终极 Managed DirectSound 9 教程第二部分：管理 3D 音效

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引言

DirectSound 9 最激动人心的功能是可以将声音和听者位置在 3D 空间中移动。音频在电子游戏等应用程序中非常重要，3D 音效简直是天赐之物，尤其是因为使用 DirectSound 9 实现 3D 音效系统非常简单。

要求

要理解本教程，重要的是要熟悉使用托管 DirectSound 9 进行简单音频播放以及所有关于托管 DirectX 的一般概念，因此请阅读上一篇关于声音播放的教程。在 DirectSound 9 中，声音源只有在单声道时才能在 3D 中使用。这一点很重要，因为即使是立体声文件也包含“3D 声音信息”。如果您尝试使用非单声道文件，DirectSound 将会抛出异常。

使用 3D 音源和听者

这项技术非常简单，我将用一个段落来解释它。第一步是创建一个 Device 和一个 sound，并为此特定目的添加一些新对象

private Device dSound;
private SecondaryBuffer sound;

// New objects for 3D
private Buffer3D sound3D;
private Listener3D listener;

Buffer3D 是管理声音 3D 虚拟化的新缓冲区对象。该对象可以在空间中移动，其属性将在稍后进行考虑。Listener3D 是一个听者位置，顾名思义，代表一个“人”听者。该对象可以在空间中移动，并具有一些很酷的选项。现在您可以继续创建对象了

dSound = new Device(); // Using default audio card
dSound.SetCooperativeLevel(this.Handle, 
                       CooperativeLevel.Priority);

BufferDescription d = new BufferDescription();
d.ControlVolume = true;
d.ControlPan = true;
d.ControlFrequency = true;
d.ControlEffects = true;
d.Control3D = true; // Important to enable 3D audio!
// See note below!
d.Guid3DAlgorithm = 
               DSoundHelper.Guid3DAlgorithmHrtfFull; 

sound = new SecondaryBuffer(filePath, d, dSound);

最好在可能的情况下选择最强大的声卡，因此请使用 Device 的重载构造函数，如上一教程所示。关于 d.Guid3DAlgorithm 的说明：此属性指定系统将用于管理 3D 音效的算法。有多种可能性

• Guid3DAlgorithmDefault（声卡的默认设置，非常简单）
• Guid3DAlgorithmHrtfFull（最高质量，即使需要软件仿真）
• Guid3DAlgorithmHrtfLight（质量较低但资源占用较少）
• Guid3DAlgorithmNoVirtualization（仅左右效果，在性能较差的系统、仅立体声输出或您不进行垂直声音移动时非常完美）

下一步是创建 3D 缓冲区

sound3D = new Buffer3D(sound);
sound3D.Mode = Mode3D.HeadRelative;

sound3D.Mode 属性指定系统将如何管理 3D 音效。有三种选项

• HeadRelative（将考虑声音和听者的位置）
• Normal（听者将被虚拟地强制在 0, 0, 0 位置）
• Disable（禁用 3D 音效，用于临时禁用它）

现在是时候设置听者了

Buffer b;
// Another primary buffer is needed
BufferDescription dp = new BufferDescription(); 
dp.PrimaryBuffer = true;
dp.Control3D = true;
b = new Buffer(dp, dSound);

// Create the Listener3D
listener = new Listener3D(b);

// Setup initial position and options 
// for listener and sound3D

// Set the listener in the ‘zero’ 
// position of the space (origin)
listener.Position = new Vector3(0, 0, 0); 
sound3D.Position = new Vector3(0, 0, 0);

// Make the listener ‘looking forward’ (see MSDN)
Listener3DOrientation o = new Listener3DOrientation();
o.Front = new Vector3(0, 0, 1);
o.Top = new Vector3(0, 1, 0);
listener.Orientation = o;

// Play the sound, if needed
sound.Play(0, BufferPlayFlags.Looping);

Vector3 是一个表示 3D 空间中某个点的 struct。它位于 Microsoft.DirectX 命名空间内。现在您需要播放声音并移动它，或者移动听者。让我们看一些技巧。

Listener3D 具有以下重要成员

• Position：听者的位置（Vector3）。
• Velocity：（vx, vy, vz）听者的瞬时速度（Vector3）。当听者移动并且您想应用多普勒效应时，应该使用此项。
• Orientation：这是听者的“前方”方向。您必须使用 Vector3 对象设置 Front 和 Top 方向。在本教程中，我将 Front 设置为正 Z 轴，将 Top 设置为正 Y 轴。
• DistanceFactor：这是距离的测量单位。1 等于一米，因此 0.001 等于一毫米。
• RolloffFactor：空间中的声音衰减（0 到 10，1 是现实世界的默认值）。
• DopplerFactor：自动多普勒效应的因子（0 到 10，1 是现实世界的默认值）。如果您不知道多普勒效应是什么，我将通过一个例子来解释：想象一辆正在向您驶近的汽车。汽车驶近您时发出的噪音与它驶离您时发出的噪音不同。这种效应发生在各种波现象中，例如声音和光的传播。

Buffer3D 具有以下成员

• Play、Stop 等是从 Buffer 继承的，并且与 SecondaryBuffer 的相同。
• Position：声源位置（Vector3），与 Buffer3D.Position 相同。
• MinDistance、MaxDistance：第一个是从声音开始衰减的距离，第二个是从声音停止衰减的距离。换句话说，直到 MinDistance，声音处于最大音量；在 MinDistance 和 MaxDistance 之间，声音逐渐衰减；超过 MaxDistance，声音保持低音量并且不再衰减。对于这些选项，Listener3D.DistanceFactor 和 Listener3D.RolloffFactor 很重要！不幸的是，要理解这些参数的实际行为的最佳方法是尝试并测试它们。
• Velocity：声源的速度，如果它在移动，与 Listener3D.Velocity 相同。
• ConeOrientation：（Vector3）此选项允许您指定声音传播的圆锥体。Vector3 是从声源位置开始的假想线的终点，定义了圆锥体的方向。
• ConeAngles：（Angles）内部圆锥体和外部圆锥体的角度：在第一个圆锥体内，音量将具有最大值；在第二个圆锥体内，音量将逐渐衰减（参见 MSDN）。
• ConeOutsideVolume：指定上述外部圆锥体外的音量。

没有更多有趣的特性可以描述了。请参阅附带的演示应用程序，其中显示了一个移动的声源和一个固定的听者。您可以用鼠标移动声源，或者让它绕着听者旋转。一如既往，我建议查阅 MSDN 文档：在您理解了主要技术之后，扩展它们将非常简单。

性能注意事项

我们可以说 DirectSound 非常快。在大多数情况下，这个说法是有效的，但我们需要描述一些情况。例如，如果声卡不支持 3D 音效，DirectSound 将通过软件进行仿真。如果系统（或同一应用程序）不需要执行其他任务，用户将不会注意到差异。但是，如果您正在开发一款电子游戏，3D 音效将使 CPU 负担过重，从而减慢系统速度。因此，请做出正确的选择。在演示应用程序中，您可能会注意到声源移动时有些粗糙，尽管 CPU 负载仍低于 10%。

结论

现在您应该能够管理 3D 空间中的声音了。我个人认为这非常简单。在下一篇教程中，我将解释如何使用 DirectSound 的 CaptureDevice 进行录音。