5.3 Computer

Entwicklung:

• Einleitung
• Direct Sound (Windows)
• Aureal 3D (für einige Systeme)
• Enviromental Audio (für einige Systeme)
• SoundSprocket (Mac)
• QSound und Co.
• VRML
• Prozessoren (DSPs)

• Einleitung
  • Nachteile (unter bestimmter Sichtweise, Grob skizziert):
    • Multitaskingsysteme (Unix, Windows 9x etc.)
      • erlauben nur teilweise exklusiven Zugriff auf die Hardware
      • Folge nicht die erwünschte Geschwindigkeit für rechenintensive (viele Ressourcen) Anwendungen (Spiele)
    • Singletasksysteme (DOS)
      • zu der Zeit gab es eher keine Standards
      • Folge jede Soundkarte musste vom Anwendungsentwickler mitbedacht werden
      • System hatte nicht mehr Rechte als Anwendung

Ausschnitt aus einem PC-Spielebuch von 1989

• Vorteile (Grob skizziert):
  • Multitaskingsysteme:
    • kümmern sich zum grössten Teil um die Hardware (Treiber), da der Anwendung nicht erlaubt werden sollte “direkte Zugriffe” zu machen
    • System hat mehr Rechte als Anwendung
  • Singletasksysteme:
    • erlauben höchste Geschwindigkeit beim Zugriff auf die Hardware
• Daraus folgt:
  • will man rechenintensive Anwendungen entwickeln, braucht man schnellen Zugriff auf die Hardware (möglichst direkt)
  • dies widerspricht den Multitaskingkonventionen, denn dann würden bestimmte Anwendungen Exklusivrechte haben
  • diese Probleme versucht DirectX (Windows 9x) zu lösen
• DirectX
  • behält die Regelung bei, daß das System die meisten Rechte hat
  • arbeitet mit dem Schichtenmodell
  • besteht aus geschwindigkeitsoptimierten Bibliotheken auf niedriger Ebene
  • Treiber werden von Herstellern geliefert
  • Möglichkeit des Taskwechsels bleibt (keine Anwendung mehr Rechte als das System (Es gibt Ausnahmen, deswegen Umstritten))
  • durch recht einfachen und abstrakten Aufbau, haben sich Möglichkeiten ergeben, für viele Menschen/Firmen komplexe Spiele zu entwerfen ohne sich tiefgehend mit der Hardware auseinanderzusetzen
  • Man kann sich mehr mit der tatsächlichen Anwendungsentwicklung als mit der Hardware befassen

HAL (Hardware Abstraction Layer)
HEL (Harware Emulation Layer)

• Hauptkomponenten von DirectX:
  • Direct Draw
  • Direct Sound
  • Direct Play
  • Direct3D
  • Direct Input
• Leider nur kurz:
  • Möglichkeiten zur Raumbeschreibung am Computer:
    • SoundSprocket (Mac)
    • VRML-2 (professionelle Sprache)
    • Direct Sound
    • zur Zeit findet (eigentlich immer) eine starke Konkurrenz zwischen den verschiedenen Prozessorherstellern statt
    • jeder fügt neue Effekte und Möglichkeiten zur Verbesserung des Klangs ein

• Direct Sound
  • sollte eigentlich nur dann eingesetzt werden, wenn es auf Geschwindigkeit ankommt, sonst Win-API
  • automatische Umrechnung von PCM-Soundformaten
  • eigentlich kümmert sich der Programmierer nur um die Sekundärpuffer
  • statische Sounds - Streaming
  • Puffer sind ringförmig aufgebaut
  • property sets (Eigenschaftsgruppen) erlauben Kartenherstellern zusätzliche Methoden hinzuzufügen, ohne an der API von Direct Sound etwas zu ändern
  • im 3D-Raum:
    • 3DBuffer, 3DListener
    • arbeitet mit Lautstärkeveränderung, Dämpfung und Verzögerung
    • HRTF (“head related transfer function“ ~ Außenohrübertragungsfunktion) nicht in HEL realisiert, wird Hardwareherstellern überlassen
    • arbeitet mit linkshändigen Koordinatensystem:
    • Bsp.: (X,Y,Z) z.B. (0.0, 0.0, 10.0) entspricht einem 10m entfernten Klang
    • Dopplereffekt (gerne benutzt): bewegt sich eine Schallquelle auf den Zuhörer zu klingt sie höher als normal, entfernt sie sich klingt sie tiefer

aus DirectX - Buch

• Aureal 3D, Enviromental Audio EAX
  • Aureal3D
    • von NASA, Disney und einigen anderen großen Firmen mitentwickelt
    • liefert Algorithmen zur Signalverarbeitung
    • bietet eine HRTF
    • arbeitet in Kooperation mit Direct Sound
    • arbeitet mit bis zu 5 Lautsprechern
    • http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/Lehre/medien-1-audio/vortraege/surround/www.aureal.com, dort findet man recht gute Einsteigerinformationen
  • EAX
    • entwickelt von Creative Labs
    • ist eine API für verschiedene Systeme (mitunter Linux), unter Windows eine Erweiterung für DirectSound
    • ähnlich Aureal3D, bietet ebenfalls HRTF
    • bis zu vier Lautsprechern
    • umfangreiche Zusatzfunktionen
• VRML, SoundSprocket, QSound und Co.
  • VRML-2
    • erlaubt die Beschreibung von virtueller Umgebung und Klang
    • könnte mal zum übergreifenden 3D-Sound-Standard (zur Zeit eher für Profis gedacht) werden
    • Problem: akustische Eigenschaften von Formen und Materialien wurden nicht in der virtuellen Umgebung mitbedacht (Bsp. Metall klingt anders als Holz etc.)
  • SoundSprocket
    • ähnlich wie DirectSound nur für Mac
• Stereobasisverbreiterung
  • QSound
    • liefert eigenen Standard, eigene Chips und auch Algorithmen
    • besonders bekannt geworden durch QXpander
    • Q1(Lautsprecher) und Q2(Kopfhörer) sind Stereobasiserweiterungen
    • die beiden Algorithmen bekommen eine Mono Schallquelle und eine Position im Raum
    • durch Verzögerung, Phasenverschiebung und Amplitudenmodulation wird Raumtiefe erzeugt
  • SRS (Sound Retrieval System)
    • Sony und SGS Thomson (Crystal-Chip CS4237)
    • mit Mono-, Stereo-, Sourroundkodierten Signalen
    • weder Verzögerung noch Phasendrehung
    • bildet Summen- Differenzsignal
  • RSX (Real Sound Experience 3D):
    • von Intel entwickelt
    • nutzt die Leistung des MMX-Prozessors