无需中介的环绕声-AMD TrueAudio

随着采用Mantle和TrueAudio技术的Volcanic Islands系列GPU的问世，在音频处理主题的讨论中越来越多地提到AMD。除了重要性方面的Mantle API（旨在提高图形性能）外，TrueAudio技术还涉及声音的空间分离，并减少了处理器的负载。但这还不是全部。

TrueAudio背景

ATI于2006年开始开发AMD产品中高品质声音的想法，当时ATI仍然是一家独立的公司。 Radeon R600图形卡采用了UVD硬件解码技术，HDMI支持和集成的声卡。

对于那些使用计算机作为家庭多媒体系统的人来说，这种方法是真正的礼物。一根单独的HDMI电缆很容易替换一大堆不同的电线。为此，某些型号的视频卡甚至提供了特殊的DVI-HDMI适配器。总体而言，在此阶段，用户可以享受到专有的实际好处，因为除了摆脱多余的电线外，您可能会忘记单独的声卡。

随后的方向改进在2008年继续进行，当时通过DisplayPort获得了对音频传输的类似支持。然后，在2009年，由于DTS-HD主音频格式的支持，致力于提高音质-以高比特率传输音频数据。

与此同时，AMD Eyefinity技术开始普及。技术支持使多个显示器可以直接连接到单个图形卡。随着Eyefinity的发展，分辨率的提高以及对各种多显示器配置的支持，已经出现了对多声道声音DDMA（离散数字多点音频）输出的支持。


如果以前将通过HDMI或DisplayPort的输出限制为仅一个音频流，则现在可以输出多个独立的通道。这对于更方便地配置多任务和视频会议很有用。当然，在游戏中，这种方法也极具吸引力。

尽管对声音进行了现代化改造，AMD还是放弃了使用专业公司的知名产品开发硬件解决方案的想法。在这种背景下，用于游戏三维声音的臭名昭著的硬件EAX的问题仍未解决。但是，许多用户仍然对硬件加速不足，主板上的编解码器感到满意。

这主要是由于Windows Vista的发布，在该版本中，声音的硬件处理被搁置了。从“ Vista”开始，到Windows 8结束，DirectSound无法访问声卡驱动程序，并且在处理器上以仿真模式工作。尽管这种实现软件混音器的方法解决了声音驱动程序的某些问题，但它也导致与EAX和DirectSound的兼容性丧失（他们早在2011年就曾就此问题及其解决方案发表过文章）。因此，包括Creative在内的大型音响公司的整个星系，为了优化操作系统中的声音，已切换到OpenAL，这基本上已成为通用解决方案。

在这种优化和声音处理方程式中，存在处理器形式的另一个分母，从本质上讲，该分母负责将游戏开发人员声音随行的想法传递给最终用户。下图很好地说明了处理器负载的程度，其中在样本中添加了混响效果。



如果您模拟现代游戏中的丰富音频组件，则CPU的负载将增加十倍。同时，处理器还有其他任务，平均有10％的资源分配给声音处理。当然，这个比率实际上与开发人员息息相关。

如果GPU配备了用于实时音频处理的信号处理器，将会发生什么？开发人员将拥有对该技术的完全访问权限，数据处理将直接在GPU中进行，而不依赖于声卡和处理器。后者还意味着CPU性能的提高。这是在火山岛视频卡（适用于具有GCN 1.1架构的GPU）中实现的硬件解决方案，该技术称为TrueAudio。

TrueAudio架构

尽管TrueAudio是第一个可编程的“音频引擎”，但在改善声音的技术领域已经有相当权威的人物。因此，为了避免专利战，AMD吸引了Tensilica和GenAudio的合作，并且还获得了使用Xtensa信号处理器的许可。同时，与参与游戏引擎和库的公司进行了广泛的合作。



因此，AMD TrueAudio的关键功能专用于上述Tensilica公司的HiFi EP Audio DSP内核。直接负责声音处理的是三个Xtensa HiFi 2核心和改进的Xtensa HiFi EP逻辑的核心。后者负责数据处理，有助于提高内存性能，并建立在24位架构上。为此，每个内核具有32 KB的缓存用于存储处理指令，8 KB的暂存内存和32 KB的数据。



而且，内核使用算法来使用指令和算法来降低能源成本。顺便说一下，内核还配备了一个乘法加法单元，该模块被设计为在DTS主音频解码器中以低功耗提高性能。它自己生产的逻辑能够使用多达64 MB的视频卡内存。CPU上没有负载的形式的上述功能与内置DMA引擎相关联，该引擎与384 KB内部存储器进行交互。



通过TrueAudio传输的声音不仅可以通过HDMI和DisplayPort输出，还可以通过USB，3.5毫米音频插孔甚至通过集成在系统板上的编解码器输出。

位置声音

使用上述架构，您可以创建3D环绕声，并获得所谓的“位置声音”。在类似的描述下，我们早已知道了DTS和Dolby等系统。但是，AMD TrueSound被定位为不同于所列技术的解决方案。区别在于以下事实：同一杜比数字技术涉及在一个平面中使用多个通道以及所有声源，并且通过在该平面中移动声音的错觉来提供存在效果。RealSpace 3D

技术的发展方向与AMD TrueSound相似来自VisiSonics，它也是为游戏和虚拟现实而设计的。技术的共同之处在于，它们提供了源的空间分离以及水平和垂直平面中的声音建模。



AMD使用上述GenAudio录音棚中的AstroSound技术来创建定位声音。该技术是一组算法，在某些DSP中用作插件。该库不仅可用于所有流行的操作系统（包括移动操作系统），而且还与各种硬件兼容。声音建模发生在水平面0到359度之间，垂直平面从-90到90度之间。环绕声输出既可以通过多声道配置，也可以通过耳机或两个扬声器进行。



此外，AMD TrueAudio支持卷积混响混响，该公司将其与“太空摄影”进行比较。混响基于各种空间中预先准备好的记录。

结果，TrueAudio与Convolution Reverb结合使用，能够实时处理和处理100多个流，并在任何空间中提供定位声音。在TrueAudio上下文中使用混响的独特之处在于它的支持不会加载处理器，这是主要的实现问题。

结论

AMD TrueAudio的主要功能是，除了相应的硬件（基于具有GCN 1.1架构的处理器的视频卡）之外，还需要具有技术支持的产品。

第一款启用TrueAudio的游戏是Thief，它支持混响效果。值得注意的是，所有其他音频通道仍由CPU处理，并且由于卷积混响的支持，处理器已卸载。

TrueAudio的另一个示例产品是GenAudio和Oculus VR创建的Tuscany 演示应用程序。在这种情况下，AstroundSound扩展用于在空间上分离声源。

AMD TrueAudio值得关注不仅是因为它是长期以来提高声音质量的首批解决方案之一，而且还因为有可能大幅改变PC上的音频级别。此外，PlayStation 4和Xbox One具有AMD APU，并基于x86架构构建，这意味着AMD TrueAudio也可以很快移植到控制台。剩下的只是等待虚拟现实和新游戏产品中技术的全面实施。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN396527/