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Guide du son 3D, Partie 1 : l'EAX
DiversSon
Publié le Lundi 14 Février 2000 par Philippe Ramelet

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Page 1 - Introduction, Présentation, Fonctionnement

ealogo.gif (1836 octets)Aujourd’hui, aucune nouvelle carte son ne saurait se passer du support du son 3D, par quelque moyen que ce soit. Mais peu d’utilisateurs connaissent réellement ceux qui se cache derrière les termes comme EAX, A3D, I3DL2, Sensaura ou encore DirectSound 3D. D´ou l´idée de faire le point sur chacune de ces technologies afin de vous aider à y voir plus clair.

Présentation

tech.gif (7817 octets)L’EAX (pour Environmental Audio eXtensions) a été présentée en 1997 par Creative Labs. Il s’agit d’une API (Application Programming Interface) développée dans le but de fournir un effet d’environnement sonore et de positionnement du son réaliste. L’EAX est une extension de DirectSound 3D et lui sert en fait de complément. Ainsi, dans un jeu, c’est DS3D qui s’occupe du positionnement du son à proprement parler et de la distinction des sources alors que l’EAX enrichit la scène en créant un environnement sonore virtuel grâce à divers effets utilisant la réverbération et la réflexion. Ces deux derniers effets aident alors le joueur à distinguer la position et la distance d’une source dans un jeu par exemple.

A la base de la plupart des effets incorporés à l’EAX se trouve la réverbération. Un son nous parvient toujours de deux manières, il y a le son direct et le son réfléchi. Comme son nom l’indique, le son direct parvient à nos oreilles directement depuis la source alors que le son réfléchi est celui qui arrive à vos oreilles après avoir rebondi sur les obstacles (murs, piliers, etc…) présents dans l’environnement. Ainsi, dans les facteur déterminants un effet on peut influer sur le ratio de son direct et de son réfléchi. Une fois ce ratio déterminé, il faut ensuite tenir compte de la forme, la taille et le revêtement des obstacles rencontrés par le son afin de fixer le taux de réverbération. A la base, l’EAX 1.0 ne permettait que de jouer sur les facteurs de réverbération et de réflexion et ne tenait donc pas compte des objets qui pouvaient bloquer totalement un son. Ce phénomène est appelé occlusion et a été heureusement implanté dans l’EAX 2.0.

Fonctionnement

eaxdemo1.jpg (19052 octets)Contrairement à l’A3D, l’EAX ne tient pas compte de la géométrie d’un lieu mais permet d’appliquer à ce lieu une ambiance et un filtre sonore qui lui convient. Par exemple, lorsque l’on est dans une cave le taux de réverbération est accentué pour refléter la bassesse du plafond ainsi que l’effet d’étouffement provoqué par les murs qui influe sur le comportement des sons. D’autres facteurs sonores peuvent également être modifié comme le flanger, le chorus et le pitch afin de rendre les environnements sonores plus riches et plus réalistes. Mis à part le fait que l’EAX ne tient pas forcément compte de la géométrie, l’un des principaux ‘’manques’’ de l’EAX est qu’elle n’utilise pas de filtres HRTF (pour Head-Related Transfer Function) mais se base plus sur l’utilisation d’indices sonores pour le positionnement. Derrière ce terme barbare se cache la base originelle de tout son positionné en trois dimensions. Exposé brièvement, le HRTF revient à étudier scientifiquement comment tel ou tel son est perçu par l’oreille humaine selon la position de la source et également de la morphologie de l’utilisateur pour ensuite retranscrire ces perceptions dans un filtre sonore que l’on pourra appliquer dans un jeu lorsque cette situation est rencontrée. Si l’on s’en tient rigoureusement à cette définition, cela voudrait dire qu’un seul jeu nécessiterait des milliers de filtres pour chaque son selon sa position. Heureusement ce n’est pas le cas car notre oreille interne n’est pas assez précise pour déterminer de manière exacte l’origine d’un son. On peut donc se contenter de quelques filtres qui feront largement l’affaire pour positionner un son quel que soit son origine. Si cette technique est la plus scientifique, elle n’en est pas moins contraignante et manque au final d’objectivité. Car la distance avec les enceintes, la largeur de la tête et la taille des oreilles varient selon les individus. Pour l’instant, seul Sensaura et Aureal ont su prendre en compte les filtres HRTF de manière correcte en utilisant notamment des modèles de perception les plus représentatifs possible de la réalité.



Page 2 - Une API Ouverte, EAX 1, 2, 3, Conclusion

L´EAX est une API "ouverte"

sblive.jpg (23247 octets)Contrairement à l’A3D 2.0 qui implique forcément l’utilisation d’une puce Vortex 2, l’EAX n’est pas uniquement supporté par les cartes fabriquées par Creative Lab’s. Du moins, jusqu’à l’EAX 2.0 car à ma connaissance aucune carte dépourvue du DSP Emu10K1 ne supporte l’EAX 3.0. Ainsi, la Fortissimo de Guillemot supporte l’EAX jusqu’à sa version 2.0. Ce qui d’ailleurs est largement suffisant étant donné que pour le moment peu de jeux sont optimisé pour l’EAX 3.0. Mais il existe toutefois des différences entre l’EAX d’une SBLive et celui d’une autre carte. Car si la norme peut être utilisée librement, il n’en va pas de même pour le moteur de réverbération. Ainsi, la Fortissimo utilise l’algorithme de réverbération de Sensaura, qui soit dis en passant n’a pas grand chose à envier à celui de Creative. Il est important que l’algorithme de réverbération utilisé par une carte soit efficace et surtout pas trop gourmand en ressources systèmes. Sur une SBLive ! par exemple, tout le travail de réverbération est pris en charge par le DSP et ne mets donc pas le cpu à contribution. Autre différence, seules les cartes de Creative Lab’s permettent d’utiliser les effets d’environnement dans les application autres que les jeux. Avec une SBLive ! on peut appliquer un effet sur n’importe quelle source comme un CD Audio, un MP3 ou une vidéo. Enfin, Aureal prévoit de sortir dans un avenir plus ou moins flou des drivers supportant l’EAX pour les cartes à base de Vortex 2, espérons que ceux-ci utiliseront à bon escient cette puce afin de recréer des environnements sonores aussi riches que sur une Sblive tout en limitant le travail demandé au processeur central.

Différences entre l´EAX 1.0, 2.0 et 3.0

EAX 1.0

  • Support de la réverbération de la réflexion selon la position dans un jeu
  • Intégration de 26 effets présélectionnés
  • Possibilités d’ajustement des effets
  • Ajustement automatique de la réverbération selon la distance entre la source et le récepteur

EAX 2.0

  • Support de l’obstruction et de l’occlusion
  • Amélioration de l’interface de paramétrage des effets avec l’ajout de facteurs tels que la taille de la pièce et le délai de réverbération
  • Amélioration de modèle de distance pour la gestion de la réverbération et de la réflexion initiale selon la position de l’utilisateur
  • Modèle avancé de simulation de radiations des sources sonores et modèle d’absorption de l’air ajustable

EAX 3.0

  • Contôle des réflexions et réverbérations primaires pour chaque source sonore incluant le délai et la direction des réflexions
  • Tous les éléments et paramètres d’environnement sont accessibles
  • Support du Dynamic Morphing entre les environnements
  • Amélioration supplémentaire de l’interface de paramétrage des effets avec l’ajout de facteurs tels que la taille de la pièce et le délai de réverbération

emu-chip.gif (2332 octets)On le voit, au départ l’EAX n’était qu’un super moteur de réverbération mis à la disposition de l’utilisateur qui pouvait l’utiliser comme bon lui semble. Mais l’EAX a apporté d’importantes améliorations comme le support de l’occlusion et de l’obstruction. Enfin, un des avancées les plus significatives apportées par l’EAX 3.0 est le support du Dynamic Morphing. En effet, auparavant, chaque environnement était assigné à un lieu donné dans un jeu et il n’y avait pas spécialement de mixage lors d’un passage d’un lieu en plein air à une cave par exemple. Grâce au Dynamic morphing les environnements peuvent de combiner par endroits et l’un prend le pas sur l’autre au fur et à mesure de l’avancée du personnage.

Pour conclure ...

Grâce à ses améliorations, à sa facilité d’implémentation et au succès des cartes SBLive !, l’EAX est aujourd’hui l’API de son 3D la plus utilisée (si l’on sépare les jeux utilisant les différentes normes d’A3D bien sur). Vous pourrez d’ailleurs trouver la liste des jeux supportant l’EAX ici . J’ajouterai que malgré son coté relativement statique, l’EAX offre des sensations inégalées grâce à la reproduction d’ambiance très proches de la réalité. De plus, cette approche du son 3D n’étant pas basée sur la géométrie permet d’économiser beaucoup de ressources système, ce que les joueurs avides de performances apprécierons.



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