和平移中產生的刺耳雜訊以實現聲音環繞感。但這種方法在基於HRTF空間化的VR中，不起作用的。具有HRTF的3D空間化包括兩耳時間差（ITD），模擬雙耳的聲音延遲也被加入到了信號之中。當延遲的空間化信號與原始輸入信號混合時，由於延遲，可以產生梳狀濾波偽影。

另一種方法是用很多點源發聲。這種方法可以合理地工作，但這將涉及發聲源數量安排，你需要為聲源數量找到恰當的平衡。如果多個源產生完全相同的信號，那麼會有潛在的相位相干性問題。

為了獲得更大的聲音，Oculus研究人員開發了一個基於距離和半徑來計算投影的過程，並在運行時構建空間濾波器。當聲音很遠時，投影很小，聽起來像點源。當聲音靠近收聽者時，投影更大，聲音變得更寬廣渾厚。

圖1：球體聽眾空間上具有小投影面積的遙遠聲音

圖2：球體聽眾空間上具有較大投影面積的更接近的聲音

這提供了一種實際上正確和高性能的方式來模擬大型聲源。當聽眾在聲源的半徑內時，他們會被聲音包圍環繞。隨著聽眾接近聲音的中心，它從空間聲音順利地過渡到環繞聲。

這種新技術類似於圖形社區在全球照明和光傳輸問題上所做的工作。主要思想是使用像立體函數這樣簡潔緊湊的基礎功能來表示球體上的光滑函數，如漫射照明。該基礎表示法具有雙重優點：（a）它節省了內存（b）它將複雜的積分表達式簡化為簡單的向量點積計算。這能夠實現對大型複雜虛擬環境的漫射照明和全局光照明的實時計算。

這裡的基礎技術是球面調和函數理論，也是實現立體聲的基礎，但對於大體積聲源，它的應用略有不同。HRTF濾波器存儲在球面諧波域中，這使得我們可以計算點源的濾波器或球體聽眾空間的任何形狀的投影。最初可以應用於球狀發聲體，這是通過投影到球型聽眾空間上的圓形投影來計算HRTF濾波器的。

大型音源允許聲學設計師對物體進行大型建模和小型建模，它基本上是分散於空間音頻上。值得強調的重要一點，大型音源的作用只是將聲音傳播出去，而不是提供一種規模感。藉助混響平衡和混合動力這樣的方法，讓聲音聽起來「大」仍然是聲音設計師的工作。最後，Volumetric僅是工具帶中的一個能得到準確混合結果的額外工具而已。

Via developer.oculus雷鋒網編譯

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