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如何理性理解PS5的空间音频特性

2022-02-08 12:48 作者:大蚊子跨年  | 我要投稿

首先,感谢鬼斧神工119大佬长期以来对音频科普做出的巨大努力。希望有越来越多的脑放患者早日康复出院。

本文是对大佬的这篇文章的回应。我一直想写一篇文章来介绍PS5的空间音频特性,但是因为工lan作ai繁fa忙zuo一直没动笔。今早看了大佬这个视频后终于坐不住了,觉得必须写、马上写。

因为连资深大佬都完全被SONY的官宣带到沟里了,这波操作的拉跨程度让我骨灰级索粉如坐针毡。

先说结论:这篇文章对Tempest 3D的理解和实验设计都是错误的。以下为解释:

SONY对Tempest 3D的官方介绍中讲了两个问题,1.基于对象的音频运算 2.HRTF

先说最容易理解的HRTF

关于HRTF的科普网上一大堆,在这里我不过度展开讲了。从产品角度简单点说HRTF就是根据人的声学心理打造的使用最低2声道体验多声道环绕立体声的算法。我使用搭载HRTF的产品最早可以追溯到LD时代森海塞尔的模拟环绕声耳机(针对杜比环绕,不支持杜比数字),近几年使用的包括PS3-4时代用的赛睿某旗舰、PS自家虚拟环绕耳机若干、索尼自家某旗舰无线环绕等。我最近科普的索尼某卦颈音响也属于这类产品。

游戏领域的HRTF主要分为两个方向:基于对象以及基于声道。比如《守望先锋》搭载的杜比全景声耳音音效、美国末日搭载的耳机环绕音效都是基于对象的。而龟岸、赛睿等通过光纤输入,具备杜比数字解码的产品则是基于声道的。但产品层面上讲上讲基于声道可以看做是基于对象的一个子集,前者针对游戏中发音物体的空间位置进行运算,后者把5/7/9声道当做发音物体进行计算,前者由于发音位置的不确定性所以需要更大的算力和更复杂的算法。

PS系主机从PS2开始就可以通过第三方HRTF耳机实现虚拟环绕,PS3首次推出官方虚拟环绕耳机,这类PS系耳机属于我最近科普的索尼某卦颈音响类似的生态产品,一直以来这类耳机的HRTF引擎都是内置在PS主机内的,产品本身只是廉价入门耳机+软件狗的定位。每推出一代新的PS主机,内建的HRTF算法都会有小范围更新,但是实话实说,在过去的30年里HRTF算法的进步是极为缓慢的。

PS5在HRTF方面的进步主要有三点:

  1. 生态层面系列首次将HRTF当做主机的开放功能进行介绍,无需专门的软件狗即可使用。因此可以支持任何立体声耳机;

  2. 技术层面理论上支持可自定义的HRTF Profile,可惜由于社内博弈,这个技术首先开放给了XR系列电视,目前在PS5生态内仍属于画饼阶段;

  3. 技术层面配合Tempest 3D可进行级复杂的定位模拟,这点后面会讲。

然后讲一下Tempest 3D空间音频

传统的游戏音频设计大概是这样一个思路:

  1. 在一个声音平面内根据场景及事件选择需要发声的物品

  2. 调用相应的事件录音

  3. 给录音套用效果器模拟衰减、混响等效果

  4. 人为设置一个基于事件的声音开关,比如角色走出房间之后杀掉房间内的音源(如生化危机8)

  5. 终混输出2.0/5.1/7.1声道。此时可以给2.0套用HRTF实现虚拟环绕

这套流程基本就是电影行业基于声道的设计逻辑的翻版。

Tempest 3D的音频设计大概是这样一个思路:

  1. 使用基于对象的设计手段搭建美术场景

  2. 每一个对象物体随时发出声音(静音视为声音的一种)

  3. 根据虚拟麦克风所在位置将物体发出的“虚拟声波”简化为虚拟波束,人为设置一个声音渲染距离,将超过该距离的声音运算简化或杀掉

  4. 使用显卡的光线追踪功能对声音波束的发射、反射等进行模拟,替代传统混响器

  5. 通过模拟的传播介质(空气等)对波束衰减进行模拟运算

  6. 使用虚拟麦克风进行收音,输出7.1.2/7.1/5.1或2.0音频。在输出2.0音频时可选调用HRTF

Tempest 3D的主要优点包括:

  1. 极大地简化了游戏音频设计的难度,轻松实现超出电影工业的宏大声场

  2. 使用强大算力实现数百个实时发音物体的模拟

  3. 实现球形的声场(比如蜘蛛侠在穿越大楼的时候环境音主要从脚下发生)

  4. 将传统基于声道设计的游戏所输出的多声道音频当做对象进行处理,配合HRTF提供理论上最先进的虚拟环绕效果。

与同样为基于对象的Dolby Atmos相比,Tempest 3D具备:

  1. 更多的声音对象。数十vs数百

  2. 强大的互动性。Dolby Atmos只计算声音位置,需要靠预渲染实现混响衰减等效果

  3. 更先进的声场。半球形vs全球形

先进的算法和设计思路给PS5带来了强大优势的同时也导入了明显的瓶颈:在家庭影院领域根本就不存在一个可以准确再现该声场的产品(我在主题娱乐场景倒是实现过类似的应用,但是在客厅里基本不太可能把自己悬空起来玩游戏吧?)。

隔壁XBSX其实也遇到了类似的问题,微软的解决方法是直接买ATMOS的解决方案。而执拗的索尼则选择了主推自家HRTF算法,在家庭影院场景直接摆烂,仅通过输出7.1.2 LPCM实现简化了的半球声场。这也导致我直接推迟了购入HT-A9的计划,而推荐索粉们通过导入高品质立体声耳机(+USB解码器+耳放)的方式搭建PS5听音场景。

目前我搭配PS5使用的两副耳机是大法MDR-Z1000和Pulse 3D。前者即插即用、提供工作室级别的声音还原,后者操作麻烦音质稍差但是可以任意走动并提供了与队友及家人更好的沟通,是我当前的主力设备。

不推荐使用手柄内建的耳放。DS5的手柄耳放比DS4有所提升,但毕竟推力有限且具备蓝牙音频这一巨大短板,因此仅推荐在应急场合使用。(DS5自带麦克风,因此USB解码器最后的短板已经不存在了)

以下分享如何正确使用Tempest 3D

随着Tempest 3D的出现,PS5平台游戏大致可以分为以下几种类别:

  1. 原生支持Tempest 3D的游戏。通常在你插入耳机且启动了主机和游戏内耳机虚拟环绕选项后会自动切换最适合的模式,如对马岛导剪版、死亡搁浅导剪版等。

  2. 不支持Tempest 3D的多声道游戏。建议在游戏内将音频输出设置为家庭影院(7.1),并开启系统的虚拟环绕功能。这一操作或将为您节约购置家庭影院的巨大开销。

  3. 不支持Tempest 3D和内建耳机HRTF的游戏,如PS4版美末、神海。此类游戏支持在PS4平台通过普通立体声耳机输出逼真的虚拟环绕效果,在PS5平台可以选择关闭系统HRTF‘继续使用内置HRTF或在游戏内改为7.1输出,使用系统HRTF。但是永远不要同时使用游戏内和系统的HRTF。

  4. 不支持Tempest 3D且内建耳机输出选项但是没有内建耳机HRTF的游戏,(多为跨平台游戏)如星战陨落的武士团。这种游戏参照2.操作即可,请务必无视游戏内的耳机输出选项。(某些有立体声怪癖的电竞人士除外)

  5. 没有声音输出选项的多声道游戏,如星际战甲。建议直接打开系统的耳机HRTF。星际战甲这个游戏很奇葩,官方没有表明是否使用了Tempest 3D,但是整个战场内每一个弹壳的掉落、每一个敌人的呐喊和脚步都细节清晰定位准确,让人迷惑。

  6. 立体声游戏,如机战30。如果一定要戴耳机玩,请务必关闭HRTF。

新特性的导入造成了使用逻辑的混乱和用户体验的不确定性。这点可以说是大法的遗传病了,相信老索粉都早已习惯了。然而我还是想借机把SCEA低下的UED批判一番。

下面继续得罪鬼斧神工119大佬。大佬在视频中所采取的实验策略存在以下问题:

  1. 使用非7.1.2家庭影院对PS5和PS4的音频特性进行对比基本没有意义。因为在平面声场+面向声道的设计上PS4可以说已经登峰造极;

  2. 手柄耳放短板过于突出,建议改为USB耳放重新对比;

  3. 视频内选用的游戏都不支持Tempest 3D,对比价值有限。建议改为PS独占的跨世代游戏如对马岛、死亡搁浅(神海我还没来得及测,暂不做评价)重新做评测。

分享如上,如有错漏欢迎指正。



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