5 Thiết kế mô hình nhận thức thính giác (auditory perception) cho NPC
5.1.1 Sự suy giảm cường độ của âm thanh
Âm thanh lan truyền trong không gian dưới dạng sóng và sự suy giảm cường độ theo khoảng cách là một đặc tính cơ bản của âm thanh, một đặc tính mà hầu hết mọi người biết đến. Âm thanh trở nên nhỏ hơn (quieter) hoặc ít dữ dội hơn khi tăng khoảng cách. Sự suy giảm hoặc giảm cường độ âm thanh khi tăng khoảng cách giữa nguồn âm thanh và người nghe là điều cơ bản đối với nhận thức của chúng ta về khoảng cách. Âm thanh được tạo ra khi một vật thể rung động (chẳng hạn như dây âm thanh (vocal cords)) làm dao động môi trường truyền sóng (không khí). Môi trường truyền âm thanh mà chúng ta quen thuộc nhất là không khí, tuy nhiên, âm thanh cũng có thể lan truyền ở một mức độ nào đó thông qua nhiều loại vật chất khác nhau bao gồm chất khí, chất lỏng và chất rắn. Không khí xung quanh các vật đang dao động bị nén và giãn nở gây ra sự dao động của áp suất không khí. Sự dao động này làm cho không khí xung quanh cũng dao động theo. Nếu không có vật cản, một sóng năng lượng âm thanh sẽ phát ra với tốc độ âm thanh và có dạng gần giống hình cầu. Khi diện tích bề mặt của hình cầu đó càng tăng thì cường độ của âm phải càng giảm do năng lượng ban đầu bây giờ được trải rộng trên một diện tích lớn hơn. Sự suy giảm năng lượng âm thanh này tuân theo luật bình phương nghịch đảo (inverse square law) và có thể được minh họa như hình 25.
Hình 25: Sự suy giảm cường độ của âm thanh (Viện nghiên cứu âm thanh và rung động - Đại học SouthAmpton,n.d). n.d).
Mô hình suy giảm tuyến tính nêu trong phương trình dưới đây, thường được sử dụng trong các game mặc dù ít thực tế hơn. Sự suy giảm của mỗi âm thanh được kiểm soát bởi hai thông số do người thiết kế thiết đặt ra, khoảng cách tối thiểu và tối đa. Nếu khoảng cách giữa người nghe và nguồn âm thanh nhỏ hơn khoảng cách tối thiểu, âm thanh sẽ được phát với âm lượng lớn nhất. Nếu khoảng cách đó lớn hơn khoảng cách tối đa, thì âm thanh có âm lượng bằng không. Khi khoảng cách nằm giữa giá trị tối thiểu và tối đa thì âm lượng sẽ bị suy giảm tuyến tính như được hiển thị trong phương trình sau (Fmod, 2019):
I=1−(D−M1)/(M2−M1)
Trong đó cường độ I được giới hạn trong khoảng từ 0 đến 1, D là khoảng cách giữa người nghe và nguồn âm thanh, M1 thể hiện khoảng cách tối thiểu hoặc khoảng cách âm thanh bắt đầu suy giảm và M2 đại diện cho khoảng cách tối đa hoặc khoảng cách mà cường độ giảm xuống không.