Aplicación de algoritmos de auralización para sistemas de tiempo real - Nuñez, Pedro Luciano (2020)
La realidad virtual (VR), desde su concepción hace ya varias décadas ha tenido siempre la finalidad de estimular nuestros sentidos a través de entornos producidos por un sistema informático para darnos la ilusión de un ambiente con el cual interactuar. La realidad virtual acústica tiene como propósito crear una imagen auditiva de un entorno real mediante estímulos sonoros que son emitidos por un dispositivo, como auriculares, y cuyas señales son generadas por computadora. Al proceso de generar, modificar y reproducir estas señales se lo denomina auralización. Para generar estas señales acústicas es indispensable contar con herramientas para su procesamiento digital. El avance tecnológico ha permitido la incorporación de conceptos matemáticos en elementos de audio digitales y algoritmos avanzados que han mejorado notablemente la capacidad de lograr un acercamiento más preciso para el objetivo de la virtualización auditiva. Entre las herramientas más importantes pueden destacarse los filtros HRTF y las respuestas al impulso (IR). Estas señales proveen la información necesaria para poder reproducir artificialmente nuestra forma de oír en un lugar específico. Sin embargo, debido a la complejidad de los cálculos, no fue sino hasta la aparición de procesadores y algoritmos más rápidos que pudieron utilizarse estas herramientas de virtualización acústica en simulaciones de tiempo real. La importancia de esto reside en que, anteriormente, la simulación de la espacialización se realizaba por medio de filtros u otros efectos digitales sencillos, mientras que las herramientas actuales como las HRTF e IRs permiten una reproducción más acertada de la realidad y de forma más rápida, por medio de operaciones digitales como la convolución. Lograr la simulación de un espacio acústico en un escenario de realidad virtual implica, por un lado, la espacialización de la fuente de sonido, y por otro, la reverberación del ambiente en el cual se encontrará esta fuente de sonido. Para poder implementar los conceptos de auralización en un sistema de tiempo real será necesario el estudio de los diferentes algoritmos de manipulación de señales auditivas y sus diferentes características, pudiendo evaluar y elegir los algoritmos que mejor se ajustan a nuestro propósito. En el presente trabajo se implementa un plugin para una plataforma de manipulación de audio llamada Wwise que permite simular espacios acústicos teniendo la posibilidad de cambiar características del mismo en tiempo real. Estas funcionalidades, encapsuladas en el plugin, permitirán la integración de estas características hacia escenarios de realidad virtual o videojuegos. Como plataforma de desarrollo de escenarios de realidad virtual se utilizará la plataforma Unity, la cual posee la capacidad de integración con otros sistemas como Wwise permitiendo así enriquecer el escenario con las características auditivas desarrolladas en el plugin. Finalmente se realizará un ejemplo de aplicación y de instalación de dicho plugin tanto en Wwise como en Unity. Estas plataformas al ser integradas permiten ejecutar un escenario tridimensional interactivo en tiempo real que permite implementar las funcionalidades propuestas. Wwise se encargará de los aspectos de la auralización y Unity los aplicará en la simulación, de manera que el usuario será capaz de percibir con sus oídos el espacio acústico generado y las posiciones relativas de las fuentes de sonido en el espacio, interpretando tanto los cambios en la percepción del sonido ocasionados por el movimiento del personaje como los de las diferentes habitaciones a través del escenario. Cabe destacar, que si bien en este trabajo el plugin será utilizado en una aplicación particular en Unity, el mismo podría ser distribuido de forma independiente en cualquier otra aplicación que sea integrable con Wwise, ya sea un entorno virtual como un simulador u otros entornos que pudieran requerir los servicios que el plugin ofrece.