3D skaņas tehnoloģija

Patiesību sakot, ļoti reti tiek atrasts kāds, kurš īpašu uzmanību pievērš skaņai filmās vai spēlēs. Nepārprotiet, visi vēlas dzirdēt kvalitatīvu skaņu, bet daudziem cilvēkiem ir nepieciešami tikai pamati. Lai gan tas ir saprotams: mazie cilvēki tiek sabojāti ar uzlabotajām skaņas iespējām, ja vispār tās ir pazīstamas. Šis raksts koncentrēsies uz 3D audio.

Vispirms izdomāsim, kāpēc tas jums vajadzīgs. Trīsdimensiju skaņa ļauj pilnībā iegremdēties filmas vai datorspēles pasaulē, tas ir, radīt virtuālu klātbūtnes efektu. Parastajai stereo skaņai tas nav pieejams, jo šajā gadījumā skaņas avotu atrašanās vietu nosaka tikai vienā plaknē. Vispārīgi runājot, galvenais šķērslis 3D skaņas radīšanā ir cilvēka dzirdes aparāts. Tās dizains, kā arī pašu ausu stāvoklis galvas sānos apgrūtina telpiskās skaņas izjūtu. Pat reālajā dzīvē mēs nevaram precīzi noteikt skaņas avota stāvokli kosmosā. Situāciju daļēji saasina, dīvaini, cilvēka ķermenis, kas arī izkropļo skaņu.

Ir vairākas pamata metodes, kā izveidot telpisko skaņu. Pirmo sauc par Stereo paplašināšanu. Tas sastāv no skaņas signāla lauka paplašināšanas, kā arī attāluma palielināšanās simulācijas starp tā avotiem. Otro metodi sauc par pozicionālo 3D audio. Izmantojot to, katra skaņas plūsma noteiktā veidā tiek novietota klausītāja tuvumā, lai radītu telpisku efektu. Visbeidzot, pēdējo metodi sauc par Virtual Surround Audio. Tas simulē vairāk skaņas avotu nekā patiesībā. Tāpat kā divas iepriekšējās metodes, tā uzdevums ir "maldināt" cilvēka dzirdes aparātu un pārliecināt, ka skaņa nāk no avotiem no noteiktām vietām, kur to faktiski nav.Virtuālā skaņas audio neizmanto lielu skaitu tā saukto skaļruņu (burtiski - “skaļruņi”): parasti to skaits ir ierobežots līdz vienam vai diviem.

Šo metodi var izmantot vairākos veidos. Viens no tiem ir balstīts uz HATF tehnoloģiju (ar galvu saistīta pārsūtīšanas funkcija, kas aprakstīta turpmāk). Īsāk sakot, to paredzēts galvenokārt izmantot kopā ar austiņām.

Šīs metodes negatīvie aspekti ir tādi, ka tikai viens cilvēks šobrīd var sajust tās iedarbību (atkal austiņu dēļ). Otrā telpiskās skaņas radīšanas metode ietver skaņas staru atstarošanas efektu no telpas sienām, kurā atrodas klausītājs. Šajā gadījumā austiņu lietošana nav paredzēta, taču ir arī citas grūtības. Pirmkārt, telpai jābūt tukšai, lai nodrošinātu skaņas skaidrību. Pretējā gadījumā svešķermeņu klātbūtnes dēļ skaņa tiks sagrozīta, un klausītājs nejutīs to pašu 3D.

Kā mēs teicām, galvenais šķērslis telpiskās skaņas veidošanā ir cilvēka auss struktūra. Tomēr, filtrējot (tajā skaitā mainot audio signāla frekvenci un amplitūdu), jūs varat simulēt vēlamo efektu. Viens no šādiem algoritmiem ir iepriekšminētais HATF. Lietojot skaņu, tiek veiktas noteiktas izmaiņas ceļā uz klausītāja dzirdes aparātu. Atkarībā no avota stāvokļa skaņa tiek sagrozīta, un tad cilvēka smadzenes, ņemot vērā mainītos parametrus, nosaka tās stāvokli. Rezultātā skaņa, kas nāk no noteikta telpas punkta, tiek simulēta, izmantojot sarežģītus aprēķinus. Interesanti, ka HATF ir atkarīgs no klausītāja un viņa galvas stāvokļa kosmosā. Izmantojot HRTF, izmantojot austiņas, jūs varat sasniegt augstas kvalitātes 3D skaņu, jo tās ir piestiprinātas uz galvas.Runātāju gadījumā tas kļūst grūtāk: no klausītāja tiek prasīta noteikta pozīcija telpā. Teritoriju, kurā tiek simulēts 3D efekts, sauc par Sweet Spot. Pārkāpjot tās robežas, jūs vairs nevarēsit sajust telpisko skaņu. Starp citu, ir algoritms ar nosaukumu Transaural Cross-talk Cancellation (TCC), kas ir atbildīgs par kompensācijas aprēķiniem (citiem vārdiem sakot, skaņas uzlabošanu), pamatojoties uz klausītāja pozīciju attiecībā pret skaņas avotiem.skaņas uzlabošana), pamatojoties uz klausīšanās pozīciju attiecībā pret skaņas avotiem.skaņas uzlabošana), pamatojoties uz klausīšanās pozīciju attiecībā pret skaņas avotiem.

Programmatūras līmenī telpisko skaņu raksturo Microsoft DirectX API DirectX Audio komponents. Telpiskās skaņas radīšanas metodes tika izstrādātas diezgan sen, un tās pēdējā laikā nav dramatiski mainījušās. 3D efekta simulēšana ir sarežģīta: jāņem vērā tik daudz parametru. Tomēr nekas nav neiespējams. Pētījumi šajā jomā neapstājas ne minūti. Tuvākajā nākotnē mēs noteikti redzēsim un dzirdēsim jaunus novatoriskus sasniegumus.

TEHNOLOĢIJAS TEHNOLOĢIJĀS

Mūsdienās jūs varat atrast daudzas tehnoloģijas, kas izmanto 3D skaņas efektu. Jums noteikti ir pazīstams nosaukums Dolby Digital, kas slēpjas aiz telpiskās skaņas sistēmas. Tās funkcionalitāte ir balstīta uz MDCT (Modified Discrete Cosine Transform) algoritmu. Interesanti ir arī tas, ka, lietojot Dolby Digital, tiek noņemtas skaņas, kuras cilvēks nedzird citu fonā. Vēl viena telpiskās skaņas tehnoloģija ir Aureal3D. Tas simulē 3D efektu ar diviem skaļruņiem un izmanto Wavetracing algoritmu. Tas aprēķina skaņas viļņu izplatīšanās ceļus reāllaikā, pamatojoties uz to atspoguļojumu no apkārtējās vides objektiem. Creative nepalika malā ar savu attīstību EAX. EAX modelē objektus 3D telpā un darbojas arī ar reverb efektu. Tehnoloģijas iezīme irka tas nedarbojas reālajā laikā.

ARĪ MANEKEI DZIRD

Jūs, iespējams, domājat, no kurienes radās HRTF algoritma sagataves. Viņa bibliotēku komplekts tika izveidots, izmantojot dzirdes manekenu ar nosaukumu KEMAR (Knowles Electronics Mannequin For Acoustic Research). Manekena ausīs tika uzstādīti mikrofoni, kas ierakstīja skaņu no avotiem ap viņu. Ieraksts bija skaņa, kas nonāca manekenā, ņemot vērā visas izmaiņas. Algoritma sākotnējie iestatījumi tika izveidoti, apvienojot mikrofonu saņemto skaņu un neapstrādātus datus.