3D视像和3D音像

3D视像和3D音像 3D视像和3D音像 謇鞫攘寨 AVjjj{d{n基础知识 展的必然趋势,而这些都是源于人们不断地进取与追求. l3D视像 人眼有一个特性就是近大远小,因而形成立体感. 视频再现的屏幕是平面二维的,之所以可以欣赏到真如 实物般的三维图像,是因为显示在屏幕上的色彩灰度不 同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的画面感知为 三维图像.基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸 出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的 遮挡而显暗色.我们都有这样的经验,利用人眼的这一 特性,可以绘制3D文字,即在原始位置显示高亮度颜色, 而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓,这 样在视觉上便会产生3D文字的效果. 目前各种显示设备,采用虚拟三维技术实现人眼 的特性,我们就可以体验到真实世界的再现.虚拟三 维技术是利用计算机的运算达到视觉,听觉等方面立 体效果的一种技术.从图像学的角度来看,三维不再 是平面,而改为立体的.所说的"伪3D"是靠多面贴 图来完成的.利用3D技术直接做出的是3D影像而非 实体.3D技术的应用在军事,教育,生产,娱乐,科研, 还有医学,航空,学术等众多领域,范围极其广泛. 1.13D电影 3D电影就是利用双眼立体视觉原理,使观众能从银 幕上获得三维空间感的视觉影像的电影.3D电影不同于 一 般普通电影,能呈现出上下,左右,前后三维影像的 电影,二维普通电影只能呈现出上下,左右平面的影像. 3D立体电影的制作有多种形式,其中较为广泛采 形成左像右像双影.当观众戴上特制的偏光眼镜时,由 于左,右两片偏光镜的偏振轴互相垂直,并与放映镜 头前的偏振轴相一致;致使观众的左眼只能看到左像, 右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左,右像叠 加在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果. 展现出一幅幅连贯的立体画面,使观众感到景物扑面 而来,或进入银幕深凹处,能产生强烈的"身临其境"感. 1.23D游戏 三维游戏f3D游戏)是相对于二维游戏f2D游戏) 而言的,采用了立体空间的概念,所以更显真实,而 且对空间操作的随意性也较强.也更容易吸引人. 运行3D游戏的电脑,对显卡的运算速度和内存 容量比2D游戏有更高的要求,如果硬件不能达到要 求,游戏时就会运行缓慢甚至是死机,因此要采用独 立显卡.独立显卡是相对于集成在主板上的显卡来说 的,具有相对于集成显卡更好的GPU,最主要的是有 自己独立的内存,而集成显卡则要分享系统的内存, 因此独立显卡比集成显卡具有更好的游戏性能,使得 游戏的流畅性和精彩性有了更大的提高. 1.33D动画 所谓3D动画就是利用电脑在其二维的屏幕上通 过视角的转换显示出三维的虚拟真实效果,并利用这 种效果制作出可以连续移动变换的画面.同样,对 用于制作3D动画电脑显卡的要求比3D游戏更高; 而用于制作电影那就更高了,如比较高端的配置可以 到支持128个CPU,256G的内存,16G的显存,并有 专门的操作系统和自己的图形软件. 2pp9.6—50 1.43DHD 3DHD(3D高清视频1是下一代的技术.传统3D 视频的实现方法即色彩模拟化处理,是用颜色滤镜构 建部分图片,观众的大脑将这两幅稍有差别的画面叠 加在一起,于是产生了三维立体感;另外一种方法则 是极化滤波技术,使用极化滤波器将两张画面分离, 极化光线意味着每个眼睛所看到的画面稍有不同,因 此大脑会产生立体感.新的技术是,采用摄影机记录 两组视频流,每组的视角稍有不同,两组视频以与我 们两只眼睛距离相同的距离叠加播放,于是大脑会产 生三维立体感.3D视频可以同时从任何一个角度进 行观看.这种技术与HD高清多频道音箱f5.1,7.1等) 观众有一种身临其境之感. 结合.使得 现在在日本已经设立了3DHDTV电视频道,随着 越来越多的消费者和户外广告媒体使用可显示三维图 像的显示器,3DHD手机屏幕,3DHD将越来越受欢迎. 23D音像 3D音像就是3D立体音效,与传统做法最大的不 同之处,在于只利用一组音箱或耳机,就可以发出逼 真的立体声效,定位出环绕使用者身边不同位置的音 源.这种音源追踪的能力,就叫定位音效,是利用头 相关传递函数fHeadRelatedTransferFunction,HRTF)来 达到这种效果.HRTF就是在三度立体空间中,人耳 是如何监测和分辨出声音来源的方法,就是声波会以 几百万分之一秒的差距先后传到耳朵里面,大脑可以 分辨出那些细微的差别,利用这些差别来分辨声波的 形态,然后在换算成声音在空间里的位置来源.除了 重现音源的方位之外,3D音效的开发者还尝试利用 声波追踪(Wavetracingalgorithms)技术,这种技术利用 障碍物对声波的反射fReflection),混响(Reverb)及阻塞 fOcclusion)精确再现真实的环境音效,如经过不同材质 的墙体反射后的声波会产生不同的音效,从不同角度 传来的声音也会得到不同的感觉,让游戏的声音效果 变得更加立体.下面介绍3种实现3D立体音效的技术. 2.1A3D技术 A3D技术是利用AurealSemiconductor开发的一种 崭新的互动3D定位音效技术,使用这一技术的软件 基础知识 (特别是游戏)可以根据软件中交互式的场景,声源 变化而输出相应变化的音效,产生围绕听音者的极其 逼真的3D定位音效. A3D技术具体包含A3DSurround和A3DInteractive 两部分.A3DSurround技术在于"环绕",它只用两只 普通的音箱或一对耳机就能在环绕着听音者的三维空 间中精确地定位声源.A3DSu~oun结合了诸如Dolby 的ProLogic和AC一3这样的环绕声解码技术,环绕声解 码器通过两个音箱创建一个由5组音频流环绕而成声 场,即用两个音箱就能体验到Dolby的五音箱环绕效果, '这一技术被杜比实验室授予了"VirtualDolby"的认证. A3DInteractive技术在于"互动",即在现实中所听到的 声音并不是一成不变的,而是随着我们的行动,所处 环境以及声源与人耳相对位置的不断变化而做着相应 的变化,它能为互动游戏及一些交互式的软件应用产 生交互式的3D音效,营造出非常真实互动的3D听觉 环境.像DolbySurround这样的环绕声技术,在多音箱 系统的辅助下确能达到极佳环绕效果,但这些技术都 是非互动性的,对于现在的互动游戏和交互式软件就 显得力不从心.要在软件应用中获得这些真实互动的 听觉体验,就必须在回放声音时模拟出这些互动音效, 这就要求音频处理系统能够实时地计算出音频的变化 并回放出来.而A3DInteractive可以说是PC上这一技 术的先驱,一套支持A3D的应用程序加上A3D音效处 理系统,就能产生极其真实的3D互动音效. 2.2EAX技术 CreativeLab.的独家技术"环境音效(Environment Audio)",是以创新的子公司E—mn为好莱坞开发的 音频及效果技术为基础的一种专业音效技术,凭借 SoundblasterLive/value的主芯片EMU10K1的强大声音 处理能力,实时地实现声音的混响,变调,回声及延 时等3D音效,即使是用话筒输入的声音,也能实时 地回放出经过环境音效处理后的声音. 环境音效扩展集EAX,是一套公开的应用程序 接口(API),目的是让游戏和软件开发商在开发软件 时,通过EAX利用E-mll的环境建模技术(Envimnmenlal ModehngT~hnology)在游戏中预置好不同场景的不同音 效参数,如大厅,水下,房内等,在进行游戏时能方 2oog.6—51 术 技 晌 啬 基础知识 便地调用,辟如玩家在房内时,就会调用预置好的相 应的环境音效参数使声音变得闭塞,而当玩家来到大厅 时,声音又会变得空旷起来,从而实现逼真的环境音效. 另外,对于支持A3D的游戏或软件,EAX还可以通过 DirectX间接调用A3D,同样能实现逼真的互动音效. 环境音效的核心主要是通过调节混响(Reverb), 合声(Chorus),原声(OriginalSound)的音频参数以及利 用多音箱辅助定位来构造3D空间的.所以对于一些 不支持EAX的游戏或普通的软件,影片,可以通过 Live/Value自带的混音台(Mixer)来调节各项音频参数, 使音效与软件的场景相匹配,也能达到极佳的效果. 2.3SRS技术 SRS(SoundRetrievalSystem声音补偿系统)是SRS LabsInc.推广的一种三维实感技术.普通立体声的聆 听范围很小,听者须坐在与两音箱成等腰三角形的地 方,而且即使是多音箱的环绕立体声,其每个音箱中 放出的声音的各个音源也是平面的,垂直面上的声音 十分空洞.而经过SRS处理后的声音,其每个音源 都是立体的,听者无论在何种角度都能听到极具三维 感的声音.SRS的原理就是根据HRTF并利用频率响 应纠正曲线(FrequecyResponseCorrectionCurve),恢复 和加强这些被埋没的三维空间信息,使回放的声音变 得立体真实,只须一对音箱就能使人完全置身于宏大 宽广而且逼真的原声场中. SRS与A3D和EAX,广泛应用于电脑多媒体声卡, 音箱以及家庭影院中,而且对软件无任何要求.圃 (上接第6—49页) 采样率是32kHz,44.1kHz,48kHz,当然许多接口能够 工作在其它不同的采样率上.AES/EBU提供"专业"和 "消费"两种模式.两者最大的不同在于信道状态位格 式.专业模式的状态位格式里包括数字信道的源和目的 地址,日期时问码,采样点数,字节长度和其它信息. 消费模式包括的东西就比较少,但包含了拷贝保护信 息.另外,AES/EBU标准提供"用户数据",在它的位 流里包含用户说明(例如厂商说明等).AES/EBU的普通物 理连接媒质有:(1)平衡或差分连接,使用XLR(卡依)连接 器的三芯话筒屏蔽电缆,参数为阻抗110Q,电平范围 0.2-5Vpp,抖动为?20ns.f2)单端非平衡连接,使用RCA 插头的音频同轴电缆.(3)光学连接,使用光纤连接器. (8)S/PDIF标准:S/PDIF(Sony/PhilipsDigitalInterface) 是由SONY公司与PHILIPS公司联合制定的一种数字 音频输出接口,在器材的背板上有COAXIAL作标识. 它的接头又分为RCA和BNC两种.该接口广泛应用 于民用和普通专业领域,如CD播放机,声卡及家用 电器等设备上,能改善CD的音质.该接口传输的是 数字信号,所以不会像模拟信号那样受到干扰而降低 音频质量.需要注意的是,S/PDIF接口是一种标准, 同轴线缆或光缆都属于S/PDIF接口的范畴. (9)MADI接口:即AESIO标准,是AES3标准的 延伸,全称为多通道数字音频接口(Multichan1'1elAudio DigitalInterface).它可以在50m的距离内通过一根带 有BNC端口的电缆串行传输56个通道的线性量化 (PCM)音频数据.量化比特数可以达到24bit.MADI 采用的是异步工作的方式,也就是说音频信号的时钟 不是和数据在一起被传输的.MADI接收机要从传输 来的数据中抽取时钟信息,以便接收机能够得到正确 的时钟信息(时钟同步).为了保证这一点,MADI协议固定每帧至少传送一次10bit的同步标志. (10)ADAT(又称Alesis多信道光学数字接口)是美国 Alesis公司开发的一种数字音频信号格式,因为最早用 于该公司的ADAT八轨机,所以就称为ADAT格式,该 格式使用一条光缆传送8个声道的数字音频信号,由于 连接方便,稳定可靠,现在已经成为了一种事实上的多 声道数字音频信号格式,越来越广泛地使用在各种数字 音频设备上,成为许多公司的多声道数字音频接口. (11)R-BUS是Roland公司新推出的一种八声道数 字音频格式,也被称为RMDBII.它的插口和线缆都与 TASCAM公司的TDIF相同,传送的也是八声道的数字 音频信号,但它有两个新增的功能,第一,R-BUS端口 也可供电,使一些小型器材可以不用插电连接在其上即 可使用.第二,除数字音频信号外,R-BUS还可以同时 传送运行控制和同步信号.这样,当两件设备以R-BUS 口连接时,在一台设备上就可以控制另一台设备,如 VSR-880多轨机通过R—BUS连在VM系列调音台上时, 可以在VM调音台上直接控制多轨机的运行.(待续) 2oo9.6—52 术唧技 响 音