Use an ambisonics-based panning method
commit4d36ef65b2ec1cd3122bf9ee615df452f003d014
authorChris Robinson <chris.kcat@gmail.com>
Tue, 30 Sep 2014 14:33:13 +0000 (30 07:33 -0700)
committerChris Robinson <chris.kcat@gmail.com>
Tue, 30 Sep 2014 14:33:13 +0000 (30 07:33 -0700)
treeffd165b5c9f2e263521feaac0b580707e1b40275
parent4955824c2df321755bfc1b1d8142a969ffc61b08
Use an ambisonics-based panning method

For mono sources, third-order ambisonics is utilized to generate panning gains.
The general idea is that a panned mono sound can be encoded into b-format
ambisonics as:

w[i] = sample[i] * 0.7071;
x[i] = sample[i] * dir[0];
y[i] = sample[i] * dir[1];
...

and subsequently rendered using:

output[chan][i] = w[i] * w_coeffs[chan] +
                  x[i] * x_coeffs[chan] +
                  y[i] * y_coeffs[chan] +
                  ...;

By reordering the math, channel gains can be generated by doing:

gain[chan] = 0.7071 * w_coeffs[chan] +
             dir[0] * x_coeffs[chan] +
             dir[1] * y_coeffs[chan] +
             ...;

which then get applied as normal:

output[chan][i] = sample[i] * gain[chan];

One of the reasons to use ambisonics for panning is that it provides arguably
better reproduction for sounds emanating from between two speakers. As well,
this makes it easier to pan in all 3 dimensions, with for instance a "3D7.1" or
8-channel cube speaker configuration by simply providing the necessary
coefficients (this will need some work since some methods still use angle-based
panpot, particularly multi-channel sources).

Unfortunately, the math to reliably generate the coefficients for a given
speaker configuration is too costly to do at run-time. They have to be pre-
generated based on a pre-specified speaker arangement, which means the config
options for tweaking speaker angles are no longer supportable. Eventually I
hope to provide config options for custom coefficients, which can either be
generated and written in manually, or via alsoft-config from user-specified
speaker positions.

The current default set of coefficients were generated using the MATLAB scripts
(compatible with GNU Octave) from the excellent Ambisonic Decoder Toolbox, at
https://bitbucket.org/ambidecodertoolbox/adt/
Alc/ALu.c
Alc/panning.c
OpenAL32/Include/alMain.h
OpenAL32/Include/alu.h