音频系统与 MetaSounds

MetaSounds：可编程的音源

官方定义：MetaSound 是一个高性能音频系统，让音频设计师完全掌控生成音源的 DSP 图。它和 Sound Cue 的根本区别在于：MetaSound 本质上是一张 DSP 渲染图，可以在运行时合成声音，并提供音频缓冲级别、精确到采样的时序和控制。每个 MetaSound 都是一个独立的音频渲染引擎，彼此并行渲染，采样率、缓冲大小、声道数都可以不同。（MetaSounds: The Next Generation Sound Sources in Unreal Engine）

精确到采样 (Sample-Accurate) 的含义，以官方举的 48 kHz 为例：

$\Delta t = \frac{1}{48000}\ \text{s} \approx 0.02\ \text{ms}$

MetaSound 的触发器 (Trigger) 在图内执行精确到采样的事件，来源可以是游戏事件、节点或图本身；Wave Player 节点支持精确到采样的拼接；很多节点参数可以直接用音频缓冲调制，也就是「音频速率」调制。（MetaSounds: The Next Generation Sound Sources in Unreal Engine）

新建的 MetaSound Source 默认启用 UE.Source.OneShot 接口，它会加入 On Finished 输出节点。如果 On Finished 永远不被触发，声音会无限播放；音乐、环境音这类无限时长的声音应在 Interfaces 面板中移除该接口。Trigger 由时序节点或游戏事件触发时精确到采样，但如果连接到非音频速率的节点，输出会退化为块速率 (block rate)。（MetaSounds Reference Guide in Unreal Engine）

Sound Class 与 Sound Class Mix

Sound Class 把多个声音分组，以便一次性调整参数：Volume、Pitch 是叠加在 Sound Wave 自身设置之上的乘数；Low Pass Filter Frequency 设置低通截止频率（20000 及以上等于不起作用）；Always Play 可以防止该类声音被优先级更低的声音挤出语音池 (voice pool)。Sound Class 可以设置子类，子类设为 Inherited 时会继承父类的音高、音量和加载行为。被动混音修改器 (Passive Sound Mix Modifier) 在该类任一声音播放时自动生效，无需显式调用 Push Sound Mix Modifier；运行时也可以用 Sound Class Mix 动态调整参数。（Sound Classes in Unreal Engine）

下图是这几类资产在一次播放中的作用顺序（依据上面几份文档整理）：

flowchart LR
  A[MetaSound / Sound Wave / Sound Cue] --> B{"Sound Concurrency 是否允许播放"}
  B -->|"拒绝或抢占"| X["不播放或停止旧声音"]
  B -->|"允许"| C["Sound Class 音量/音高/低通乘数"]
  C --> D["Sound Class Mix 运行时调整"]
  D --> E["Sound Attenuation 距离衰减与空间化"]
  E --> F["输出"]

图中的先后关系只是概念上的分工：并发决定「能不能播」，Sound Class 和 Mix 决定「这一类整体多响」，衰减决定「在这个位置听起来如何」。引擎内部的实际执行顺序，文档没有给出。

Sound Attenuation：距离与空间化

衰减形状的内区是满音量，离开内区后音量逐渐减小，到外区边界降到最小；减小的速度由衰减函数决定。（Sound Attenuation in Unreal Engine）

空间化 (Spatialization) 关闭时，声音变成 2D 声音，不做声像定位；空间化方法可以用内置插件，也可以在 Project Settings > Platforms > Audio > Spatialization Plugin 中换成第三方插件。Non-Spatialized Radius 让声音在听者靠近到一定距离内时逐渐过渡为非空间化，避免贴近大型声源时声像乱跳；3D Stereo Spread 控制立体声左右声道在世界中的间距。（Sound Attenuation in Unreal Engine）

Sound Concurrency：限制同时发声数

同时播放太多声音会消耗大量资源。Sound Concurrency 资产限制一组声音同时播放的数量，以及达到上限后怎么办；可以设为项目默认值，也可以在单个音源的 Concurrency Set 中指定多个（必须同时满足所有规则才能播放），或者用 Override Concurrency 单独覆盖。（Sound Concurrency Reference Guide）

常见的坑（官方）：所有活跃的组件都计入 Max Count，不只是正在出声的；Source Bus 会占两个名额（原始音源一个、总线一个）。（Sound Concurrency Reference Guide）

Quartz：节拍对齐的精确调度

5.8 API 中，UQuartzSubsystem 提供 CreateNewClock（按名字创建时钟）、GetHandleForClock，以及 GetAudioRenderThreadToGameThreadMinLatency、GetRoundTripMinLatency 等查询游戏线程与音频渲染线程之间延迟的函数。（UQuartzSubsystem）它要解决的问题是：游戏线程下达播放命令到音频线程真正渲染之间有延迟，因此要提前调度，让声音落在精确的采样位置上。5.8 的《Quartz Quick Start》把 Quartz 定义为一个暴露给蓝图的调度系统，解决游戏线程、音频逻辑和音频渲染线程之间的时序问题，实现精确到采样的播放。官方示例（节拍器）的步骤（Quartz Quick Start）：

1. Get QuartzSubsystem → Create New Clock（Clock Name 设为 LevelClock，用 Make QuartzClockSettings / Make QuartzTimeSignature 设置拍号）。
2. 把返回的 Clock Handle 提升为变量保存，官方说明这是为了防止它被垃圾回收。
3. Set Beats Per Minute（示例为 100），再 Start Clock。
4. Subscribe to All Quantization Events，在事件里对 EQuartzCommandQuantization 做 Switch：Bar（小节）时用一个 Make QuartzQuantizationBoundary 调用 Play Quantized 播放高音，Beat（拍）时播放低音。

flowchart LR
  S[QuartzSubsystem] -->|Create New Clock| H["Clock Handle 变量 防 GC"]
  H -->|Set BPM / Start Clock| C["音频渲染线程上的时钟"]
  C -->|"量化事件 Bar/Beat"| E["蓝图事件"]
  E -->|"Play Quantized + 量化边界"| A["Audio Component 在精确采样处发声"]

图中左半部分在游戏线程上执行，时钟本身运行在音频渲染线程上，Play Quantized 把播放命令排进时钟，在下一个量化边界的精确采样处执行。以 100 BPM 为例，一拍的长度是 $60/100=0.6$ 秒，在 48 kHz 下是 $0.6\times48000=28800$ 个采样（这是算例）。

取舍

• 需要程序化、参数驱动、精确时序的声音用 MetaSound；简单的随机播放用 Sound Cue 也可以（这是归纳）。
• MetaSound Source 默认是 OneShot；循环声忘了移除这个接口或从不触发 On Finished，都会导致声音行为异常。
• 并发上限按「活跃组件」计数，大量挂着但不出声的 Audio Component 也会占名额。

GEA 的视角：通用音频引擎概念与 UE5 资产的对应（卷 II 15.4–15.6）

GEA 第 15 章用不依赖具体引擎的术语描述音频引擎，可以和本页的 UE5 资产对照（对应关系是对比归纳，UE5 侧的说法来自本页引用的官方文档）：

细节见 音频引擎架构、三维音频渲染 和 游戏音频功能与角色对话。

分歧：GEA 的概览只说"Unreal Engine 提供自己的 3D 音频引擎和集成工具链"（卷 II 15.5.9.4），没有介绍 MetaSounds、Quartz 等具体系统；本页内容以 UE 5.8 官方文档为准。