Wwise SDK 2021.1.14
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Spatial Audioに関連する音響の基礎概念を、以下に簡単に説明します。
回折は、音波が小さい障害物に当たったり、大きな障害物の端や開口部に当たったりして、それを回り込んでいく場合に発生します。開口部(ポータル)を経由して横方向に向かって伝播する音を表すので、開口部のすぐ前にないリスナーにも聞こえます。回析を聞いたプレイヤーが、音のエミッタと自分の間に存在する通り道を感じ取るヒントとなるので、一般的にゲームで非常に大事です。下図は、平面波の音場の図で、右上からきて、図の中央に始まる有限の面(黒い線)に当たる様子です。この端によって発生した摂動を、回析と呼びます。左側はビューリージョンで、飛行機の波は影響を受けずに通過します。右上のリージョンがリフレクションリージョン(Reflection Region)で、表面の反射が起きて、入射波とミックスされて、このようなギザギザしたパターンになります。右下のリージョンはシャドーリージョン(Shadow Region)で、回折の影響が大きい場所です。これは大まかな図で、実際には音場がリージョンの境界線でも連続していて、端の回折はビューリージョンでも発生していますが、入射波そのものと比較すると、一般的に無視できる程度です。
端を点音源として解釈して、距離と共に振幅が減少します。また、高周波の振幅の方が低周波よりも速く減少するので、ローパスフィルタで適切にモデル化できます。Wwise Spatial Audioでは、回折のモデル化に2つのAPIを使います。Rooms and Portalsでポータルの回折をモデル化する方法については、Rooms and Portalsの Diffraction(回折) を、エミッターとその初期反射の回折をモデル化する際にジオメトリを考慮する方法については、 Geometry APIを使った回折(diffraction)と透過(transmission)のシミュレーション を参照してください。
音の透過(transmission)も、重要な音の現象として、Wwise Spatial Audio内でモデル化されています。透過とは障害物を透過する音のエネルギーのことで、透過損失(transmission loss)は、障害物によって失われたエネルギーの割合を示します。透過は、反射した音波で損なわれたエネルギーの割合を表す吸音(absorption)とは、異なります。2つの媒体の境界では複雑な反応が起きますが、反射エネルギーと吸音エネルギーの比率は、物体の表面の特性によって定義されると言える一方、透過したエネルギーと透過率の関係は、障害物の大きさや形状や密度によって変わってきます。
障害物の材質が密度の大きいコンクリートなどであれば、透過によって耳に届くエネルギーの割合は、回折と比較するとかなり小さくなり、特に近くに開口部があるときなどはそうです。ところが近くにそのような開口部のない場合や、密度がより小さい材質、例えば木材やガラスなどの障害物であれば、透過の貢献度が大きくなるので、それをシミュレーションすることが大事になります。
一定の時間が経過すると、サウンドエミッターのある環境の音響特性に依存した拡散音場がつくられます。一般的にゲームで実装するには、関連する環境を表現できるように、リバーブエフェクトのパラメータを調整して使います。拡散音場は、開口部を通過したり壁を貫通したりしてリスナーに到達することもあり、そこでリスナーの環境が励起されます。ルームカップリングとは、音響エネルギーが、1つの環境または部屋から、ほかの環境または部屋へと伝達される様子を指し、リバーブとも呼ばれます。ゲームでは、ある部屋のリバーブのアウトプットを、次の部屋のリバーブに送信してこれを再現することが多いです。
オブストラクションは幅広い音響現象を示すもので、音波が障害物に当たった時に発生する全ての現象を指します。オクルージョンは似ていますが、暗に音が障害物の周りを回れないものとしています。Wwiseサウンドエンジンは、ゲームがゲームオブジェクトにオブストラクション値やオクルージョン値を設定することを許容しますが、それがゲーム全体を対象(グローバル)とするボリューム、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなどのグラフにマッピングされます。2つの違いは、オブストラクションがアクターミキサーやバスと、その出力バスの間の、ドライ・直接シグナルだけに影響する一方、オクルージョンはAUXセンドにも影響します。つまり、オブストラクションはエミッタとリスナーが同じルームにいる時の障害物によるオブストラクションをよくエミュレートできるのに対して、オクルージョンは閉ざされた壁を通るトランスミッションのモデル化に適しています。