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使用 XNA 创建游戏/音频声音/创建

来自维基教科书,开放的世界开放书籍

注释:分贝、频率、振荡器、DFT、FFT(将音调分解为正弦波)、ASDR 包络、MIDI、纯律、泛音、音色、音高、振幅、相位、3D 声音、耳朵解剖结构、声音教程、免费软件、音序器、噪声和音调。

创建声音很容易,几乎我们做的任何事情都会产生声音。在音乐环境中,声音是由声学或电子乐器或模拟或数字硬件产生的。要在游戏中使用声音,必须先录制和 数字化,无论是在录制过程中还是之后。在地球上越来越难找到没有人工声音的地方,因此不难理解,试图模仿现实的游戏应该在几乎所有序列中都有声音,即使只是在背景中。电影制片人在拍摄过程中反复录制背景噪音,以提高电影的真实性。捕获声音有几个基本步骤:录制、操作/效果和播放/再现。XNA Game Studio 4 添加了用于处理 MP3 以及从耳机捕获和回放声音的类,因此即使用户的语音也可以像普通录制一样处理。

一般来说,声音以模拟或数字形式录制。由于其低廉的启动成本和简单、精确的编辑功能,数字录音是更流行的录音形式。

典型的基于计算机的录音棚设置

数字音频录制是通过采集其波形的 离散样本 并将其转换为可以存储或处理的数字信息来录制声音的行为。数字录音通常在计算机上进行,但也可以使用带有硬盘的独立录音机或带有闪存的手持设备进行。

手持数字录音机

采样率以赫兹为单位测量,指的是每秒对声音进行采样的次数。位深度 以位为单位测量,表示每次采样时采样的信息量。更高的位深度可以提供更准确的波形近似值。“CD 音质”音频录制是 16 位,采样率为 44.1 kHz。一般来说,最高质量的数字录音是 24 位,采样率为 192 kHz。从历史上看,由于空间限制,游戏被限制为 8 位 录音。这些“经典”的游戏音效和音乐很容易与它们更现代的对应物区分开来。数字录制相对容易,原因有几个。数字录制,在最基本的形式中,只需要一台计算机。使用 插件,计算机可以生成用户可能需要的绝大多数声音。更复杂的设置可能包括音频接口,用于录制现场乐器或 MIDI 信号。现场(麦克风或乐器输入)和计算机生成的声音可以在音频软件中无缝混合。编辑是非线性的,也很简单。

滑音吉他、贝斯吉他以及软件插件的混合

用户可以剪切、复制和粘贴录音片段,并按需要排列它们。这些功能也可以跨项目和平台执行。

压缩直到最近,MP3 仍然是压缩音频文件最流行的形式。如果 MP3 是主要压缩(即,第一次对全质量音频文件进行压缩),且比特率高于 160 kbit/s 比特率,那么它们对于游戏来说是令人满意的。任何低于该比特率的比特率都会开始听起来“有损”。从版本 4 开始,XNA Game Studio 具有 WAV 和 MP3 导入器类,这意味着游戏的音质基本上取决于创建者。

模拟音频录制是将声音波形完整地作为电子信号录制下来,通常录制在磁带上。在模拟录音可以放到 CD 上或用于游戏之前,必须将其数字化。如果在录制过程中而不是作为单独的步骤完成此转换,则信号可以录制更少的噪音。由于成本和所需的时间,这种录音形式通常被现代音乐家排除在外。工程师、混音台、磁带机、磁带卷轴和录音室的需要都增加了成本。编辑更加费力,因为它是非线性的。也就是说,工程师不能简单地将录音的一个好的部分复制到歌曲的多个部分。编辑意味着实际剪切磁带或逐部分重新录制。

电容式麦克风

麦克风使用类似人类耳膜的原理来接收声音。在麦克风内部,膜片或一组带子会被声波移动,从而触发电信号,这也是一种波形。也就是说,麦克风使用磁铁来产生电信号,将声波(最常见的是振动空气)转换为电波形。麦克风主要有两种类型。动圈式麦克风,它是被动的,不需要外部电源来发送电信号。电容式麦克风需要一个叫做幻象电源的外部电源才能工作。这通常是 48 伏,通过麦克风的电缆从调音台或麦克风放大器发送到麦克风。

MIDI 允许独立的外部合成器和其他音频设备相互通信,并且是任何工作室必不可少的一部分,直到 21 世纪初 USB 开始取代其硬件。

声学乐器是电子乐器的先驱,不需要 放大 就可以听到。它们通过使用麦克风来拾取它们的声音进行录制。

电子乐器(例如吉他、贝斯吉他)使用琴弦在磁线圈上的振动来产生电信号。为了听到这些信号,必须将它们放大并通过扬声器发出,扬声器会振动空气。当没有放大时敲击琴弦也会产生声波,但它们的强度不足以在离演奏乐器几米远的地方听到。弦乐器,尤其是钢琴,产生的 泛音 和谐波,使用数字技术很难模拟。

可机架安装的音频接口

音频接口(AI)或 声卡 将它接收到的模拟信号转换为计算机可以处理的数字信息。这些模拟信号通常由麦克风、电子乐器或合成器产生。计算机可以生成数字声音信号,不需要通过 AI 就可以进行处理。为了听到计算机处理的信号(模拟或数字),需要将它们发送回通过 AI,AI 将数字信号转换回模拟信号,然后通过扬声器或耳机发出。

录制软件音序器 处理由计算机生成的或使用 AI 转换的信号,并可以使用插件产生信号。这些插件还可以模拟模拟效果或乐器。随着录音软件性能的提高,游戏创作者可用的声音选项也随之增加。从历史上看,创建者被限制在非常小的声音文件大小。现代游戏主机拥有更高的处理能力和随机存取内存,可以处理更大、更高质量的声音文件。乐队将歌曲授权给视频游戏制作商以制作游戏配乐的做法很常见。

传统上,音效 的录制方式与音乐非常相似;在工作室里,有人在麦克风前演奏声音(例如打破玻璃或脚步声)。近年来,随着无数声音样本库的出现,游戏制作人,就像电影制作人一样,主要使用预先录制的样本作为音效。音效对于玩家的游戏体验非常重要,尤其是在现实的游戏中,需要尽可能真实的声音。

声音再现使用与录制相同的过程,但顺序相反。播放磁带或唱片或读取数字文件,并将其转换回声波。这通常使用扬声器或耳机完成。准确的声音再现对于游戏的体验至关重要。

绕耳式和入耳式耳机

扬声器耳机 类似于麦克风,但用于声音输出,而不是声音输入。要播放回的电信号通过 放大器(它会增强信号),通过电缆发送到扬声器,在那里磁铁用于使扬声器的膜片运动。该膜片振动空气,将声波发送到膜片前后空间中。扬声器通常包含在某种外壳中,需要对其进行调校以获得准确的声音再现。耳机的外壳主要有三种类型:罩耳式、绕耳式和入耳式。这些类型有两种配置。它们可以是开放式的,可以将声音向外传播,以及传到耳朵里,也可以是封闭式的,可以阻挡外部噪音,并防止声音外泄。

典型的“近场”工作室监听音箱

音频效果

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音频效果用于改变现有的声音,这些声音是通过软件或合成器录制或生成的,通常是用户可配置的。传统上,它们被封装在盒子里,或称为踏板,这些踏板可以在音乐表演期间由音乐家的脚激活,或者在录音室中使用较大的机架安装格式。软件插件能够模拟大多数以前基于硬件的效果。

失真踏板
  • 滤波器

滤波器是一种常用的效果。它的功能是切断高于或低于定义频率的频率,称为截止频率。产生的频率可以被放大,被称为共振。有不同类型的滤波器,也有许多不同的方法来构建这些滤波器,它们具有许多不同的特性。我们只区分它们的截止类型。

  1. 低通滤波器

允许较低的频率通过到输出级,切断较高的频率。

  1. 高通滤波器

允许较高的频率通过到输出级,切断较低的频率。

  1. 带通滤波器
  2. 陷波滤波器
  • 均衡器

增强或削弱信号中某些频段。

  • 延迟

将输入信号重复到输出级,使输出声音像原始输入的回声

  • 混响
  • 法兰
  • 相位器
  • 合唱
  • 齐奏
  • 失真

操纵或变形输入信号。

  • 波形塑造

合成器

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合成器使用电子电路产生电信号。它们可以是模拟的,数字的,或者两者兼而有之。

  • 减法合成

大多数模拟和数字合成器使用这种常见的减法合成方法。这些合成器的本质是一个或多个具有丰富的泛音频率频谱的振荡器。这些声音可以通过低通、带通、高通或陷波滤波器进行滤波。

  • 加法合成

我们不是像减法合成那样过滤泛音,而是向基音添加泛音。

  • 调频合成

也称为频率调制合成,是一种起源于电信工程的方法。其主要思想是通过其他调制波来操纵载波的频率以产生泛音。因此,载波的频率会变得更高,调制波的位置为正;载波的频率会变得更低,调制波的位置为负。

  • 调相合成

调相合成在声学结果上与调频合成非常相似。它不是操纵载波的频率,而是通过调制波来操纵载波的相位。

  • 波表合成

波表通常是一组样本,振荡器选择这些样本的一小部分窗口,并重复这部分信息。这个窗口可以在播放时移动。

  • 颗粒合成

颗粒合成也基于现有的样本波文件,就像波表合成一样,但是这个波样本被切割成许多小块,也称为颗粒,这些颗粒的长度在 1 到 50 毫秒之间。

游戏中的情绪(示例)

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  • 动作游戏
在动作游戏中,只有简单的背景音乐。这些音乐具有朗朗上口的旋律。这意味着要避免大的音阶跳跃,背景音乐必须是可唱的。为了获得令人兴奋的情绪,你必须采用快速的节奏。调式必须是主音调式。这样旋律就会听起来很开心。
此外,当你得分或消除一行等时,必须有声音提示。
例如:俄罗斯方块
背景音乐的旋律非常朗朗上口,简单且易于唱。没有大的音阶跳跃。
  1. 声音提示:
-消除一行
这里可以是太空音效。类似于http://www.flashkit.com/soundfx/Electronic/Other/Spacely_-Daniel_D-8815/index.php
-旋转形状
这里可以是短暂的声音。这个声音可以是一个小滴答声。


  • 射击游戏


  • 冒险游戏


  • 角色扮演游戏


  • 策略游戏


  • 模拟游戏


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http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb417503.aspx

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