Geekly articles weekly

صوت محيطي بدون وسطاء - AMD TrueAudio

مع ظهور سلسلة جزر البراكين من وحدات معالجة الرسوميات مع تقنيات Mantle و TrueAudio ، يُلاحظ ذكر AMD بشكل متزايد في سياق مناقشة مواضيع معالجة الصوت. إلى جانب واجهة Mantle API من حيث الأهمية ، المصممة لزيادة أداء الرسومات ، تتضمن تقنية TrueAudio الفصل المكاني للصوت ، بالإضافة إلى تقليل الحمل على المعالج. لكن هذا ليس كل شيء



خلفية TrueAudio


تم وضع بداية تطوير فكرة الصوت عالي الجودة في منتجات AMD في عام 2006 من قبل ATI ، والتي ظلت بعد ذلك شركة مستقلة. تلقت بطاقات الرسومات Radeon R600 تقنية فك ترميز أجهزة UVD ودعم HDMI وبطاقة صوت مدمجة.

كان النهج هدية حقيقية لأولئك الذين استخدموا الكمبيوتر كنظام الوسائط المتعددة المنزلية. تم استبدال مجموعة كاملة من الأسلاك المختلفة بسهولة بكابل HDMI واحد. للقيام بذلك ، تم تزويد محولات DVI-HDMI الخاصة ببعض موديلات بطاقات الفيديو. بشكل عام ، في هذه المرحلة ، حصل المستخدمون على مزايا عملية حصرية ، لأنه بالإضافة إلى التخلص من الأسلاك الإضافية ، يمكنك نسيان بطاقة صوت منفصلة.

استمر التحسين اللاحق في الاتجاه في عام 2008 ، عندما أصبح الدعم المماثل لنقل الصوت متاحًا من خلال DisplayPort. ثم ، في عام 2009 ، تم تكريس الجهود لتحسين جودة الصوت بفضل دعم تنسيق DTS-HD Master Audio - نقل البيانات الصوتية بمعدل البت العالي.

وبالتوازي مع ذلك ، بدأت تقنية AMD Eyefinity في الانتشار. يتيح الدعم التكنولوجي توصيل شاشات متعددة مباشرة ببطاقة رسوميات واحدة. إلى جانب تطوير Eyefinity ، ظهرت زيادة في الدقة ودعم تكوينات متعددة الشاشات المتعددة ، ودعم إخراج الصوت متعدد القنوات DDMA (صوت رقمي متعدد النقاط المنفصل).


إذا كان الإخراج عبر HDMI أو DisplayPort سابقًا يقتصر على دفق صوتي واحد فقط ، فمن الممكن الآن إخراج عدة قنوات مستقلة. لقد أصبح هذا مفيدًا للتكوين الأكثر ملاءمة للمهام المتعددة ومؤتمرات الفيديو. بالطبع ، في هذه اللعبة تبدو هذه المقاربة جذابة للغاية.

على الرغم من تحديث العمل بالصوت ، تركت AMD جانبًا فكرة تطوير حلول الأجهزة باستخدام منتجات معروفة من شركات متخصصة. على هذه الخلفية ، ظلت مشكلة الأجهزة EAX سيئة السمعة للألعاب الصوت ثلاثي الأبعاد بدون حل. ومع ذلك ، لا يزال العديد من المستخدمين راضين عن نقص تسريع الأجهزة ، والمحتوى مع برامج الترميز على اللوحة الأم.

ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى إصدار Windows Vista ، حيث تم وضع معالجة الأجهزة للصوت جانباً. بدءًا من "Vista" وانتهاءً بـ Windows 8 ، لا يستطيع DirectSound الوصول إلى برنامج تشغيل بطاقة الصوت ويعمل في وضع المحاكاة على المعالج. على الرغم من حقيقة أن هذا النهج في تطبيق خالط البرامج حل بعض المشاكل مع محركات الصوت ، فقد أدى أيضًا إلى فقدان التوافق مع EAX و DirectSound ( كتبوا عن المشكلة وحلها مرة أخرى في عام 2011). لذا ، فإن مجموعة كاملة من شركات الصوت الكبيرة بما في ذلك Creative ، من أجل تحسين الصوت في أنظمة التشغيل ، تحولت إلى OpenAL ، والتي أصبحت ، إلى حد كبير ، حلًا عالميًا.

في معادلة التحسين ومعالجة الصوت ، هناك قاسم آخر على شكل معالج ، والذي ، في جوهره ، مسؤول عن إيصال فكرة الحاشية الصوتية لمطوري الألعاب إلى المستخدم النهائي. تظهر درجة حمولة المعالج بشكل جيد في الرسم البياني أدناه ، حيث يتم إضافة تأثير الصدى إلى العينة.



إذا قمت بمحاكاة مكون صوتي غني من لعبة حديثة ، فسيزداد الحمل على وحدة المعالجة المركزية عشرة أضعاف. في نفس الوقت ، لدى المعالج مهام أخرى ، ويتم تخصيص 10٪ من الموارد في المتوسط ​​لمعالجة الصوت. بالطبع ، هذه النسبة تربط حرفياً بالمطورين.

وماذا سيحدث إذا كانت وحدة معالجة الرسومات مجهزة بمعالج إشارة لمعالجة الصوت في الوقت الحقيقي؟ سيتمكن المطورون من الوصول الكامل إلى التكنولوجيا ، وستتم معالجة البيانات مباشرة في GPU ولن تعتمد على بطاقة الصوت والمعالج. هذا الأخير يعني أيضًا زيادة في أداء وحدة المعالجة المركزية. هذا هو حل الأجهزة الذي تم تنفيذه في بطاقات الفيديو في جزر فولكانيك (متاح لوحدات معالجة الرسومات مع بنية GCN 1.1) ، وتسمى التقنية TrueAudio.

هندسة TrueAudio


على الرغم من حقيقة أن TrueAudio هو "المحرك الصوتي" الأول القابل للبرمجة ، إلا أن هناك بالفعل أرقام موثوقة تمامًا في مجال تقنيات تحسين الصوت. لذلك ، من أجل تجنب حروب براءات الاختراع ، استأجرت AMD Tensilica و GenAudio للتعاون ، وحصلت أيضًا على ترخيص لاستخدام معالجات إشارات Xtensa. في الوقت نفسه ، هناك تعاون واسع النطاق مع الشركات المشاركة في محركات الألعاب والمكتبات.



لذا ، فإن الميزة الرئيسية لـ AMD TrueAudio مخصصة لنوى HiFi EP Audio DSP من شركة Tensilica المذكورة أعلاه. المسؤول المباشر عن معالجة الصوت هو النوى الثلاث Xtensa HiFi 2 وجوهر منطق Xtensa HiFi EP المحسن. هذا الأخير مسؤول عن معالجة البيانات ويساهم في زيادة أداء الذاكرة وهو مبني على بنية 24 بت. للقيام بذلك ، يحتوي كل قلب على 32 كيلوبايت من ذاكرة التخزين المؤقت لتخزين تعليمات المعالجة ، و 8 كيلوبايت من ذاكرة سكراتش ، و 32 كيلوبايت للبيانات.



أيضًا ، تستخدم kernels الخوارزميات لاستخدام الإرشادات والخوارزميات لتقليل تكاليف الطاقة. بالمناسبة ، النوى مجهزة أيضًا بوحدة إضافة الضرب ، والتي تم تصميمها لزيادة الأداء مع انخفاض استهلاك الطاقة في وحدة فك ترميز DTS Master Audio. منطق إنتاجها الخاص قادر على استخدام ما يصل إلى 64 ميغابايت من ذاكرة بطاقة الفيديو. ترتبط الميزة المذكورة أعلاه في شكل عدم تحميل على وحدة المعالجة المركزية بمحرك DMA مدمج يتفاعل مع 384 كيلو بايت من الذاكرة الداخلية.



لا يمكن إخراج الصوت الذي يتم نقله من خلال TrueAudio عبر HDMI و DisplayPort فحسب ، ولكن أيضًا عبر USB ومقبس الصوت 3.5 ملم وحتى من خلال برنامج ترميز مدمج في لوحة النظام.

صوت موضعي


يسمح لك استخدام البنية أعلاه بإنشاء صوت محيطي ثلاثي الأبعاد ، بالإضافة إلى تحقيق ما يسمى "الصوت الموضعي". تحت الأوصاف المماثلة ، لدينا أنظمة معروفة منذ فترة طويلة مثل DTS و Dolby. ومع ذلك ، يتم وضع AMD TrueSound كحل مختلف عن التقنيات المدرجة. تكمن الاختلافات في حقيقة أن نفس Dolby Digital ينطوي على استخدام عدة قنوات ، بالإضافة إلى جميع مصادر الصوت في مستوى واحد ، ويتم توفير تأثير التواجد من خلال وهم الصوت المتحرك في هذه الطائرة. تتحرك

تقنية RealSpace 3D في اتجاه مشابه لـ AMD TrueSoundمن VisiSonics ، والذي تم تصميمه بالمناسبة للألعاب والواقع الافتراضي. الشيء المشترك في التقنيات هو أنها توفر الفصل المكاني للمصادر ونمذجة الصوت في كل من المستويات الأفقية والرأسية.



تستخدم AMD تقنية AstroSound من استوديو GenAudio المذكور أعلاه لإنشاء صوت موضعي. التكنولوجيا عبارة عن مجموعة من الخوارزميات يتم استخدامها كمكوِّن إضافي في بعض DSPs. لا تتوفر المكتبة فقط لجميع أنظمة التشغيل الشائعة بما في ذلك الأنظمة المحمولة ، ولكنها أيضًا متوافقة مع الأجهزة المختلفة. تحدث النمذجة الصوتية من 0 إلى 359 درجة في المستوى الأفقي ومن -90 إلى 90 درجة في المستوى الرأسي. يمكن تنفيذ إخراج الصوت المحيطي من خلال تكوينات متعددة القنوات ومن خلال سماعات الرأس أو مكبري صوت.



بالإضافة إلى ذلك ، تدعم AMD TrueAudio تردد الارتداد Reverb ، والذي تقارنه الشركة بـ "تصوير الفضاء". يعتمد Reverb على سجلات معدة مسبقًا في مساحات مختلفة.

ونتيجة لذلك ، فإن TrueAudio ، إلى جانب Convolution Reverb ، قادر على العمل ومعالجة أكثر من 100 تيار في الوقت الحقيقي وتوفير صوت موضعي في أي مكان. تكمن خصوصية استخدام الصدى في سياق TrueAudio في أن دعمه لن يقوم بتحميل المعالج ، والذي كان مشكلة التنفيذ الرئيسية.

الخلاصة


تتمثل إحدى الميزات الرئيسية لـ AMD TrueAudio في أنه بالإضافة إلى الأجهزة المقابلة (بطاقات الفيديو التي تستند إلى معالجات بهيكل GCN 1.1) ، فإن المنتجات ذات الدعم التقني مطلوبة.

أول لعبة تم تمكين TrueAudio كانت Thief ، والتي تدعم تأثيرات الصدى. يشار إلى أن جميع القنوات الصوتية الأخرى لا تزال قيد المعالجة بواسطة وحدة المعالجة المركزية ، ويتم تفريغ المعالج بسبب دعم Convolution Reverb.

مثال آخر من منتجات TrueAudio هو تطبيق Tuscany التجريبي الذي تم إنشاؤه بواسطة GenAudio و Oculus VR. في هذه الحالة ، يتم استخدام امتداد AstroundSound للفصل المكاني لمصادر الصوت.

تستحق AMD TrueAudio الانتباه ليس فقط لأنها واحدة من الحلول الأولى منذ وقت طويل لتحسين الصوت ، ولكن أيضًا بسبب إمكانية تغيير مستوى الصوت بشكل كبير على جهاز الكمبيوتر. علاوة على ذلك ، يحتوي PlayStation 4 و Xbox One على وحدات معالجة AMD APU وهي مبنية على بنية x86 ، مما يعني أنه يمكن قريبًا نقل AMD TrueAudio إلى وحدة التحكم أيضًا. يبقى فقط انتظار التنفيذ الكامل للتكنولوجيات في منتجات الواقع الافتراضي والألعاب الجديدة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar396527/

More articles:


All Articles