[原创]：再论GBA的音频技术

RIS057 · 发表于 2003-3-6 10:21

再论GBA的音频技术

好久没有写文了，只是近日在电软上看见一篇论GBA音频技术的文章之后，颇觉其说法有点牵强（是真的牵强嘛……？）故特作此文，以述本人的观点。笔者不是硬件出身的，应该说是技术出身的，所以在一些看法上有一些出入，或者其他的希望大家能够见谅。那么笔者就开始对那篇文章所说的PCM格式的音频作一次讨论，再来进一步地论述游戏中的音频。
对于那篇文章中所说的PCM（脉(冲)码调制(技术，法);［脉码调变］Pulse Code Modulation的缩写。），如果大家在使用Windows自带的“录音机”这个程序时，查看某个WAV（Windows 声音文件）文件时，一般说来，这个文件的音频解码都是PCM。当然，也许还有一些其他的解码格式，如Windows Media Audio V2、MPEG Layer-3等格式。在这里，笔者提到了WMA(V.2)和MP3压缩格式（不是以MP3为后缀的文件）。那么WMA和MP3压缩格式又是什么呢？这就是我们所熟悉的流媒体，对于流媒体笔者想也稍做一下解释：首先，流媒体格式是相对于地址而言的，也就是说，我们在用“Windows Media Player 9系列”或WINAMP播放器在播放WMA或MP3等流媒体格式音乐/动画时，CPU是从文件的最始端开始处理文件直到文件的最后，CPU的寻址只要从某个字节处开始，一直一个一个字节有顺序的往下找就行了。就比如说从“01”到“02”再到“03”而不会向其他类型的文件需要重新寻址如“02”到“AA”再到“05”之类的。另外，MP3、WMA、RM、WMV等现在网上流行的音乐和动画都是进行过频率与位率压缩的。那么，现在回到PCM格式上来，比如一首4.00M，44KHz，128Kpbs（MP3/WMA/RM格式的CD音质）的“Secret of my heart.mp3”（长度为4：27）以PCM的CD音质（PCM格式，44.100KHz,16位，立体声，172 kb/s）写入，让我们来看看需要多少空间。结果需要44.9M的空间。寒，不过呢，前面说的是MB（MBate）不是Mb（MBit），这个Mbit是兆位，Mb与MB的换算为1：8，所以，再加以换算……44.9MB*8=359.2Mb。天哪……我们的GBA卡一般也只是128Mb（以下仍旧简称为M）或256M的啊，如果以这种高质量格式的文件放入，以256M卡算，也只能放0.7首同样长度的歌曲（晕了，一首也放不下~）……现在笔者就要打笔者的问题提出来了，像机战似的游戏，BGM有N多首的，并且比较长的游戏，如果以WAV（PCM格式）存放，一般说来，也只能有4～5首歌了。那么，笔者也进行了音质降低再压缩（录音机音质：PCM 22.050 kHz, 8 位，单声道）。先声明一点，GBA游戏中的BGM多数都是立体声的！这样的文件大小为：5.82M（其兆位是46.56Mb）。同样以256M的卡估算一下，可以放入这样大小的文件有5首半（以46Mb计算）。寒了，这个容量还是不够哦，不要急，继续往下看！
那么，现在应该怎么办呢？呵呵，不要急嘛，还有没有人记得到一种文件容量很小的，就可以模拟出上百甚至上千种乐器或声音的文件格式呢？（喂……你是说……？）哼哼，没错！Midi！MIDI的全称是：音乐器材数字接口，MIDI 厂家协会 (MMA) 的规范。此规范定义用于描述音乐数据的协议（如音符打开和音符关闭消息）、存储音乐数据的文件格式（称为标准 MIDI）及标准硬件接口。怎么样？想不到吧？现在笔者再把MIDI的软波表大致说一下，首先，Windows 自带一个软波表，在Windows XP下的软波表是叫做“Microsoft GS 波表软件合成器”。那么，现在笔者要给大家的耳朵体验一下MIDI软波表的魔力了。首先，请大家去下载这么一个MIDI包：http://game.5see.com/wpage/files/03113_1314.zip，这个MIDI包是《超级机器人大战α外传》的MIDI包，据了解，这个MIDI包是使用日本人开发的PsxMC从PS盘中抓出来的MIDI，所以这些MIDI不会与游戏中的效果（不是声音效果哦~）有什么大的变化，先下载这个MIDI包，随便打开一个MIDI文件，或者打开第22号文件（STR069.mid）这首MIDI的名称是《ダ[/url]`クプリズン》，小白的战斗主题背景音乐。怎么样？现在用Windows 自带的软波表听这些个MIDI是不是几乎各个都很失望？（你这家伙耍我们啊？不想活了？）寒，不要急嘛，等我话说完嘛。现在让我们去YAMAHA的官方网站去下载YAMAHA的软波表，下载地址是在：http://www.yamaha.co.jp/xg/download/s-synth/download.html（日文，日本下载点）；http://www.yamaha.co.uk/xg/html/midplug/m_syg50a.htm（英文，美国下载点）。什么？你不懂日文也不懂英文？寒……那么笔者推荐你先去英文下载页下载，往下拖，拖到Download[/url] S-YXG50 V3.0 （for Windows 95/98/Me）这里，现在应该能看懂了吧？笔者的电脑是XP的，所以就进入2000/XP的下载页（寒……进去一看……目标地点一样……晕~），那么，把页面到拖到最后，按自己的操作系统点击下载。在日文站点中的嘛，就要多个文件下载了，希望在日文下载点下载的朋友多看一下安装方法（不懂日文的还是跟笔者走吧，去英文站下）。下载好了，安装完毕后，重启之后，在Windows 右下的状态栏出现了一个XGSoft的图标，先右击点它，选择SoftSynthesizer 安装程序，在详细设定中，把复音选为128，接受效果全打上，音质为CD音质- 44K，CPU最大应用为50%～80%间就行了，确定之后。WIN2K/ME和XP的用户在状态栏上的音量“调整音频属性”中选择音频选项卡，把MIDI 音乐播放选为“YAMAHA XG SoftSynthesizer”，WIN98的用户进入控制面板的好象是叫做“音频设备”之类的设置中，反正不是“声音”的那个，在“调整音频属性”中的音频选项卡把MIDI 音乐播放选为“YAMAHA XG SoftSynthesizer”，同样确定。现在再让我们来打开播放器，继续听STR069.mid这首《ダ`クプリズン》。怎么样？是不是很强呢？与机战中的BGM差不了多少呢？另外，笔者还要说一下，在MIDI中，有一种声响是叫做“人声”的，其他还是诸如“枪声”之类的模仿音。这一点是对于在机战OG中的《EVERYWHERE YOU GO》(该MIDI包中第73首曲子)出现的“GO”的声音的说明，不过在YAMAHA的这个软波表中没有这个人声模拟，所以不要指望会出现“GO”了，呵呵。在这个MIDI包中的所有MIDI的占用空间为2.2M（17.6Mb）与PCM或者MP3，WMA等格式的音频文件的差距可想而知。
综上所述，笔者的观点已经十分明确了，那就是GBA游戏的背景音乐，基本上都是以MIDI加上一个专用的软波表来完成的，这样就可以省去了许多的空间！最后，这篇文件虽然不长，只有3千来个字，但是，笔者只是给大家一些更多一些的消息。更多的GBA的音频好坏，就在这MIDI与软波表之间了，多说也没用，大家也应该能够在刚才的那段MIDI之旅中去体会到更多的东西。另外，感谢Thor君替笔者指出GBA是以位为计量，而不是字节，谢谢了。

传说中的 · 发表于 2003-3-6 11:16

记得以前有个玩家告诉偶，GBA是可以和PS一样的音效，偶寒，原来又是被杂志误导%……

TriForce · 发表于 2003-3-6 13:25

首先声明，不买电软已经数月了，本人根本没看过那篇文章，也不知道里面到底说了些什么。

到底是MIDI还是PCM，最后虽然认定是MIDI，但说到头来还只不过是一种猜测，如果要下结论的话，还是去反汇编GBA的游戏代码吧。

PCM也可以有很多参数，最重要的是采样频率、采样精度和声道数目。只要采样频率设得低些，播放时的数据传输量可以很小的，例如16KHZ，8bit，双声道，播放的数据量为32KB/S，1MB可以播放32秒，8MB则为4分钟多。这些数据存储进卡带时，再使用一些压缩技术，容量完全可以控制在一定范围内。当然，我这些也只是猜测。

猜测GBA游戏是使用MIDI即时换算成音频采样输出，当然可能有游戏这样做，问题是这可是要占用大量CPU资源的，GBA的CPU虽然是32bit，而且是RISC架构，但主频毕竟不过16MHZ而已，能够在处理其它游戏数据的同时还兼顾从MIDI到采样的转换吗？即使N64，要处理复杂场景时，音频都必须采用不做计算的直接采样输出，GBA有这个能力吗？

GBA音源的主要硬件输出是两个DIRECT SOUND通道，采样频率可以由时钟中断控制，只要游戏容量足够，采样频率可以超过上千KHZ。去专门的网站看一看吧。

采样频率只是一个硬数据，低频率也未必代表多么差的效果。就好象SFC256色的画面，只要有了一流的美工，照样可以做得美丽动人，甚至和PS游戏一比一样。

另外，MIDI决不是很多人想象中多么低级的标准，MIDI文件中记录的是乐谱，而不是低级而不值钱的音频采样数据，是面向作曲和乐器的格式，国际通用标准。MIDI类似乐谱，声卡中的硬波表或安装的软波表则类似乐器，只有两者都够好，才有好的效果。高级和低级声卡的最明显的差别之一就在于MIDI的播放效果，很多低级声卡支持的乐器不超过20种，而且转换也极其简单，而真正壮丽的乐曲动辄用到上百种乐器，效果怎能不差。

MIDI标准支持同时16声道的输出，只要是乐声，各种古代、现代乐器能够演奏出来的，不管多么优美华丽，MIDI都可以一丝不差的做到。

纯情小鸭鸭 · 发表于 2003-3-6 13:31

GBA的一个小喇叭怎能做成立体声的?

TriForce · 发表于 2003-3-6 13:46

两个DIRECT SOUND通道是为耳机而设的，分别连向左右耳。使用喇叭时，两通道全部经喇叭输出，当然没有立体效果了。不过音场效果还有可以很强的，建议去试试METROID FUSION，音响效果GBA目前最强，和其它游戏比简直就是脱胎换骨的感觉。
另外，通道不等于声道，多声道可以通过CPU计算即时叠加，经两通道输出。METROID中，脚步、背景音、各种效果音、极为清晰的人语广播，全部即时计算叠加。

纯情小鸭鸭 · 发表于 2003-3-6 13:54

那就是说GBA的声音不是立体声?

堕落耶和华 · 发表于 2003-3-6 14:09

其实这里提到的midi和字典压缩技术本质上没有区别.
我宁愿认为GBA是有专用的硬件进行了音频压缩和解压缩.

newtype · 发表于 2003-3-6 20:27

好象不是楼主的原创吧

dongdong-remix · 发表于 2003-3-6 23:47

…………

SONY某技术可以让双喇叭达到接近5.1的效果
现在晓得了

显示全部楼层 · 发表于 2003-3-7 10:18

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

jjx01 · 发表于 2003-3-7 10:52

最初由 TriForce 发布
[B]那么，现在回到PCM格式上来，比如一首4.00M，44KHz，128Kpbs（MP3/WMA/RM格式的CD音质）的“Secret of my heart.mp3”（长度为4：27） [/B]

几位采样？
MP3/WMA/RM格式的CD音质指的是什么？

bxyc · 发表于 2003-3-7 10:58

我觉得楼主对MIDI的基本概念还很模糊，PS里带的midi波表（软硬未知）就是yamaha的，所以说ps上的midi音乐都是在yamaha波表上开发的。当然用yamaha的XG标准的波表回放出来的效果是最佳的，因为它和音乐制作人听到的效果是最接近甚至一样的（不管是YSXG-20，50，100还是1000，YAMAHA波表的原始wav波形文件其实是一样的，所不同的只有效果器。）。

而相反windows自带的波表是roland开发的，与其著名的软波表vsc－88（sc-88音源的软件版）相差不大，但是众所周知roland的波表是采用GS标准的。把XG格式的midi在GS的波表上回放，非但效果不好，而且根本不兼容，比方说两者乐器的bank号和patch号就无法对应，重播时乐器会发生紊乱。

要比较roland和yamaha软波表高下的话，拿一首两者都兼容的GM标准的midi来回放一下才行。可以说两者各有千秋，一般公认roland的弦乐器比较强，而yamaha的长处是管乐和打击乐器。所以midi乐曲的风格决定了哪个软波表回放的效果更好。

一般国外的商业midi中都包涵了这首midi是在哪个音源上制作的，比方说日本有数不清的for sc88 pro的midi。如果你用sc88听可以得到完美的效果，当然如果你用vsc88或者是hypercanvas甚至是windows自带波表听，效果也不错。

midi=Musical Instrument Digital Interface，它实际上指的是一种协议，目前有三种标准，最简单也是通用的General Midi，roland制定的General Standard以及yamaha的XG标准，后两种标准都比GM复杂的多，但是都对GM向下兼容。任何GM标准的波表都有128种最常用的乐器以及音效，XG和GS可以有多达几千种，还有一个重要的指标是复音数，也就是同一时间内最大允许的声音数量，如果复音数为128，并不代表在一刻内可以有128种乐器同时发声，即使不考虑
和声乐器，就是单音乐器它演奏时占用的复音数也很可能是大于1的。

还有一个MIDI文件中包含的信息不光有乐谱中的音高，时值等等，它实际上要远远复杂的多。但是如果要最简单的理解的话，可以把midi文件理解为一个乐谱，而波表理解为一个乐队。同样的乐谱演奏的好坏就要看乐队的水准了，当然首先要乐队能正确识别乐谱（上述的兼容性问题）。

simy · 发表于 2003-3-7 11:17

如果真是用midi，就不会在很多游戏中出现杂音和噪音，而一些大容量（比如黄金太阳2）游戏音质却大为提升。

弹间龙二 · 发表于 2003-3-7 16:32

为什么我用耳机听GBA是总是有一个很大的噪音呢，效果珍视不怎么样，难道是我的耳机问题？

zzn · 发表于 2003-3-7 17:10

楼上
一你用的电池可能不好
二你用的不是任天堂发售的GBA专用的耳机
三你可能玩的是D卡或烧录卡

jjx01 · 发表于 2003-3-7 17:56

古怪的原因……

RIS057 · 发表于 2003-3-7 18:48

最初由 newtype 发布
[B]好象不是楼主的原创吧 [/B]

你回108……我再和你说……
你不会让我带着不是我的头像的ID出场吧？

RIS057 · 发表于 2003-3-7 18:50

最初由 jjx01 发布
[B]几位采样？
MP3/WMA/RM格式的CD音质指的是什么？ [/B]

……你压过MP3吗？
去看看超级解霸的抓轨设置~

jjx01 · 发表于 2003-3-7 18:55

最初由 RIS057 发布
[B]……你压过MP3吗？
去看看超级解霸的抓轨设置~ [/B]

几位采样？
MP3/WMA/RM格式的CD音质指的是什么？

RIS057 · 发表于 2003-3-7 19:00

最初由 jjx01 发布
[B]几位采样？
MP3/WMA/RM格式的CD音质指的是什么？ [/B]

MP3，WMA，RM格式文件中的采样率如果是
44KHz,128kbps,双声道的话，这样就是所谓的CD音质。

jjx01 · 发表于 2003-3-7 19:05

》比如一首4.00M，44KHz，128Kpbs（MP3/WMA/RM格式的C
》D音质）的“Secret of my heart.mp3”（长度为4：27）以
》PCM的CD音质（PCM格式，44.100KHz,16位，立体声，172
》 kb/s）写入，让我们来看看需要多少空间。结果需要44.9M的空
》间
为何前一个4M后一个44M？

128Kbps的MP3音质比起CD音质还是有差距的

RIS057 · 发表于 2003-3-8 11:40

最初由 jjx01 发布
[B]》比如一首4.00M，44KHz，128Kpbs（MP3/WMA/RM格式的C
》D音质）的“Secret of my heart.mp3”（长度为4：27）以
》PCM的CD音质（PCM格式，44.100KHz,16位，立体声，172
》 kb/s）写入，让我们来看看需要多少空间。结果需要44.9M的空
》间
为何前一个4M后一个44M？

128Kbps的MP3音质比起CD音质还是有差距的 [/B]

是啊，不过这个是在技术上被称做是CD音质……

哦，忘了说一下了……WMA9P（Windows Media Audio 9 Professional）的CD音质技术是192Kbps 48KHz的说……

空间的差距就在于不是MP3等技术压缩了，PCM……

john · 发表于 2003-3-8 15:24

最初由 RIS057 发布
[B]MP3，WMA，RM格式文件中的采样率如果是
44KHz,128kbps,双声道的话，这样就是所谓的CD音质。 [/B]

采样率44.1KHz是没错，但是音质并非128Kbps
压MP3最低的音质是32Kbps，最高320，前者音质太差，后者体积庞大，128作为两者结合最佳的一个交点而被广泛采用，是最流行的压缩质量，不代表CD音质就是这个。
真正的CD音质是不经压缩的150KByte/S数字化数据

BABY · 发表于 2003-3-8 16:23

最初由 jjx01 发布
[B]》比如一首4.00M，44KHz，128Kpbs（MP3/WMA/RM格式的C
》D音质）的“Secret of my heart.mp3”（长度为4：27）以
》PCM的CD音质（PCM格式，44.100KHz,16位，立体声，172
》 kb/s）写入，让我们来看看需要多少空间。结果需要44.9M的空
》间
为何前一个4M后一个44M？

128Kbps的MP3音质比起CD音质还是有差距的 [/B]

这个CD音质是指当你要转换CD到MP3或其他格式所应取的采样率.
如果,你要转的是语音对话,收音节目就没必要有很高的要求.

而CD的音质也是由录音技术来区分的,ADD,DDD,HDCD各有不同的录音采样.也并非可以一概而论的.

jjx01 · 发表于 2003-3-8 18:30

一个4M一个44M的差距从何而来？

太白汤 · 发表于 2003-3-8 19:08

最初由 jjx01 发布
[B]一个4M一个44M的差距从何而来？ [/B]

人耳不能轻易分辨的高/低频。。。。。。

jjx01 · 发表于 2003-3-8 19:10

最初由太白汤发布
[B]人耳不能轻易分辨的高/低频。。。。。。 [/B]

没听懂

太白汤 · 发表于 2003-3-8 19:15

MP3就是把CD中那些人耳不能轻易分辨的过高/低频声音删掉了，用普通耳机听的话，128Kbps的MP3和CD音质没区别。。。。。。。你不会真不知道吧-______-

jjx01 · 发表于 2003-3-8 20:07

不知道，想知道MP3音乐的容量具体计算公式
比如WAVE格式的容量=（采样频率X采样位数X声道数）/8
这样的

反正自己用工具CD转MP3的效果都不好，可能是工具差……

别处下的128Kbps的听起来就很强，眼红

john · 发表于 2003-3-8 21:55

最初由 jjx01 发布
[B]不知道，想知道MP3音乐的容量具体计算公式
比如WAVE格式的容量=（采样频率X采样位数X声道数）/8
这样的

反正自己用工具CD转MP3的效果都不好，可能是工具差……

别处下的128Kbps的听起来就很强，眼红 [/B]

MP3容量计算：bps÷8×s
bps是Bit Per Second，8 Bit = 1 Byte（字节），再乘以秒数就是字节数，就这么简单

泪的特尼 · 发表于 2003-3-9 11:26

没有什么的
只要大容量的卡一出来，音质肯定会很好的。

滑翔的CPU · 发表于 2003-3-9 19:39

楼主真是很厉害
8过对我这种88来说
一点也看8懂!

プラツク · 发表于 2003-3-14 18:28

最初由 RIS057 发布
[B]你回108……我再和你说……
你不会让我带着不是我的头像的ID出场吧？ [/B]

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寒。原来是

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