Аудио 3d-эффект

Скажу сразу, - в области, о которой я сейчас немного порассуждаю, я не специалист. Я вполне знаком с основами (ну, или чуть больше, чем просто основами) этой тематики, однако опыта работы в этой области не имею. И всё-таки тема интересная и пропустить её невозможно. Речь пойдёт об эффекте присутствия в аудио или, попросту говоря, о 3d-звуке.

Так же, как и авторов вот этих двух заметок на хабрахабре, меня довольно давно донимает один вопрос: зачем для воссоздания пространственного звучания в наушниках стали внедрять могоканальные (>2 каналов) наушники, например, с четырьмя динамиками или вообще 5.1? Не хитрая ли это уловка для впаривания покупателю ненужного дорогого хлама? И мои размышления на этот счёт всегда сводились к мысли о том, что неправильно это - подавать звук от более чем двух источников в всего два уха. Ну, это как светить в два глаза четырьмя экранами. Уши - это сенсоры, датчики, воспринимающие звуковое воздействие. Коль их всего два, то необходимо и достаточно всего лишь два трансдьюсера, по одному на каждый датчик, для передачи необходимых сигналов.

Тут я сделаю отступление и позволю себе сделать ссылку на свою старую небольшую поясняющую статью. Вообще, тут в нашем разделе, есть несколько статей по этому поводу.

Так вот. На мой взгляд, применение многоканальных наушников - это упрощённый путь реализации пространственности звучания. В общем, путей решения всего два, и оба они лежат по разные стороны одного и того же понятия - понятия передаточной функции звуковой волны. Передаточная функция - это та трансформация, которой подвергается звуковая волна на пути от источника звука к нервным окончаниям слухового нерва слушателя.

Например, когда мы беседуем с человеком, то слышимый нами голос собеседника - это звуковая волна, "вылетевшая" из его рта, ударившаяся и отразившаяся от стен помещения, затем наложившаяся на прямую звуковую волну, обогнувшая нашу голову, влетевшая в ушную раковину, "всколыхнувшая" жидкость во внутреннем ухе и, наконец, затронувшая его неврные окончания. Иными словами, передаточная функция - это очень сложное преобразование исходной звуковой волны, "покинувшей" источник звука. Чтобы правильно научиться воспроизводить "пространственный" звук, нужно научиться правильно "имитировать" это передаточную функцию (с тем, чтобы мозг воспринял звуковую волну как естественную). Так вот, путей тут два.

Первый заключается в попытке не "заморачиваться" с передаточной функцией, а именно, в записи звуковой волны прямо внутри уха слушателя. Для этого используют манекены - симуляторы головы и торса (head and torso simulator - HATS).

Прямо в уши такого манекена вставляются микрофоны, которые ведут запись. Таким образом, сигнал на этих микрофонах уже является трансформированным и прошедшим весь путь от источника в (пусть и не совсем настоящее, но близкое к естественному) ухо. Для воспроизведения такой записи необходимо, чтобы звук проигрывался непосредственно в ухо слушателя, то есть нужно использовать наушники (в противном случае, будь такая запись проиграна через колонки, записанный звук пройдёт вторичное преобразование передаточной функцией среды воспроизведения, что испортит эффект). Этот путь вполне естесственен, однако с ним есть трудности. Ведь чтобы сделать такую запись, необходимо иметь "живую" пространственную аудио картину, где "слушатель" (симулятор) расположен в определённой точке, а действо разворачивается вокруг него. Такой путь не годится в тех случаях, когда картина может меняться. Скажем, в кино такой путь вполне применим - происходящее на экране всегда фиксировано сценарием и поэтому по идее создатели фильма могут сделать запись аудио дорожки относительно слушателя, располагающегося в тех или иных местах по ходу развития картины. Однако этот путь не применим там, где картина меняется в интеракции с самим слушателем, скажем, в играх. В игре сейчас я бегу слева от звонящего телефона, а теперь я повернулся и телефон оказался позади меня. Здесь фиксированная запись аудио дорожки невозможна. Что же делать?

Здесь нужно прибегать к имитации передаточной функции. Имитация заключается в динамическом обсчёте звуковой волны, приходящей в каждое ухо, как суммы всех звуковых волн от всех источников звука на аудио картине, прошедших соответствующие преобразования своими передаточными функциями. Такая задача на сегодня выполнима, всё зависит лишь от вычислительных мощностей и, главное, от точности модели передаточной функции. Как я написал выше, передачтоная функция - это очень сложное преобразование, учитывающее отражения от стен помещения и головы и тела слушателя, огибание предметов, ослабление, наложение, резонанс и проч. и проч. Таким образом, обсчёт волны от каждого источника на виртуальной картине - очень сложная процедура, слышимый результат которой напрямую зависит от удачности выбранной модели передаточной функции.

Тут, конечно, стоит не забывать о том, что эффект прослушивания также зависит от визуального эффекта, а также механического (иными словами, впечатление, получаемое слушателем, также зависит и от видимой картины, и от физических воздействий на слушателя), но это уже отдельная тема.

Ну, что-то я слишком расписался. А писал я всё это к тому, что примеры просто замечательных трёхмерных аудио эффектов с применением обычных наушников есть. Например, фирма Starkey демонстрирует вот такую запись:

в парикмахерской (MP3, 4 Mb)

Обязательно скачайте и полностью послушайте эту запись. Возможно, такого живого эффекта вы ещё не слышали. Эта запись демонстрирует возможности технологии Cetera, разработанной фирмой Starkey. Внятной информации об этой технологии я не нашёл, и понять для чего она и к какому "пути" (выше) относится я не смог. Так что к этому аудио примеру прошу относиться просто в качестве любопытного материала.

Кстати, у нас на форуме развернулось целое обсуждение по этому поводу. Форумчанам удалось кой-чего раскопать, есть и полезные ссылки. Вот, например, отличная статья Ирины Алдошиной.

Вашими мыслями вы можете делиться в комментариях к заметке.

Читать весь 182-й номер 
Перейти в архив выпусков WebSound.Ru 

Ниже располагаются комментарии к этой заметке

Пожалуйста, обратите внимание! Если вы хотите что-то сообщить автору WebSound.Ru, лучше сделать это не здесь, а направить ваше сообщение по e-mail. Пожалуйста, составляйте свои комментарии в вежливой форме. Не засоряйте сайт бессодержательными и невежливыми сообщениями.