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逼真音频对VR有什么作用 AMD又做了什么

2017年12月25日 11:02 次阅读

在VR技术中音频会是一个较好的切入点,给一名VR用带来更准确的定位。意味着逼真的音频是在虚拟现实中建立临场感的重要先决条件。对虚拟世界中的听者而言,声音位置准确,也不能创建临场感。传统方法不足以创建临场感的原因是,现实世界的声学要比这种近似估算的范围更加复杂。音频对VR为何重要,AMD又是如何去解决这一难题。

对于虚拟现实中的音频处理,我们需要一种新的思考方法。在游戏和视频的多年发展历史中,音频渲染的逼真度标准相对较低,特别是与同时期的图形和电影视频渲染相比时更是如此。尽管听觉固有地具有立体感,但是平面屏幕游戏和电影/视频的音频通常是最小化使用3D和其他先进的音频渲染技术,因为所有的图形和视频都呈现在你的面前。当你对着一个2D屏幕时,如果你听到背后传来声音并转过头来,你所看到的只是一个扬声器或者公寓的墙壁。除了部分FPS游戏外,平板电脑或电影的音频如果过于逼真,其有时会令玩家分神,尤其是如果它不符合视觉体验。例如,电影院环绕声几乎普遍使用后置和侧面扬声器来实现环境填充效果,但几乎从不使用重要的听觉提示,因为这样做会分散观众的注意力。

但现在头显改变了一切。用户可以转向任何方向,并看到一个连续的视觉场景。另外,随着技术的进步,用户已经可以在虚拟世界中独立行走。先进的虚拟现实系统有望为用户提供一个接近共识现实的临场感。研究显示,逼真的音频是在虚拟现实中建立临场感的重要先决条件。

逼真音频对VR有什么作用 AMD又做了什么

1. 逼真音频的基础

实现逼真音频的“秘方”到底是什么?通常来说,通过头部相关传输函数(HRTF)实现的精确空间和位置音频渲染足以产生逼真的音频。如果用户固定在一个位置或者是置放于“魔毯之旅”上的场景,同时音频设计师在每个预置声音中都包含混响、遮挡、反射、衍射、吸收和扩散等所有环境效果,这可能是正确的说法,因为HRTF负责定位每个声音。但一旦用户开始在场景中自由移动(即使是有效的区域内),这一过程将变得不够充分。当用户在运动或改变头部的中心位置时,每个声音的反射路径和环境效果都在不断变化。预先烘烤场景中每种声音的环境效果已经不再实际可行。所采用的典型快捷近似估算方式是将所有这些效果合并到一个混响插件中,然后在特定情况下为整个场景使用一个混响设置,或者将多个设置分配到场景中的不同房间。行业自20世纪90年代以来便一直在使用提供这种渲染功能的技术。

对虚拟世界中的听者而言,即使声音的位置非常准确,这种近似估算也不能创建临场感。举一个例子,一名VR用户沿着走廊前进,走廊左前方有一个大门敞开的房间,用户能听到房间中传来声音,用户走过门口后,声音也仍在。但在现实世界中,用户在声音环境效果中则会听到持续的变化:

房间墙壁的遮挡;在门口的衍射;墙壁,地板和天花板的表面反射;构成建筑物内墙/地板/天花板表面的材料及其物体或家具的扩散和吸收。

在录音棚中提取房间混响的传统音频设计和渲染方法,通过对声源增加简单衰减和低通滤波,并使用HRTF进行定位,可以产生可靠的声音呈现,但无法创建临场感。即使音频设计师努力使用逼真的曲线实现距离衰减和声源滤波,并且随着听者耳朵或声源改变位置而不断更新HRTF位置,结果也同样如此。

传统方法不足以创建临场感的原因是,现实世界的声学要比这种近似估算的范围更加复杂,而且通过大量的接触和适应,人类大脑已经训练有素,能够识别真实世界的声学并精确区分它们。人类听觉是一个关键的生存进化,因为声音往往是危险出现的第一个信号,而且从嘈杂的环境中判断声音方向和距离的能力是一个关键的生存技能。对于这种能力,一个例子就是所谓的“鸡尾酒会效应”,亦即人类的一种听觉选择能力。当人类把注意力集中在某一个人的谈话时,其可以忽略背景中其他的对话或噪音。

逼真音频对VR有什么作用 AMD又做了什么

2. 用物理建模音频环境

如果环境声音渲染要更接近真实世界的声学,我们需要对传播声音的物理学模型进行建模,这被称为可听化(auralizaTIon)。行业已经提出并实施了多种用于声传播建模的方法,而它们在复杂性和准确性之间做出了各种平衡。当前VR系统的实时计算能力仍无法满足完美的建模(为每个声音传播事件求解声波方程),但借助AMD TrueAudio Next所带来的实时GPU计算功能,我们可以大幅度提升单凭CPU难以实现的可听化能力。一种可以在关键频段内为音频遮挡和音频反射显著提升逼真可听化的方法是:几何声学。

几何声学一开始的切入点是每个声源与听者耳朵位置之间的光线追踪路径(通常是采样子集),并将一组算法应用于追踪路径的数据集和路径反弹中遇到的材料属性,以生成每个声音,每个耳朵的独特脉冲响应。除了路径反射、扩散和遮挡之外,衍射效果(如有限边缘衍射)和HRTF滤波器也可以在这个框架内建模,并叠加到每个时变脉冲响应。在渲染过程中,随着声源和听者改变位置而不断更新的脉冲响应将与相应的音频源信号卷积。然后,这些信号将根据每个耳朵分别混合,以生成可听见的输出音频波形。这种方法具有可扩展性,并已通过AMD TrueAudio Next在CPU上实现。TrueAudio Next能够显著增强可被支持的物理建模声源的数量。应用程序可以通过“借用”小量的GPU计算单元子集(大约10%-15%)来扩展环境音源,而不是局限于一小部分的主要声音提示。当部署多个GPU或者APU和GPU的组合时,质量可以在更大的维度上进行扩展。

3. 通过TrueAudio Next和FireRays加速音频物理

几何声学渲染所需的两个主要算法是时变卷积(位于音频处理组件)和射线追踪(位于传播组件)。对于AMD的Radeon GPU,AMD的开源FireRays库可以加速光线追踪;而AMD的TrueAudio Next库可以加速时变实时卷积。

AMD TrueAudio Next库是一种高性能的,基于OpenCL的实时数学音频加速库,其特别注重于GPU计算加速。除了低延迟,时变卷积外,TrueAudio Next库同时还支持高效的FFT和Fast Hartley Transforms(FHT)。

TrueAudio Next支持x86 CPU和AMD Radeon GPU。

4. 综合所有

上文已经说明TrueAudio Next库是一个关键的解决方案,但我们仍需回答两个重要的问题:

GPU计算着色器上是否可以支持这种技术,同时不会导致干扰图形渲染并导致抖动和/或关键帧速率丢失呢?

在VR游戏或高级电影渲染场景中,高性能GPU音频是否真的能够实现无杂讯,低延迟渲染呢?

虽然传统的观点告诉我们说,GPU上的音频渲染会导致不可接受的延迟,并干扰图形性能,但上述两个问题的答案是肯定的,而这指向了AMD TrueAudio Next的另一根重要支柱:基于异步计算的预留计算单元(Compute Unit ReservaTIon)。

作为LiquidVR TIme Warp和Direct-to-GPU渲染功能的关键组件,AMD的异步计算技术在VR渲染空间中已经是众所周知。在一个有效硬件调度程序的控制下,异步计算具备可变的执行优先级,允许多个队列的函数同时使用不同的CU集合,而不是说所有的图形着色函数都在单个队列中等待,以便在CU的整个数组中执行。

AMD的预留计算单元(Compute Unit ReservaTIon)功能则进一步深化了这一思想:只要启用的应用程序需要,就可以划分和保留一组有限的CU,并且通过预留的实时队列访问。例如,在具有32个CU的GPU中,可以保留4个或8个CU为TrueAudio Next专用,其余的24个到28个CU则可用于图形。预留CU可完全在启用TrueAudio Next的应用程序,插件或引擎中执行(不是在启动时),当应用程序主动释放它们(CU)或退出时,CU将重获自由。另外,对于稍低优先级的内核,可以为预留的CU分配额外的“中等优先级”队列。在时变卷积的情况下,对于必须是低延迟,绝对无杂讯的音频数据通道,其可以使用实时队列;而稍不那么关键的脉冲响应更新则使用中等优先级队列。

预留计算单元(Compute Unit Reservation)提供了一系列支持音频与图形共存的关键优势:

在插件的指导和音频引擎供应商的建议下,预留CU的数量完全由游戏开发者自行决定。音频引擎在使用优秀分析工具来扩展可用CPU资源上具备丰富的经验。AMD TrueAudio Next只是增加了一个更高的维度:一个大型、可靠、可配置的私有沙箱。

避免措手不及。可以在游戏开发的早期阶段分配CU预留值。音设计频和图形设计可以独立进行,无需担心音频可能在无意中“偷走”任何图形计算资源。与运行通用OS的多核CPU相比,预留计算单元实际上提供了更紧密(但更大)的沙箱。

图形独立于音频,音频独立于图形。只有内存带宽为共享资源,而对于这一点,音频占用的比例远小于图形;DMA传输延迟则不足以形成影响。可以通过超过2秒的脉冲响应实现低至1.33毫秒(48kHz 64采样)的无杂讯卷积滤波器延迟,而典型的音频游戏引擎则需要5到21毫秒的总缓冲延迟。

预留计算单元是一个提供给NDA合作伙伴的驱动程序功能。另外,有无预留计算单元都可使用TrueAudio Next库。

AMD TrueAudio Next开源库和由驱动程序控制的预留计算单元将能为虚拟现实带来更高水平的音频渲染真实感。我们十分期待开发者利用它们所创造的作品。

注:最高的技术级别一般称为Fellow,级别上Fellow一般与VP平级。

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压缩用途很广泛,而且没有所谓的"一定"的法则来让你在任何情况下使用。随着你的工作素材和要求不同,压缩...

发表于 2018-04-06 13:23 640次阅读
5个方法教你如何快速地使用压缩来得到你想要的声音

Kandao Live将允许Kandao Ob...

中国公司Kandao Technology因其虚拟现实技术(VR)和360度相机(如Kandao ...

发表于 2018-04-06 11:51 1250次阅读
 Kandao Live将允许Kandao Ob...

苹果最新VR专利曝光,暗示自动VR汽车未来

根据苹果公司在2017年提交的一份专利,一些非常有趣的公路旅行可能即将到来。 乍一看,专利只不过是...

发表于 2018-04-06 11:40 1098次阅读
苹果最新VR专利曝光,暗示自动VR汽车未来

Mozilla构建全新浏览器,Firefox R...

摘要 : Mozilla一直处于Web虚拟现实的前沿,现在它将与VR和AR一起迈出下一步! 在过去的...

发表于 2018-04-06 10:45 1415次阅读
Mozilla构建全新浏览器,Firefox R...

Vega20的芯片识别代码的出现

这两天发硬件新闻总市心有戚戚,即便看到挺靠谱的消息,也总是有一种愚人节埋雷的隐忧。不过,下面这则,笔...

发表于 2018-04-04 21:37 34次阅读
Vega20的芯片识别代码的出现

HTC想证明自己 让VR或AR成为消费者生活中不...

HTC Vive 三岁了,它仍然在努力证明 VR/AR 是下一个未来。即使是在HTC手机业务最艰难的...

发表于 2018-04-04 17:39 283次阅读
HTC想证明自己 让VR或AR成为消费者生活中不...

教育部与微软合作推进VR、发力AI 华为麒麟67...

双方将在教育行业共同推进的虚拟现实技术教学应用培训项目主要包括构建满足实验室建设需求的软硬件环境,针...

发表于 2018-04-04 14:53 838次阅读
教育部与微软合作推进VR、发力AI 华为麒麟67...

谷歌至今收购的唯一一家的VR游戏公司

Owlchemy Labs公司正式被谷歌收购,这也是迄今为止谷歌收购的唯一一家游戏工作室。幸运的是,...

发表于 2018-04-04 10:24 186次阅读
谷歌至今收购的唯一一家的VR游戏公司

浅谈眼球追踪解决VR/AR三大问题

眼球追踪主要是研究眼球运动信息的获取、建模和模拟。一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪,二是根据...

发表于 2018-04-04 09:37 355次阅读
浅谈眼球追踪解决VR/AR三大问题

装上Power Up FPV 纸飞机秒变无人机...

童年的纸飞机,终于飞回我手里..... 连周董都在《稻香》里怀念的纸飞机,就是我们童年的回忆,那些年...

发表于 2018-04-04 09:06 259次阅读
装上Power Up FPV  纸飞机秒变无人机...

基于14纳米工艺的原型GPU,包含现场可编程门阵...

英特尔通过聘请业内最知名的AMD前GPU架构师Raja Koduri负责研发其独立GPU产品。

发表于 2018-04-04 08:52 1526次阅读
基于14纳米工艺的原型GPU,包含现场可编程门阵...

TE与HTC Vive合作款TE VR滑翔机 赋...

TE Connectivity副总裁、数据与终端设备事业部亚洲区及欧洲区总经理Jason Mersz...

发表于 2018-04-04 08:51 26次阅读
TE与HTC Vive合作款TE VR滑翔机 赋...

雷诺SYMBIOZ汽车 与家庭共享能源

SYMBIOZ汽车本身全部通过智能电网分配电力,和家庭共享能源。 SYMBIOZ系统可以对家庭进行编...

发表于 2018-04-04 07:48 210次阅读
雷诺SYMBIOZ汽车 与家庭共享能源

Leap Motion支持基于手机的VR设备

Leap Motion早已经被应用到PC上,但一直未进军VR产业。今天,这家手势追踪公司宣布,Lea...

发表于 2018-04-03 14:03 270次阅读
Leap Motion支持基于手机的VR设备

VR最大的优点竟然是这个?

VR的风口来了又走,而VR技术的支持者却始终在探索VR在各个领域的应用。最近,有业内专家表示,VR给...

发表于 2018-04-03 11:07 339次阅读
VR最大的优点竟然是这个?

Worldpay: 92%的消费者希望看到更多使...

未来足不出户,戴上一副VR眼镜就可以真实的逛国内外的商场、购物街、超市等,实现浏览、体验、下单支付等...

发表于 2018-04-03 11:01 310次阅读
Worldpay: 92%的消费者希望看到更多使...

VR一定会成为世界的主流 你相信吗?

据调查,自2015年开始,VR(虚拟现实)技术在传媒行业中的应用呈现井喷式增长,各大国际主流媒体纷纷...

发表于 2018-04-03 10:33 316次阅读
VR一定会成为世界的主流 你相信吗?

VR技术运用到澳大利亚纽卡斯尔大学举行的接生考试...

日前,医学院产科学生参加了澳大利亚纽卡斯尔大学举行的接生考试,而且是在虚拟现实中进行。 据获悉,澳大...

发表于 2018-04-03 10:17 179次阅读
VR技术运用到澳大利亚纽卡斯尔大学举行的接生考试...

Decentraland是否真的有如此大的潜力?...

相比于仅仅盯着电脑桌面上模型或者一个方格,VR化的Decentraland在形式上的确要更具吸引力,...

发表于 2018-04-03 10:14 432次阅读
Decentraland是否真的有如此大的潜力?...

VR遭遇寒流?都是投机者导致的

最新数据显示,今年一季度AR/VR全球投资暴跌八成,去年被推向热潮的VR遭遇了寒流。商超则成了VR反...

发表于 2018-04-03 09:54 375次阅读
VR遭遇寒流?都是投机者导致的

VR技术发展并未受阻 未来还有很长的一段路要走

随着虚拟现实技术, VR虚拟现实也越来越火了。当你戴上VR头盔,扣动扳机,你就可以在空间中旋转、跳跃...

发表于 2018-04-03 09:52 262次阅读
VR技术发展并未受阻 未来还有很长的一段路要走

用声音识别面部表情,这支队伍做到了

随着VR产业的开枝散叶和走向成熟,VR与众多其他技术的结合也展现出了极大的应用潜力。比如在刚刚结束的...

发表于 2018-04-02 17:33 341次阅读
用声音识别面部表情,这支队伍做到了

虚拟现实大热融资新品不断 未来几年vr头显销量增...

AR一体机头显在AR市场的份额为19.1%,VR一体机头显的份额为29.8%。

发表于 2018-04-02 17:25 531次阅读
虚拟现实大热融资新品不断 未来几年vr头显销量增...

未来5年VR/AR发展中一体机将占主导

AR一体机头显在AR市场的份额为19.1%,VR一体机头显的份额为29.8%。

发表于 2018-04-02 17:23 88次阅读
未来5年VR/AR发展中一体机将占主导

一种神经语音克隆系统两种方法在自然性和相似性方面...

我们对比了两种方法(说话者适应和说话者编码)在语音克隆上的表现。对说话者适应,我们训练了一个生成模型...

发表于 2018-04-02 16:57 233次阅读
一种神经语音克隆系统两种方法在自然性和相似性方面...

intel进军独立显卡市场,上演“三国杀”

挖矿大热、人工智能和深度学习崛起,芯片厂商也在重新审视GPU的技术和市场。

发表于 2018-04-02 14:57 2581次阅读
intel进军独立显卡市场,上演“三国杀”

回收APX555音频分析测试仪

发表于 2018-03-27 11:20 57次阅读
回收APX555音频分析测试仪

回收APx525音频分析仪

发表于 2018-03-27 11:17 71次阅读
回收APx525音频分析仪

回收APx585音频分析仪

发表于 2018-03-27 11:16 62次阅读
回收APx585音频分析仪

回收APX515音频分析仪

发表于 2018-03-27 10:10 54次阅读
回收APX515音频分析仪

回收SYS-2722音频分析仪

发表于 2018-03-27 10:02 73次阅读
回收SYS-2722音频分析仪

回收SYS-2712音频分析仪

发表于 2018-03-27 09:58 60次阅读
回收SYS-2712音频分析仪

回收sys-2702模拟音频测试仪

发表于 2018-03-27 09:51 67次阅读
回收sys-2702模拟音频测试仪

回收ATS-1音频分析仪

发表于 2018-03-27 09:49 59次阅读
回收ATS-1音频分析仪

回收ATS-2音频分析仪

发表于 2018-03-27 09:38 52次阅读
回收ATS-2音频分析仪

回收UPV66音频分析仪

发表于 2018-03-24 11:05 53次阅读
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