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回顾并规划今天的内容
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回顾并规划今天的内容
目前我们正在进行声音混合的开发。我们已经写好了声音混合器并且已经实现了一些功能比如声音流播放和音量插值。过去一周我们做了很多工作进展非常快。不过我们还没有实现的一点是让请求或播放声音的人能够动态调整声音的频率。 接下来我们希望能够实现这样的功能让声音的频率可以动态调整。让我们讨论一下为什么可能会需要这样做。
讨论使用音量变化和音高偏移来生成丰富的音效景观且仅使用少量音效资源
在游戏开发中声音常常用于强化某些活动或事件的效果。比如当角色跳起来时播放跳跃音效或者当角色脚步踩到地面时播放脚步声。除此之外还有一些环境音效比如树枝的沙沙声或者风吹树叶的声音这些是为了增强游戏的沉浸感。所有这些声音都会被传入声音系统中声音系统负责播放与这些事件相关的声音。
然而游戏开发的现实情况往往是有限的资源。可能会受到多种因素的限制比如创建声音的费用、处理声音的时间、存储声音的空间、下载时占用的带宽等等。因此很难为每种情况都录制独特且不同的声音。例如可能只有五个不同的草地脚步声播放的时候这些声音会反复出现随着角色不断跑步脚步声会频繁被触发。这种重复性会让声音显得单调并且可能会让玩家感到厌烦尤其是当目标是创建一个真实的户外环境时。
为了解决这个问题可以通过调节音量来增加一些变化。我们可以利用声音混合器来实现音量的变化使得每次播放时声音的强弱有所不同但这并不能完全解决声音重复带来的单调感。更好的方法是使用频率调整也就是对声音的音高进行微调。比如我们可以将草地脚步声的音高稍微提高或降低一点这样就能在不改变音效内容的前提下为声音加入更多的变化。这种频率的微调不会对声音造成剧烈变化而是通过细微的音高变化来避免声音的重复感。
另外这种频率调整不仅可以增加音效的变化还可以与游戏中的其他元素进行交互。例如当玩家击中一个敌人时可以通过调整音效的频率来反馈敌人受到的伤害或者根据敌人血量的减少调整音效的频率。这些变化不仅有助于打破声音的单调还可以让玩家通过声音获得更多的反馈信息提升游戏的互动性和沉浸感。
总的来说音量和频率是非常实用的声音调节工具它们可以大大提升声音系统的可变性并且实现起来相对简单。因此几乎所有游戏都能从音量和频率的调整中受益尤其是在资源有限的情况下这两种调整能够提供更多的声音变化并让游戏声音更具活力和多样性。
如何进行音高偏移
我们之前讨论过声音的波形中峰与峰之间的距离也就是声波的波长决定了声音的音高。这个波长是衡量声波变化的标准可以把波长理解为从一个峰到下一个峰的距离或者从一个峰到一个波谷的距离。声波的频率即每秒钟发生多少次完整的波动决定了声音的音高。简单来说波形中的振荡速度决定了音高的高低无论波形的复杂程度如何耳朵感知到的音高只是这些振荡速度的表现。
为了改变声音的音高我们需要加速或减慢这些振荡的速率也就是改变波长的长度。如果波长变长音高就会降低如果波长变短音高就会提高。这就是声音变化的基本原理。在前几天介绍声音的那集里我们也提到过这一点。
改变音高的方式有很多种其中有些方法会非常复杂通常用于那些需要在不改变声音时长的情况下大幅调整音高的场景。比如假设我们有一个一秒钟长的声音它有一个特定的音高现在我们想提高这个音高但又不改变声音的持续时间。这种操作就比较复杂。传统的信号处理方法或小波变换方法效果较差虽然它们也能做到但并不理想。现代一些更先进的方法如圆柱重采样cylindrical resampling效果更好但这些方法相对较少使用且实现起来复杂。
幸运的是针对我们现在的需求这些复杂的方法并不是必须的。我们只需要对声音进行轻微的音高调整而不必担心对时间持续性进行大规模的修改。因此相对简单的音高调整方法就足够满足我们的需求避免了复杂的计算和实现。
对小幅度音高变化的妥协
我们讨论的音高变化主要是轻微的音高调整因此我们不需要使用复杂的算法。对于轻微的音高变化我们并不关心声音的时长是否发生很大的变化。即便声音的时长稍微变长或变短比如从一秒变成1.1秒这样的变化对听感并不会有明显影响我们感知到的只是音高发生了变化而不会感到时长上的区别。所以我们的目标是通过调整播放速度来改变音高。
数字化的声音其实是由一系列样本点组成的这些样本点代表了声音波形在不同时间点的值。我们将这些值保存在一个样本缓冲区sample buffer中每个样本通常是一个16位整数表示该时间点波形的幅度。因此我们实际上并没有原始的波形而只是这些样本点它们是波形的一个近似值。如果我们想要更改音高实际上就是要改变播放这些样本点的速度而不是直接重采样整个曲线。
我们不能简单地在任何采样率下重新采样这些样本因为我们并不知道原始的波形是什么样的。我们只有这些样本点它们是对波形的一个分段线性近似。只有在通过扬声器播放时这些样本才会重建成波形并发出真实的声音。然而由于固定的采样频率播放过程中会出现一些失真或伪影这属于信号处理的范畴。虽然这些细节存在但我们不需要深入讨论这些问题特别是因为这些内容更适合信号处理专家去探讨。
简而言之为了实现音高调整我们将通过改变播放的速度来达到轻微的音高变化而不需要重新构造复杂的信号处理方法。
决定在实时混音中使用线性插值
在处理声音时所使用的音频数据是由一系列线性样本点组成的我们并没有完整的波形信息。换句话说实际处理的只是波形的一个线性近似。如果我们想要平滑地重新采样这些样本点就需要对这些点之间的间隔做出一定的推测。虽然信号处理领域有许多更精确的重采样方法但对于我们所说的微小音高变化使用简单的线性插值就足够了。这种方法非常快速且简单非常适合实时音频混音特别是当我们不希望消耗太多 CPU 资源时。
因此我们的目标是除了像之前那样直接按照固定时间切片播放声音外还希望通过插值来实现音高的平滑调整。具体来说我们可以使用类似于我们在光栅化器中使用的双线性插值的方式但由于这里只处理的是一维数据音频样本而不是二维图像数据所以我们使用的是线性插值。回想一下在图像处理时我们需要在四个角之间插值而音频数据只有两个相邻的点需要插值因此这里的插值过程只是一个单阶段的线性滤波操作。
为了实现这一点我们需要做的第一步就是在相邻的样本点之间进行插值这样就可以在不同的播放速率下输出平滑过渡的声音达到微调音高的效果。这种方法与图像处理中双线性插值的两个步骤相似只不过在音频处理时只有一个插值阶段即通过两个样本点进行插值。
线性混合的重要性
在之前的系列中我们讨论过线性插值的公式p’ (1 - T) * p0 T * p1这个公式非常重要它是许多编程中的基础构建块。它特别适用于游戏开发因为它涉及到了人类感知的许多方面。在线性混合的过程中我们不断使用这个公式来处理各种感知上的任务。这也是为什么这个公式在很多场合都被频繁使用尤其是在音频处理时它同样能发挥重要作用。
在音频处理中我们希望能够在声音的样本之间进行插值从而平滑地调整音高。这个操作实际上与图像处理中的双线性插值非常相似但音频处理的插值只需要进行简单的线性插值即可。具体来说我们希望能够通过调整样本点的位置在播放过程中实现音高的变化。为了实现这一点我们需要做的是首先计算出当前样本点的浮动位置然后根据这个位置与其邻近的两个点之间的值进行插值操作从而得到精确的播放效果。
一旦我们掌握了如何在音频数据中进行插值我们就可以自由地调整声音的播放速度了。通过改变播放的速率我们就能够改变音高。这种方法非常有效且不会引起太明显的听觉问题因为我们对音频的时间长度变化做了很好的控制确保音频不会在不被察觉的情况下发生过大的变化。
简单版选择最近的样本
在之前的拉伸音高的实现中我们采用了类似于栅格化中的处理方法。最初我们并没有进行复杂的插值而是简单地使用点采样从最近的采样点获取数据这样可以避免处理的复杂性并且能迅速实现一个基础版本。随后我们引入了双线性插值通过这种方法使得效果更加平滑避免出现明显的跳跃和不自然的边缘。
在音频处理中我们可以采用类似的策略。首先考虑到音高的变化我们可以从浮动点位置读取声音数据直接读取最接近的采样点而不是进行复杂的插值。这种方法的好处是实现起来非常简单也能在一开始快速验证功能是否有效。理论上这种方法可能会导致一些听起来不太愉悦的伪影特别是在某些音效上可能会有些不自然的表现。希望通过这种简单实现我们能听到这些伪影进而判断是否需要进一步优化。
接下来如果能够听到这些不理想的效果我们将引入线性插值的方式来解决这些问题从而实现更加平滑、清晰的音高调整效果。这种方法不仅可以解决伪影问题还能进一步提高音频播放的质量。
实现简单版
我们首先对音频播放的代码进行了一些修改。原本我们使用的是uin32类型来表示音频样本的计数但现在我们将其升级为real32类型这样可以更加精确地跟踪当前播放的位置。这是因为使用浮动点数可以让我们在播放音频时更加灵活能够处理精确的位置而不仅仅是样本的整数索引。
接下来我们需要修正一些警告特别是在样本剩余数的计算上我们使用了RoundReal32ToUInt32(real32)来确保能够正确地将浮动点数转换回整数这样可以在播放过程中避免出现错误。通过这样的调整音频的播放能够更加精确地管理样本的读取位置。
为了进一步增强音频播放的灵活性我们决定允许样本索引的改变不再局限于固定的增量值1。为了实现这一点我们将SampleIndex改为real32类型这样可以根据需要调整增量进而控制播放的速度。这意味着我们不仅仅是读取样本而是基于浮动位置来确定当前播放的音频位置。
在代码中我们首先定义了一个名为dSample的变量它初始设置为1.0用来表示每次增量的值。然后SampleIndex被重新设计成sample position这意味着我们将更精确地控制音频播放的位置而不仅仅是单纯地用整数索引去查找样本。
通过这些调整我们可以通过浮动点数精确控制样本的播放位置从而实现音高的变化而不影响音频播放的连续性和自然性。 回到实现简单版
为了让音频的播放速度可以被动态调整首先需要解决的一个问题是在调整播放速度时原本的样本剩余计算方式就不再适用因为这假设了一个固定的采样速率。比如如果播放速度翻倍样本剩余计算就会出错。因此我们需要一种新的方式来计算剩余的样本数量。
为了解决这个问题我们决定引入一个新的浮动点类型变量比如 float RealSamplesREmingInSound来表示剩余的样本。我们首先计算如果音频按正常速率播放时应该剩余多少样本然后根据当前的播放速度调整这个值。播放速度通过 dSample 进行控制dSample 定义了每个循环迭代时样本位置的增量这使得样本播放的速度不再是固定的。
接着我们在计算剩余样本时不再是简单地加1而是通过 dSample 的值来调整样本索引的步长。通过这种方式可以控制播放的速度加快或减慢。例如在播放速度加倍的情况下dSample 值为2意味着每次迭代样本索引增加2从而使播放速度变得更快。
然而调整样本索引并不是直接的它需要确保样本位置始终在合法范围内并且每次读取样本时都要根据当前的精确位置来选择最接近的样本。为了实现这一点代码中使用了 RoundReal32ToUInt32() 函数来处理样本位置的四舍五入从而保证索引正确。
在调试过程中遇到了一些问题尤其是当播放速度变化较大时音频会出现一些异常的“断点”比如在1.4倍速度时音频播放会出现奇怪的跳跃或失真。这提示我们可能在计算样本位置时特别是接近四舍五入阈值时存在某些问题。因此需要进一步检查代码看看是否在更新样本位置时遗漏了一些细节或者在处理样本位置和播放速度之间的转换时产生了误差。
为了调试这些问题首先我们会重新检查代码逻辑确保在每次循环后正确更新样本位置。如果问题依旧存在可以使用调试工具进行逐步跟踪查看具体在哪一环节出现了问题并据此进行修正。
最后为了确保程序稳定运行还需要考虑线程管理问题特别是在使用多线程时确保所有线程在重新加载动态链接库之前已经正常停止这样可以避免潜在的崩溃或资源冲突问题。虽然这个问题在实际运行中不容易出现但为了防止问题发生最好还是加以注意。
添加样本的线性混合
接下来我们决定加入线性插值linear filtering来平滑音频效果尽管目前通过四舍五入已经能听出较好的效果但我们还是希望加上插值以确保更好的音质。
实现方法与之前的做法类似首先我们需要取样本位置并对其进行下取整floor从而得到一个整数样本索引。接下来我们需要计算出样本位置的小数部分这个小数部分会介于0到1之间可以用来进行线性插值。
具体的步骤是首先从样本索引中获取当前样本和下一个样本。然后我们将这两个样本的值取出来并转换为浮点数real32以便进行插值。之后我们就可以利用线性插值来将这两个样本结合起来生成一个平滑的结果。
我们用线性插值公式 lerp其中 sample0 和 sample1 分别是当前样本和下一个样本而小数部分则是插值的权重。这样就可以根据小数部分的值在两个样本之间平滑过渡产生更自然的声音。
为了测试我们可以保留原来的代码路径并引入新的插值路径方便在需要时进行 A/B 测试比较插值和非插值的效果。这将有助于我们确定是否需要使用插值或仅仅依赖四舍五入的方式。
这样当我们播放音频时音频的质量应该会得到改善尤其是在播放速度变化较大的情况下线性插值能有效减少由采样间隔变化带来的音质失真。
比较使用和不使用线性插值的音效输出
经过测试无法明显听出使用线性插值linear filtering与直接四舍五入rounding之间的区别。即便进行了对比也难以分辨音频质量的变化。这可能是因为测试使用的音频不适合突出插值效果因此很难察觉到实际的改进。
对于是否采用线性插值目前看来可有可无至少在当前的测试环境下未发现明显的伪影artifacts或失真现象。这说明四舍五入的方式已经足够处理当前的音频播放需求。或许需要换一组更合适的音频样本才能真正感受到插值算法的作用。
总的来说到目前为止整个音频播放和处理逻辑已经基本完成。从处理播放速度的调整到保证样本索引的正确性再到尝试使用插值优化音质所有关键环节都已经实现。除非后续发现更好的优化方式否则当前的实现已经能够满足预期需求。
将 dSample 纳入 playing_sound
在当前的音频混合器中我们已经具备了所有必要的功能包括音高调整pitch shifting、实时音量调整animated volume以及流式音频播放real-time streaming sound mixing。其中dSample 是我们用于控制播放速度的关键参数我们可以直接从音频对象中读取这个值。为了方便管理可以在音频对象sound内部存储 dSample以便在播放音频时能够自由设定播放速度。当然也可以在播放时动态传递这个参数但目前的需求并不复杂因此直接在音频对象中存储是较为简单直接的做法。
目前代码的实现已经非常简洁实现了所有核心功能。唯一需要关注的是一些可能的边界情况edge cases这些可以在后续优化时再做进一步验证。当我们将代码下放到C级别C implementation时可以进行更详细的检查确保所有逻辑都正确无误。
从整体来看这是一个相对简单的音频混合器实现代码量不大逻辑清晰能够满足基本的音频播放、音高调整和音量调整需求。
在接下来的时间里我们计划优化实时代码编辑live code editing功能以确保它能够顺利与音频混合器协同工作。目前的代码在进行动态重载reload时可能会因为多线程的存在导致一些问题尤其是在音频播放线程尚未完全退出时进行 DLL 重新加载可能会导致异常。因此我们需要实现一个线程清理flush threads机制在重新加载 DLL 之前确保所有音频线程已经正确退出以避免潜在的崩溃或异常情况。
这项优化可以提升开发体验使实时代码编辑更加稳定从而提高调试效率减少因线程问题导致的意外错误。 打开警告
在重新加载游戏代码之前清空队列
为了确保在重新加载 DLL 之前所有线程都已正确退出我们考虑在 Win32UnloadGameCode 之前执行一个线程队列queue清理操作。我们当前有两个任务队列高优先级队列high priority queue和低优先级队列low priority queue。为了让这些队列中的所有任务执行完毕我们调用 Win32CompleteAllWork分别对高优先级队列和低优先级队列进行处理确保它们都已经完成所有剩余的任务。
最初我们尝试将队列清理逻辑放在 Win32UnloadGameCode 之中但这可能不是最佳方案因此决定在加载游戏代码之前进行清理。我们希望通过调用 Win32CompleteAllWork 来确保所有任务都已完成以避免在 DLL 重新加载时出现问题。然而初步测试表明这个方法似乎没有完全解决问题因此我们需要进一步排查问题的根源。
目前的问题可能出现在多个方面
任务未正确同步即使 Win32CompleteAllWork 被调用仍然可能存在未完成的任务导致某些线程仍然在运行。某些线程未正确退出即使所有队列都已清理完成某些线程可能仍然在等待或执行其他任务导致代码重载时发生冲突。需要更彻底的线程管理可能需要引入更严格的线程同步机制例如使用 Event 或 Semaphore 来确保所有线程都已正确结束。
为了进一步调试我们计划跟踪 Win32CompleteAllWork 的执行流程并检查是否有遗漏的任务或线程未正确终止。同时我们可能需要调整队列的管理方式确保在 DLL 重新加载之前所有任务都已安全完成并且所有相关线程都已正确关闭。 在程序运行时编译热重载还是有错误 将字符串从游戏代码块中复制出来避免热重载后崩溃 遇到的问题实际上只是一个字符串处理问题而并非之前所担心的线程队列问题。具体来说文件名无效导致某些字符串无法正确解析。这一问题的根源在于我们在实现 LiveCode 编辑功能时已经意识到嵌入在代码中的字符串即静态字符串可能无法正确使用。然而在当前的测试代码中这些字符串仍然是直接定义的因此在尝试使用它们时会遇到问题。
在实际的游戏运行中这通常不会成为问题因为这些文件名通常会从数据中加载而不是直接嵌入代码。但由于目前的测试代码中字符串是直接嵌入的它们在 DLL 重新加载时可能会变得无效进而导致文件名解析错误。
为了修复这一问题我们计划在 AddSoundInfo 和 AddBitmapInfo 这两个函数中确保所有的字符串都被正确存储到内存分配区域arena中而不是依赖代码中的静态字符串。具体实现方法如下
使用 PushString 方法我们计划创建一个 PushString 函数用于将字符串复制到适当的内存区域而不是直接使用字符串字面量指针。在 AddSoundInfo 和 AddBitmapInfo 处理字符串在 fileName 赋值时我们不再直接使用字符串指针而是调用 PushString确保字符串存储在正确的内存区域中。
目前我们还没有实现 PushString但可以立即编写它以确保所有字符串都被正确存储并在 DLL 重新加载时不会丢失或变得无效。这样我们可以避免因字符串指针无效而导致的问题从而确保 LiveCode 编辑功能的稳定性。
实现 PushString
我们实现了 PushString 这个函数它的作用是在指定的内存分配区域arena中存储字符串以避免字符串指针在 DLL 重新加载后失效的问题。
首先我们定义了 PushString它接受一个 const char* 作为输入同时需要提供一个内存 arena 来存储这个字符串。这个方法主要用于测试阶段在生产环境中可能不需要但目前我们希望能够确保字符串存储在我们的数据存储区域而不是代码段以避免 DLL 重新加载导致字符串指针无效的问题。
实现细节 确定字符串的大小 由于字符串是以 \0 结尾的因此需要遍历整个字符串来计算大小。我们需要包含 \0 终止符的大小因此在计算时默认 size 1。 内存分配 使用 PushSize 在 arena 中分配相应大小的内存。这里的 alignment 维持默认值。 复制字符串 通过 for 循环遍历字符串的每个字符并将其复制到 arena 分配的内存中。目标内存 dest 通过 PushSize 申请的区域存储源数据为 source直接按字节复制。 优化思路减少双重遍历 目前 PushString 需要两次遍历 第一次遍历计算字符串大小。第二次遍历复制字符。 优化方案 由于内存 arena 是单线程环境可以直接在计算大小的同时将字符复制到 arena 里。这样避免了双重遍历提高效率但在当前测试阶段这个优化可能不是特别关键。
测试
在测试过程中我们发现 PushString 之前并未被调用后来发现是命名问题导致的调用错误。修正后我们进行了以下验证
确保 PushString 正常调用并正确计算字符串大小包含 \0。在 arena 里正确分配并存储字符串。通过调试工具检查 dest确保字符串正确复制。
作用与必要性 避免 DLL 重新加载导致的字符串指针失效 在动态重载 DLL 时存储在代码段.rdata的 const char* 可能失效。通过 PushString字符串存储在 arena 里使其在 DLL 重新加载后仍然有效。 支持 Live Code Editing实时代码编辑 代码热重载时不能依赖代码段中的静态数据。由于测试代码暂时没有从资产文件加载字符串而是直接在代码里定义 const char*所以目前仍然需要 PushString 进行内存管理。 测试代码的必要性 在开发过程中测试代码是不可避免的而测试代码中的字符串可能导致临时问题。通过 PushString可以在测试代码中安全使用字符串而不会受到 DLL 重新加载的影响。这虽然增加了一些调试工作但从长远来看测试代码能够确保系统的稳定性提升开发效率。
总结
PushString 作用在 arena 中存储字符串避免 DLL 重新加载导致指针失效。实现方式计算字符串长度分配内存复制字符串避免存储在 .rdata 段。优化思路可以在计算字符串长度时直接进行内存复制避免双遍历。测试结果修正命名问题后PushString 运行正常成功存储字符串并通过调试验证数据正确性。长期作用在资产系统完整运行之前PushString 是必需的但未来字符串会从资产文件加载这个问题将自然消失。 如何将一个样本的音量稍微调至左或右
我们实现了基于鼠标位置的音量左右声道平移panning功能。具体来说我们通过检测鼠标的 X 坐标来调整左右声道的音量比例使得当鼠标位于屏幕左侧时左声道音量较高右声道音量较低而当鼠标位于屏幕右侧时右声道音量较高左声道音量较低。
实现步骤 获取鼠标位置 通过 PlatformMouseX 获取鼠标的 X 坐标。 计算音量比例 计算鼠标位置在屏幕中的相对比例即 鼠标X / 屏幕宽度。这个值介于 0最左到 1最右之间。 设置左右声道音量 右声道音量 鼠标X / 屏幕宽度即 RightVolume。左声道音量 1 - 右声道音量即 LeftVolume。这样当鼠标在屏幕左端时LeftVolume 1RightVolume 0当鼠标在屏幕右端时LeftVolume 0RightVolume 1当鼠标在中间时LeftVolume 0.5RightVolume 0.5实现平滑过渡。 应用音量设置 将计算出的 LeftVolume 和 RightVolume 赋值给音乐的音量控制参数。
代码实现
float RightVolume SafeRatio0(MouseX, ScreenWidth);
float LeftVolume 1.0f - RightVolume;
ChangeVolume(GameState-AudioState, GameState-Music, 0.01f, MusicVolume);SafeRatio0(a, b) 是一个安全除法函数防止 b 取 0 造成除零错误。SetMusicVolume 负责调整音量。
测试验证 移动鼠标时音量变化 当鼠标移到左侧左声道音量最大右声道静音。当鼠标移到右侧右声道音量最大左声道静音。在屏幕中间左右声道音量均为 50%。 验证平滑过渡 通过实时调整 MouseX 位置检查音量变化是否平滑是否出现突然断音或失真。 不知道为什么这个地方会段错误
如果你进入一个时间扩展区域音高是否会在几秒钟内变化当你穿越障碍时
在音频处理方面我们探讨了是否需要在进入时间膨胀区域或穿越某个屏障时进行 音调Pitch偏移。
是否需要动态音调偏移
目前没有明确的需求来实现 大幅度音调变化因此没有必要在主音频循环中加入这类处理。我们的目标是实现 较为微妙的音调偏移而不是大范围的音调变化。时间膨胀Time Dilation 本身已经可以自然地导致音调变化因此如果有类似需求可以通过时间膨胀机制来实现。
音调变化的影响
微小的音调变化 可以增加声音的多样性使其听起来不那么单调。但如果音调变化过于剧烈或频繁可能会对听感造成干扰。由于我们调整的音调偏移范围较小动态调整如渐变过渡的实际意义不大因为人耳不会明显察觉这种缓慢的变化。
为什么不使用音调渐变
渐变Ramping 适用于从一个极端变化到另一个极端如从 低音 变为 高音这样才有明显的听觉效果。但在我们的场景中音调调整只是为了增加 轻微的音频变化而不是大规模的音高转换因此不需要渐变处理。目前的做法是 设定一个音调后保持稳定这样既能增加多样性又不会带来额外的计算负担。
结论
目前不需要 大幅度的音调变化因此不在主循环中实现动态音调调整。时间膨胀 机制本身可以自然地带来音调变化无需额外的 Pitch Shift 处理。由于我们的音调变化幅度较小不适合使用 渐变Ramping 过渡。如果需要调整音调可以直接修改 播放速率 或 音频频率但通常只在特殊场景下使用。
如果你想在不改变速度的情况下进行音高偏移难道不可以通过当前样本和下一个样本之间快速而简洁的线性插值来实现吗
在音频播放和处理方面我们探讨了一些关键概念特别是 线性插值Linear Interpolation 在音频播放速率调整中的作用以及如何调整音量以避免剪切Clipping问题。
关于线性插值Linear Interpolation 能否使用线性插值来调整音调而不改变播放速度 不行因为音频播放速度的变化是由于 播放指针Play Cursor 以不同于 1:1 速率读取样本导致的。线性插值的作用仅仅是 减少失真Artifacts确保在变速播放时不会产生明显的音频失真而 不会改变播放速度本身。例如在 升高音调 时播放指针会 更快 地前进从而导致音频整体变短即播放速度加快。 为什么线性插值不能单独用于改变音调 线性插值仅用于在两个样本之间进行平滑过渡以 减少音频失真但它本身不会影响音频的时长或音调。如果不改变播放速率仅靠线性插值是无法做到 提升音调但保持播放速度 的。真正的解决方案通常涉及更复杂的 音高变换Pitch Shifting 算法如 相位声码器Phase Vocoder 或 Granular Synthesis。
关于音量和剪切Clipping
音量过高会导致剪切Clipping 当音频信号超过了允许的最大幅度通常是 [-1,1] 或 16-bit PCM 的 [-32768, 32767]就会发生剪切导致失真。例如当我们在调试音频时如果音量过高可能会出现 音频削波Clipping 的现象使声音听起来失真。
你有没有讲解过适合做这类混音工作的测试音频文件是什么样的
在音频混音中使用纯正弦波进行测试是非常有效的。纯正弦波的声音简单而清晰能够帮助我们在调整音频时准确地听到不同频率的细节。它们通常被认为是检查和调整音频质量的好工具因为其波形不包含复杂的谐波成分能够较为纯粹地展示音频设备的响应。
对于那些进行高质量音频处理的工作纯正弦波特别有用因为它能帮助识别低频和高频的任何失真或不准确之处。在混音过程中尤其是在做细节调整时纯正弦波能帮助清楚地听出音频设备的性能确保音质的纯净。
另外纯正弦波不仅适用于音频的测试也能够在频率响应调整时提供很好的参考。通过在多个频段上测试音频的表现可以更精确地确定设备的性能和音频信号的传输质量。这是确保音频最终呈现出最佳效果的重要手段。
总之纯正弦波在音频测试中是一个非常实用的工具它帮助工程师们更加精确地检测和优化音频的质量。在进行音频调整、设备检测和音频分析时纯正弦波提供了一个清晰、稳定的基础能够帮助我们辨别音频信号中的细微问题。
你是否曾使用过 C 标准库中的 memcpy
在实际的编程工作中我们有时会依赖于标准库中的函数而不是自己编写的库。尽管在某些项目中我们还没有开发出自己的CCC语言编译器库但这并不妨碍我们在实际项目中使用标准库的功能。标准库提供了许多已经经过优化和广泛使用的工具能够有效地帮助我们完成常见的编程任务而不必重新发明轮子。
尽管如此在日常的开发过程中我们并不总是依赖于这些库而是根据具体需求选择是否使用。有时候基于效率、性能或特殊需求的考虑可能需要开发自定义的库来满足特定的编程要求。这样可以确保程序更加符合特定的应用场景或者提高代码的执行效率。
至于“黄色矩形”这一提法可能是指某种图形界面的组件或工具在上下文中可能与调试或显示有关但具体细节尚不明确。通常在开发过程中界面中的颜色和形状会起到某种视觉引导的作用帮助开发者或用户识别信息。
黄色矩形是什么
黄色矩形只是一个占位符因为我们还没有为楼梯部分准备好艺术素材。因此我们在测试一些缩放代码时使用了它。实际上这一切只是测试用的内容我们正在进行一些实验性的工作测试不同的功能和效果。至于为什么使用黄色矩形这个问题其实并没有特别的解释它只是作为一个临时的视觉标识出现。
目前有很多不同的测试内容在进行中虽然这些内容并不完整或者看起来有些不合常理但它们是为了验证一些特定功能的有效性。我们正在进行一些内部的实验和调试这些测试会随着工作进展逐步整理和完善。所以看到这些不寻常的测试内容也是可以理解的它们都是开发过程中暂时的产物。
总的来说黄色矩形只是一个临时工具用于处理开发过程中的一些具体需求未来会被替换成实际的艺术资源。在此之前这些测试内容将继续存在直到相关功能被完成并最终整合进项目中。
你计划在游戏中加入哪些音效选项比如玩家能否暂停游戏并静音音乐但保留音效还是音效将是固定的就像控制器设置一样
在游戏中声音设置的选项可能会是固定的而不是可自定义的。考虑到很多游戏的体验是由开发者精心设计的声音和音乐是整体音效的一部分因此我们更倾向于保持这种设计而不是让玩家根据个人喜好随意更改。我们认为音乐和音效是游戏氛围的重要组成部分就像电影中的配乐一样观看电影时并不会让你自己选择更换配乐尽管在某些情况下也许这会是一个更好的选择但这并不是我们的首选。
虽然如此考虑到作为一个教育项目的目标每个游戏副本都会包含源代码。如果玩家有兴趣替换音乐我们并不会提供一个简单的菜单来修改音乐而是希望鼓励玩家通过学习一些编程知识自己进入源代码并去除音乐部分。这不仅是一个很好的编程入门项目而且能让玩家在实践中学习如何修改和定制游戏。
我们希望通过这种方式玩家能够更深入地理解游戏的制作过程从而激发他们自己动手修改游戏的兴趣。这种方式不仅能够帮助学习编程还能增强玩家的参与感和成就感让他们更有动力去探索游戏的其他方面比如控制器设置等。
对于这个功能你难道不会想使用另一种方式来控制音量的动画吗通过设置一个速率而不是时间长度
在实现音量控制时不希望使用基于速率rate的动画方式而是希望音量的变化能够根据当前的鼠标位置精确地进行调整。具体来说音量的变化应该与鼠标的位置变化直接关联而不是通过设置一个固定的速率来控制变化的速度。
我们希望音量能够平滑地从当前的值过渡到新的值而不是突然发生变化即“爆音”现象。为了避免这种情况音量变化将通过插值来实现插值的过程会在合理数量的采样点之间平滑过渡。这种方式确保了音量变化的平稳性并且能够精确地反映鼠标位置的变化而不会出现突兀的音量波动。
这种方法可以确保音量的过渡既自然又精确符合我们对音频控制平滑度和精确度的要求。
如果玩家在跑步你会把玩家的速度与音高挂钩还是会添加更多的声音效果比如草地上更多的脚步声
在设计玩家角色的脚步声时主要的调整是增加不同的声音效果而不是直接将玩家的速度与音调音高相连接。具体来说玩家移动速度较快时脚步声的频率会根据步伐的频率发生变化例如更频繁地触发草地上脚步声的音效。然而玩家的移动速度也可能根据不同的地面类型影响音调的变化。
例如玩家跑得更快时可能会更用力地踩到地面或产生其他动作这可能导致音调的变化。因此虽然速度会影响音调特别是根据表面类型但音调变化并不是最主要的因素。最重要的变化是脚步声的触发频率即在特定时间内脚步声的播放次数。通过根据玩家的速度来调整触发频率能够更真实地模拟玩家的脚步声。
总的来说增加不同的脚步声音效果是首要的而通过速度调整脚步声的频率和音调则是为了增加声音的真实感。
一旦你发布这个源代码是否意味着别人可以在此基础上进行修改、构建自己的游戏
这款游戏的源代码将允许玩家在此基础上进行修改、构建并创作自己的游戏。实际上源代码已经可以获取只要玩家预购了游戏就可以开始修改和开发源代码。不过需要注意的是在游戏正式发售之前玩家不能将修改后的源代码用于发布商业游戏因为在发售前会有一个时间限制。
这个时间限制会持续到游戏正式发布后的两年。两年过后源代码就没有时间限制了玩家可以自由地使用它来制作任何商业产品进行商业发布。这种开放源代码的方式旨在鼓励玩家学习和创作同时也为那些希望将这些修改用于商业用途的人提供了机会。
你可能已经讲过这个问题但操作系统是否自动为每个核心分配线程那么是否无法强制让单个线程在其独立核心上运行
操作系统负责决定每个线程在哪个核心上运行因此程序员不能直接选择线程运行的核心。然而由于性能优化的需求特别是在某些缓存是特定核心本地的情况下有时可能需要对线程的核心分配进行控制。为了满足这种需求大多数操作系统包括Windows提供了机制让开发者可以向操作系统指示希望某个线程运行在哪些核心上甚至是指定某个核心。
这种机制被称为“亲和性掩码”affinity mask。通过亲和性掩码开发者可以告诉操作系统某个线程只能运行在某些特定的核心上或者只运行在一个特定的核心上。虽然操作系统会尽力将线程调度到指定的核心但并不一定能够保证线程永远不会被调度到其他核心。操作系统通常会尽量遵循这种偏好但在某些情况下可能还是会发生线程在其他核心上运行的情况。
因此尽管操作系统决定了线程的核心分配程序员仍然可以通过设置亲和性掩码等方法间接地影响线程的分配。这种方法使得程序员能够在一定程度上控制线程的分布确保性能优化。Windows 操作系统还提供了一些额外的调度选项比如用户模式调度等使得开发者在调度线程时可以有更多的选择和控制。
编程是否就是记住一堆命令并按顺序排列它们
编程不仅仅是将一堆命令按顺序排列。更准确地说它是通过建立计算机工作方式的心理模型并根据你编程的计算机类型来理解这些模型。程序员有一套方法可以影响计算机的操作然后需要通过这些方法找出一组最合适的操作步骤以达成目标。因此编程其实是理解计算机如何工作并用适当的操作实现预定结果的过程。
当提到编程和音效相关的问题时也会涉及到很多类似的思考过程。比如在声音设计中我们需要了解不同的技术如何影响音频效果进而选择合适的方式来达到预期的声音效果。
而对于最后的问题即是否加入低频和高频音效的复杂性它的难易度取决于具体的实现方式和技术要求。一般来说低频和高频的音效设计并不复杂但需要考虑音频的整体平衡和表现形式确保它们与其他音效元素搭配得当。
添加低通/高通滤波器是否过于复杂
通过代码实现滤波器并不是特别复杂。尽管我自己对声音编程没有太多经验但基本原理还是比较简单的。当输出声音样本时可以使用滤波器来处理这些样本。这种滤波器通常是一个简单的内联处理它在每次输出一个样本时会对其进行一些数学运算并使用累加器来跟踪一些状态。
实现滤波器时最大的挑战通常是额外的记录工作。因为滤波器需要查看一个样本窗口以便了解它需要过滤的振荡情况所以在实现时需要一些额外的书籍管理和计算。这种额外的管理是处理滤波器时的主要难点但一旦完成了这些管理工作接下来的数学操作就相对简单了。滤波器本质上只是一组简单的数学运算通过这些运算来更新累加器并处理新的样本。
如果你确实需要一个低通滤波器实际实现起来也并不是一个很大的问题处理过程并不会特别复杂。总的来说滤波器的实现需要一定的记录和计算但一旦这些管理工作完成滤波的运算过程就相对简单。
低通滤波器Low-pass filter和高通滤波器High-pass filter是两种常见的信号处理滤波器用于控制信号中的不同频率成分。
低通滤波器Low-pass filter
低通滤波器允许低频信号通过而抑制高频信号。它的作用是去除信号中频率高于某一特定值称为截止频率的成分。这样低频的部分如音频信号中的低音能够顺利通过而高频部分如噪音或高频噪声会被削弱或去除。
应用场景 音频处理去除音频中的高频噪声保留低频的声音。图像处理去除图像中的细节噪声。
高通滤波器High-pass filter
高通滤波器则允许高频信号通过抑制低频信号。它的作用是去除信号中频率低于某一特定值的成分使得高频成分如高音、锐利的声音或细节信息能够通过而低频成分如低音或慢速波动会被削弱或去除。
应用场景 音频处理去除音频中的低频噪声例如风声或低音过重的部分。图像处理增强图像的边缘细节去除模糊的低频信息。
总结
低通滤波器允许低频信号通过去除高频信号。高通滤波器允许高频信号通过去除低频信号。
两种滤波器通常根据应用场景和需要去除的频率范围来选择使用。
如果一棵树倒下而英雄不在场听到难道它就不会发出声音吗
这个问题类似于哲学中的“树倒了有没有声音”这一悖论但在这里它变得更加简化。我们关心的不是“英雄”是否在场而是“玩家”是否在场因为声音最终是要被玩家在他们的世界中听到的。英雄所在的世界是没有声音的所以英雄无法听到任何声音。声音的发生与否实际上是发生在玩家的世界中的。
用一种类似于“树倒了没人听见”的比喻如果一个声音发生在游戏中但没有人在玩家的世界中在场听它这个声音就不会被“听到”。所以虽然声音在游戏中的虚拟世界内发生了但其意义与存在感依赖于玩家在现实世界中是否听到它。这种情形使得哲学上的“树倒了有没有声音”问题变得相对简单关键点在于声音的存在与感知是否发生在玩家的世界。
你接下来要做的事是将声音代码放入 SIMD 吗
声音代码将被转换为SIMD单指令多数据指令集以确保它在多个核心上高效工作。然而转换过程中并不会过多地优化主要是确保其能够正常运行。对于目前所需的声音功能基本就这些后期可能会在开发周期的后期再考虑增加更多的声音处理功能。如果以后确实需要其他声音特性会根据游戏的实际需求进行调整而目前并不会过于复杂地添加额外的声音功能直到明确知道具体需要哪些功能为止。
你会使用复数吗我听说复数在声音处理上很有用。
这段内容讲述了在数字信号处理DSP中如何使用复数特别是在声音处理方面。复数在傅里叶变换等算法中非常重要这使得它们成为处理声音信号时的一种基础工具。尽管复数在传统的声音处理代码中广泛使用尤其是在做滤波等处理时但对于基础的声音处理工作如本次讨论的内容并不一定需要用到复数或数字信号处理技术。只有当涉及到更复杂的信号转换时例如傅里叶变换时才会需要复数。
虽然数字信号处理的确是传统的声音处理方法但他个人并不特别喜欢它认为它有些“陈腐”。如果想深入了解传统的声音处理方法需要学习数字信号处理。
