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Data: 12.06.2000
Tipo: Placas de Som
Fabricante: Não se Aplica
Por: Carlos E. Morimoto

 

 Placas de Som 3D

Mostrar imagens no monitor qualquer placa de vídeo ISA faz, mas conforme o poder de processamento das placas foi evoluindo, não bastava mais apenas mostrar imagens no monitor, a placa deveria também ser capaz de gerar gráficos em 3 dimensões. Hoje em dia, não basta apenas gerar imagens 3D, uma boa placa tem que gerar imagens de boa qualidade e com um alto frame rate.

Se podemos ter placas de vídeo 3D, capazes de tornar mais reais as imagens dos jogos e aplicativos 3D, por que não ter também placas de som 3D? Os sons do mundo real vêem de todos os lados, se alguém vier andando atrás de você, mesmo não vendo a pessoa você saberá que tem alguém apenas prestando atenção na direção do som. Por que não ter este mesmo efeito nos jogos tridimensionais? O som em três dimensões realmente dá uma nova perspectiva ao jogo, tornando-o muito mais imersivo e real, parece um pouco difícil de acreditar, mas experimente ver isso em ação. Nas palavras de um gamemaníaco : "Os sons do Quake 3 e do Half Life ficam ANIMAIS... Você ouve certinho onde os caras estão!"... "Da pra levar uma boa vantagem no Deathmatch"

A primeira empresa a desenvolver uma API de som tridimensional foi a Aureal, com seu Aureal 3D, ou simplesmente A3D. As primeiras placas de som compatíveis com esta API, como a Monster Sound foram lançadas no início de 97. O A3D 1.0 permite simular 3 eixos: frente e trás, direita e esquerda e frente e baixo, aplicando filtros especiais para que o som realmente pareça vir de todas as direções. Estes filtros são capazes de distorcer sutilmente as ondas sonoras, conseguindo enganar nossos ouvidos, fazendo-nos pensar que elas vêem de diferentes direções. Estes filtros consomem uma enorme quantidade de poder de processamento e seu uso é o principal motivo dos chipsets de som atuais serem tão poderosos. A vantagem é que como tudo é processado na própria placa de som, não há quase utilização do processador principal. Na maioria dos casos, substituir uma placa de som ISA antiga por uma placa de som 3D irá melhorar a performance geral do micro, principalmente o FPS nos jogos. Em alguns casos, além da melhora da qualidade sonora, o FPS chega a subir mais de 10%.

Normalmente, as placas 3D podem trabalhar tanto com um par de caixas acústicas, quanto com fones de ouvido ou sistemas de quatro caixas. Uma das maiores dificuldades em conseguir aplicar os efeitos 3D é manter um posicionamento exato do espectador em relação às fontes de som. Usando tanto um par da caixas acústicas quanto conjuntos de 4 caixas é preciso posicionar as caixas de modo a formarem um ângulo de aproximadamente 45 graus com seus ouvidos, e estejam mais ou menos na mesma altura destes. Nem sempre isso é fácil de se conseguir, principalmente considerando que durante o jogo normalmente você mexerá a cabeça, tirando seus ouvidos da posição mais adequada. Devido a isto, o mais indicado é o uso de fones de ouvido, pois mesmo mexendo a cabeça eles estarão sempre posicionados corretamente, já que estarão encaixados a seus ouvidos.

As placas de som que suportam 4 caixas possuem duas saídas line-out, você deverá acoplar duas caixas em cada saída, totalizando as 4.

Para ouvir perfeitamente o áudio 3D, usar fones de ouvido é a melhor opção. Em segundo lugar vem o uso de apenas duas caixas. O uso de 4 caixas só deve ser considerado se você realmente vai ter paciência para ficar procurando o posicionamento mais adequado. Quatro caixas podem dar um efeito melhor do que apenas duas por tornarem mais forte o eixo frente e trás, mas será bem mais trabalhoso lidar com elas.

Quase sempre os drivers da placa de som incluem um utilitário que permite configurar se você vai utilizar duas ou quatro caixas acústicas. Em muitos casos também existe uma opção específica para fones de ouvido e até mesmo para outros tipos de conjuntos de caixas:

Headphones: Fones de ouvido

Satelite Speakers ou Two Speakers: Duas caixas ou duas caixas mais subwoofer.

Monitor Speakers: Caixas de som planas. Tem o mesmo funcionamento das comuns porém são mais finas, lembrando o formato dos monitores LCD. São relativamente comuns nos EUA, mas ainda raras por aqui.

Quad Speaker ou Four Speaker: Conjuntos de quatro caixas, na verdade dois pares de caixas, cada um ligado numa das duas saídas line-out da placa.

 

 

O A3D 1.0 usando na Monster Sound Original e em outras placas mais antigas ou mais simples ficou ultrapassado com o lançamento do Aureal 2.0 que traz vários recursos 3D novos, resultando em uma simulação bem mais real. O A3D 2.0 é suportado apenas pelas placas mais modernas, como a Monster Sound MX300. Estas APIs são implementadas via hardware, por isso, para suportar os recursos de uma nova API é necessário um novo chipset de som, não sendo possível atualizar via software.

No mundo real, o ambiente e obstáculos naturais causam distorção no som. Se você colocar dois despertadores, um dentro d'água e outro dentro de uma caixa de madeira, o som que ouvirá será muito diferente. Porém, usando o A3D 1.0, não existe este tipo de consideração, apenas é calculada a origem e a distância do som. Além de permitir simular a direção, o A3D 2.0 possui vários outros filtros que permitem sumular ecos, sons distorcidos pela água ou qualquer outro obstáculo e até mesmo determinar a intensidade do eco baseado no material que compõe a sala, isto significa por exemplo, um eco mais forte numa sala com paredes de pedra do que em outra com carpete. Entre os filtros permitidos pelo A3D 2.0 estão:

Reverb: Determinar a intensidade do eco baseado na distância dos objetos ou tamanho da sala. O eco será diferente numa sala grande e numa sala um pouco menor.

Reflections: O eco será diferente de acordo com o material que rebate o som, será mais intenso numa sala com paredes de pedra do que numa sala com carpete por exemplo.

Occlusions: Caso entre o espectador e a fonte de som exista algum obstáculo, será calculada a trajetória do som sendo rebatido entre várias paredes até chegar ao espectador (mais baixo ou distorcido) como na vida real. Caso não exista nenhuma abertura, o efeito calculará a distorção que o som sofrerá ao atravessar a parede. Se o vizinho ligar o som alto, você não ouvirá apenas o mesmo som mais baixo; devido à distância, obstáculos, etc., você ouvirá uma versão distorcida do som, com os graves sendo muito mais perceptíveis, etc. É justamente isso que este efeito faz.

Estes efeitos são conseguidos usando um recurso chamado "Wavetracing" ou "trajeto de onda" que consiste em analisar a geometria do cenário 3D para determinar como as ondas sonoras devem se comportar. Entretanto, estes efeitos não são automáticos, é preciso que os desenvolvedores os utilizem em seus jogos. Os primeiros jogos a utilizarem os recursos do A3D 2.0 foram Half-Life, Quake 3, Motorhead e Recoil, a maioria dos jogos em desenvolvimento incluirão suporte a ele e é de se esperar que sejam cada vez mais utilizados. Porém, a maioria dos títulos atualmente no mercado oferecem suporte apenas ao A3D 1.0. Estes jogos rodarão normalmente em placas mais avançadas, que suportem o A3D 2.0, mas claro que neste caso os recursos mais avançados não serão utilizados simplesmente por falta de suporte do software.

Outro porém é que os efeitos avançados utilizados pelo A3D 2.0 consomem um certo poder de processamento do processador principal, que sob as ordens do software é quem analisa a posição dos obstáculos, gerando as informações que permitem à placa de som gerar os efeitos corretamente. Isto corresponde a de 6 a 9% de utilização do processador em um Pentium II 400, o que resulta em uma diminuição considerável do frame-rate dos jogos. A maioria dos jogos com suporte ao A3D 2.0 oferecem a opção de desabilitar este recurso, que você pode utilizar para aumentar um pouco o frame-rate dos jogos mais pesados.

O A3D é a API utilizada na maioria das placas atualmente, mas não é a única; outra forte concorrente é a EAX, ou "Enviromental Audio Extensions" utilizada pelas placas que utilizam o chipsets EMU10K1, como a Sound Blaster Live. Assim como o A3D, o EAX também tem suas versões 1.0 e 2.0. Apesar dos efeitos sonoros serem bem parecidos, a maneira como são criados é muito diferente do A3D.

No EAX os efeitos são aplicados pelo programador do jogo. É ele quem determina quais efeitos serão usados em quais áreas, em quais superfícies, etc.; o programador tem liberdade para incluir sons específicos, etc. resultando em efeitos mais previsíveis.

O A3D por sua vez, não depende tanto do trabalho do programador, os efeitos são calculados com base na geometria das cenas, justamente por isso temos uma utilização maior do processador. Enquanto está desenhando os frames, o processador é incumbido de simultaneamente realizar os cálculos sonoros, baseado na posição dos objetos dentro do cenário 3D criado.

Na prática, os sons gerados pelo A3D são mais reais, porém, ao mesmo tempo mais imprevisíveis. É mais difícil perceber a localização do inimigo no Quake 3 usando o A3D do que usando o EAX, justamente porque no EAX os efeitos são mais previsíveis. Devido a isso, muitos jogadores preferem o EAX, dizendo que com ele têm um melhor domínio do jogo, sendo capazes de detectar as posições com mais facilidade. Outros jogadores preferem o A3D, argumentando que os efeitos são mais reais.

Por sinal esta é mais uma guerra santa dentro do mundo da informática, cada lado tem seus prós e contras, tornando a questão mera preferência pessoal. O ideal seria você ouvir as duas APIs em funcionamento para decidir qual prefere. A maioria dos jogos suporta as duas APIs, apesar de em alguns casos ser preciso baixar e instalar patches para ativar o suporte.

Um lançamento recente é a EAX 3.0, desenvolvida pela Creative. Esta nova API utiliza os recursos do EMU10K1 de maneira diferente da EAX 2.0, permitindo algumas melhorias sobre os efeitos gerados pela EAX 2.0:

Dynamic morphing between environments: Permite calcular como o som será rebatido por objetos em movimento.

Localized reflection clusters: Permite definir partes das superfícies que abafarão ou rebaterão o som com mais intensidade (uma almofada abafa o som, enquanto uma parede de tijolos o rebaterá com mais intensidade por exemplo). Mas, e se tivermos uma parte da parede acolchoada e outra lisa? Basta que o programador use este recurso

Individual reflections for distant echoes: Calcula o som sendo rebatido por objetos situados a várias distâncias diferentes do emissor. O resultado é que em algumas situações o eco é ouvido várias vezes, como na vida real.

Statistical reverberation model: Melhora o cálculo de distância entre os objetos, permitindo efeitos mais precisos.

Veja que a EAX 3.0 é uma API no sentido mais estrito da palavra, permite aos programadores de jogos utilizar novos recursos, porém, estes recursos só aparecerão se alguém se lembrar (ou souber) usá-los. É uma ferramenta a mais para os desenvolvedores melhorarem a qualidade de seus títulos, mas depende da boa vontade das software houses em realmente utilizá-la.

Finalmente, temos o Direct Sound 3D, implementado através do DirectX. Comparado com o A3D e o EAX, o Direct Sound possui efeitos bem limitados, mas já suficientes para gerar sons convincentes. Esta API é suportada pela maioria das palas de som PCI mais simples ou pelas placas "genéricas" sem marca, que não têm poder de processamento suficiente para suportar as APIs mais avançadas.


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