Erdvinis garsas: paaiškinamas įtraukiantis 3D garso pozicionavimas

Garso pasaulis nuolat tobulėja. Mes perėjome nuo mono prie stereo, tada prie erdvinio garso, o dabar žengiame į erdvinio garso erą. Erdvinis garsas, taip pat žinomas kaip 3D garsas, yra garso atkūrimo technika, kuri sukuria realistišką ir įtraukiantį klausos potyrį, tiksliai patalpinant garsus trimatėje erdvėje. Tai pranoksta tradicinį erdvinį garsą, sukuriant aukščio ir gylio pojūtį, todėl klausytojas jaučiasi tarsi iš tikrųjų būtų garso peizaže.

Kas yra erdvinis garsas?

Erdvinis garsas siekia atkartoti tai, kaip natūraliai suvokiame garsą realiame pasaulyje. Iš tikrųjų mes negirdime garsų tiesiog ateinančių iš kairės, dešinės, priekio ar galo. Mūsų smegenys naudoja subtilius ženklus, tokius kaip garso atėjimo laiko ir intensyvumo skirtumas kiekvienoje ausyje (tarpusavio laiko skirtumas ir tarpusavio lygio skirtumas), taip pat atspindžius ir aidas, kad tiksliai nustatytų garso šaltinio vietą trimatėje erdvėje. Erdvinės garso technologijos stengiasi atkurti šiuos ženklus, leisdamos klausytojams suvokti garsus, sklindančius iš konkrečių taškų aplink juos, net klausantis per ausines ar kelių garsiakalbių sistemą.

Iš esmės erdvinis garsas manipuliuoja garso bangomis, kad imituotų natūralią akustinę aplinką. Tai apima atspindžių nuo sienų, grindų ir kitų objektų modeliavimą, taip pat atsižvelgiant į klausytojo galvos ir ausų formą (su galva susijusi perdavimo funkcija arba HRTF). Tiksliai modeliuojant šiuos veiksnius, erdvinis garsas gali sukurti labai realistišką ir įtraukiantį klausymosi potyrį.

Pagrindinės erdvinio garso technologijos

Keletas technologijų prisideda prie erdvinio garso patirties kūrimo ir pateikimo. Štai keletas svarbiausių:

Binauralinis garsas

Binauralinis garsas yra technika, kurios metu naudojami du mikrofonai, patalpinti manekeno galvoje (arba tikro žmogaus galvoje), kad būtų užfiksuotas garsas, kaip jį girdėtų žmogaus ausys. Ši įrašymo technika užfiksuoja natūralius tarpusavio laiko skirtumus, tarpusavio lygio skirtumus ir su galva susijusias perdavimo funkcijas, kurios prisideda prie mūsų garso vietos suvokimo. Atkuriant per ausines, binauraliniai įrašai gali sukurti nepaprastai realistišką 3D garso peizažą.

Pavyzdys: Įsivaizduokite, kad Tokijuje įrašote gatvės pasirodymą naudodami binauralinį mikrofoną. Kai klausysitės atgal su ausinėmis, išgirsite atlikėjų garsus, minios šurmulį ir aplinkos triukšmus, kurie visi tiksliai patalpinti 3D erdvėje, sukurdami pojūtį, kad iš tikrųjų ten esate.

Su galva susijusi perdavimo funkcija (HRTF)

HRTF yra matavimų rinkinys, apibūdinantis, kaip galvos, ausų ir torso forma veikia garso bangas, kai jos keliauja nuo šaltinio iki ausų būgnelių. HRTF yra unikalūs kiekvienam asmeniui ir atlieka lemiamą vaidmenį mūsų gebėjimui lokalizuoti garsus. Erdvinės garso sistemos dažnai naudoja HRTF, kad filtruotų garso signalus prieš juos atkurdamos, sukurdamos iliuziją, kad garsai sklinda iš konkrečių vietų 3D erdvėje.

Individualizuoti HRTF gali suteikti tikslesnę ir asmeniškesnę erdvinio garso patirtį. Tačiau dažnai naudojami bendrieji HRTF, kad būtų suteikta bendrai įtraukianti patirtis, ypač ausinėms.

Ambisonika

Ambisonika yra viso sferos erdvinio garso technika, kuri užfiksuoja ir atkuria garsą iš visų krypčių. Skirtingai nuo kanalais pagrįstų erdvinio garso sistemų (tokių kaip 5.1 arba 7.1), ambisonika naudoja matematinį garso lauko vaizdavimą, leidžiantį jį dekoduoti ir atkurti bet kokia garsiakalbių konfigūracija. Dėl to ambisonika yra lankstus ir keičiamo mastelio erdvinio garso atkūrimo sprendimas.

Pavyzdys: Londono muziejus gali naudoti ambisoniką, kad sukurtų įtraukiantį garso peizažą Amazonės atogrąžų miško eksponatui. Lankytojai, dėvintys ausines, girdėtų paukščių, beždžionių ir vabzdžių garsus aplink juos, sukurdami realistišką ir patrauklią patirtį.

Objektais pagrįstas garsas

Objektais pagrįstas garsas yra sistema, kurioje kiekvienas garso elementas traktuojamas kaip atskiras objektas su savo erdvinėmis koordinatėmis. Užuot maišius garsus į fiksuotus kanalus, garso dizaineriai gali patalpinti kiekvieną objektą nepriklausomai 3D erdvėje. Tada atkūrimo sistema atkuria garsą pagal klausytojo garsiakalbių konfigūraciją arba ausines, sukurdama individualizuotą erdvinio garso patirtį. Dolby Atmos ir DTS:X yra ryškūs objektais pagrįstų garso technologijų pavyzdžiai.

Pavyzdys: Filmo scenoje, nufilmuotoje judriame Marakešo turguje, objektais pagrįstas garsas leistų konkretaus pardavėjo šūksmą tiksliai patalpinti garso peizaže, nepriklausomai nuo žiūrovo garsiakalbių sąrankos. Garsas realistiškai judėtų, kai kamera slenka per turgų.

Ausinių virtualizacija

Ausinių virtualizacija yra technika, kuri naudoja skaitmeninio signalo apdorojimą (DSP), kad imituotų garso klausymosi per garsiakalbius patirtį, bet naudojant ausines. Tai apima HRTF ir kitų erdvinio garso technikų taikymą, siekiant sukurti iliuziją, kad garsai sklinda iš klausytojo galvos išorės, o ne tiesiai iš jo ausų vidaus. Ausinių virtualizacija yra labai svarbi norint suteikti erdvinio garso patirtį mobiliuosiuose įrenginiuose ir kitose platformose, kuriose nėra garsiakalbių.

Erdvinio garso pritaikymas

Erdvinis garsas pritaikomas įvairiose pramonės šakose ir naudojimo atvejais, siūlantis didesnį įtraukimą ir realizmą.

Virtuali realybė (VR) ir papildyta realybė (AR)

VR ir AR erdvinis garsas yra būtinas norint sukurti įtikinamą ir įtraukiantį virtualią aplinką. Tiksliai patalpinant garsus 3D erdvėje, erdvinis garsas gali sustiprinti buvimo ir realizmo pojūtį, todėl virtuali patirtis tampa patrauklesnė ir labiau įtikinama. Tai ypač svarbu VR žaidimams, modeliavimams ir mokymo programoms.

Pavyzdys: VR žaidime, vykstančiame senovės Romoje, erdvinis garsas leistų žaidėjams aplink save girdėti gladiatorių kovų, vežimų lenktynių ir minios šūksmų garsus, sukuriant tikrai įtraukiantį ir įdomų potyrį.

Žaidimai

Erdvinis garsas gali žymiai pagerinti žaidimų patirtį, suteikdamas žaidėjams tikslesnius pozicinius garso ženklus. Tai gali padėti žaidėjams rasti priešus, sekti jų judesius ir numatyti grėsmes, suteikiant jiems konkurencinį pranašumą. Daugelis šiuolaikinių žaidimų palaiko erdvinio garso technologijas, tokias kaip Dolby Atmos ir DTS:X, siūlydami labiau įtraukiantį ir strateginį žaidimų potyrį.

Pavyzdys: Pirmojo asmens šaudyklės žaidime erdvinis garsas leistų žaidėjams išgirsti priešo žingsnius, artėjančius iš už nugaros, arba granatos, mestos iš kairės, garsą, suteikdamas jiems vertingos informacijos apie savo aplinką.

Muzikos kūrimas ir vartojimas

Erdvinis garsas iš esmės keičia muzikos kūrimo ir vartojimo būdą. Atlikėjai ir inžinieriai dabar naudoja erdvinio garso technikas, kad sukurtų įtraukiančius ir daugiamačius garso peizažus, kurie supa klausytoją. Srautinio transliavimo paslaugos, tokios kaip Apple Music ir Tidal, siūlo erdvinio garso takelius, leidžiančius klausytojams patirti savo mėgstamą muziką visiškai nauju būdu.

Pavyzdys: Klausantis erdvinio garso klasikinės muzikos koncerto versijos, įrašytos Vienos Musikverein, galėtumėte išgirsti atskirą kiekvieno instrumento išdėstymą orkestre, sukuriant realistiškesnį ir įtraukiantį koncertų potyrį.

Filmai ir televizija

Erdvinis garsas plačiai naudojamas filmų ir televizijos produkcijoje, siekiant sukurti labiau įtraukiančius ir patrauklius garso potyrius. Tiksliai patalpinant garsus 3D erdvėje, erdvinis garsas gali sustiprinti scenų realizmą, padidinti emocinį poveikį ir įtraukti žiūrovus giliau į istoriją.

Pavyzdys: Holivudo veiksmo filmo scenoje, nufilmuotoje Niujorke, erdvinis garsas leistų žiūrovams aplink save girdėti automobilių persekiojimų, sprogimų ir sraigtasparnių skrydžių garsus, sukuriant jaudinantį ir įtraukiantį kinematografinį potyrį.

Bendravimas ir bendradarbiavimas

Erdvinis garsas taip pat pritaikomas bendravimo ir bendradarbiavimo platformose, tokiose kaip vaizdo konferencijos ir internetiniai susitikimų įrankiai. Erdviškai atskiriant skirtingų dalyvių balsus, erdvinis garsas gali palengvinti pokalbių sekimą, sumažinti kognityvinę perkrovą ir sukurti natūralesnę ir patrauklesnę bendravimo patirtį. Tai ypač naudinga dideliems grupiniams susitikimams ir bendradarbiavimo darbo sesijoms.

Pavyzdys: Virtualiame susitikime su kolegomis iš Londono, Singapūro ir San Paulo erdvinis garsas leistų išgirsti kiekvieno žmogaus balsą, sklindantį iš skirtingos krypties, palengvindamas atpažinti, kas kalba, ir sekti pokalbį net triukšmingoje aplinkoje.

Prieinamumas

Erdvinis garsas siūlo didelių pranašumų prieinamumui, ypač regos negalią turintiems asmenims. Pateikdamas išsamius erdvinius ženklus, erdvinis garsas gali padėti regos negalią turintiems vartotojams orientuotis aplinkoje, atpažinti objektus ir žmones aplink juos bei efektyviau gauti informaciją. Pavyzdžiui, erdvinis garsas gali būti naudojamas kuriant prieinamus garso žaidimus, navigacijos sistemas ir pagalbines technologijas.

Pavyzdys: Navigacijos programėlė regos negalią turintiems vartotojams galėtų naudoti erdvinį garsą, kad vestų juos per judrią miesto gatvę, pateikdama aiškius klausos ženklus apie pėsčiųjų perėjų, pastatų ir kitų kliūčių vietą.

Iššūkiai ir ateities tendencijos

Nors erdvinis garsas siūlo daug įdomių galimybių, taip pat yra keletas iššūkių, kuriuos reikia išspręsti, kad būtų užtikrintas jo platus pritaikymas.

Standartizacija ir sąveikumas

Vienas iš pagrindinių iššūkių yra standartizacijos trūkumas erdvinio garso formatuose ir technologijose. Skirtingos platformos ir įrenginiai palaiko skirtingus formatus, o tai gali sukelti suderinamumo problemų ir susiskaidymą. Dedamos pastangos kuriant atvirus erdvinio garso standartus, kurie užtikrins sąveikumą ir palengvins turinio kūrėjams erdvinio garso patirties teikimą įvairiose platformose.

Turinio kūrimas

Kurti erdvinio garso turinį gali būti sudėtingiau ir ilgiau nei kurti tradicinį stereo ar erdvinio garso turinį. Garso dizaineriai turi turėti specializuotų įgūdžių ir įrankių, kad tiksliai patalpintų garsus 3D erdvėje ir sukurtų įtraukiančius garso peizažus. Tačiau, kai erdvinio garso technologijos tampa labiau prieinamos ir patogios vartotojui, erdvinio garso turinio kūrimo procesas taps lengvesnis ir efektyvesnis.

Personalizavimas ir pritaikymas

HRTF yra unikalūs kiekvienam asmeniui, o naudojant bendruosius HRTF, erdvinio garso patirtis gali būti neoptimali. HRTF personalizavimas atliekant matavimus ar modeliavimą gali žymiai pagerinti erdvinio garso tikslumą ir realizmą. Tobulėjant technologijoms, galime tikėtis daugiau asmeninių ir pritaikytų erdvinio garso potyrių, kurie yra pritaikyti individualioms klausytojo klausos charakteristikoms.

Apskaičiavimo galia

Erdvinio garso apdorojimas gali būti intensyvus skaičiavimo atžvilgiu, ypač sudėtingoms scenoms su daugybe garso šaltinių. Tai gali būti apribojimas mobiliuosiuose įrenginiuose ir kituose mažos galios įrenginiuose. Tačiau, kai procesoriai tampa galingesni ir efektyvesni, o erdvinio garso algoritmai optimizuojami, šis apribojimas taps mažiau aktualus.

Ateities tendencijos

Erdvinio garso ateitis yra šviesi, ir horizonte matyti daug įdomių tendencijų. Galime tikėtis:

• Padidėjęs erdvinio garso pritaikymas VR/AR ir žaidimuose. VR ir AR technologijoms tampant vis populiaresnėms, erdvinis garsas taps esmine tikrai įtraukiančių ir patrauklių potyrių kūrimo dalimi.
• Platesnis erdvinio garso turinio prieinamumas. Srautinio transliavimo paslaugos, filmų studijos ir žaidimų kūrėjai toliau investuos į erdvinio garso turinį, todėl jis bus labiau prieinamas vartotojams.
• Erdvinio garso aparatinės ir programinės įrangos patobulinimai. Naujos ausinės, garsiakalbiai ir apdorojimo algoritmai pagerins erdvinio garso potyrių kokybę ir realizmą.
• Erdvinio garso integravimas su kitomis jutimo modalumais. Erdvinio garso derinimas su kitais jutimo įėjimais, tokiais kaip haptika ir vaizdai, sukurs dar labiau įtraukiančius ir realistiškus potyrius.
• Asmeninis ir adaptyvus erdvinis garsas. Erdvinio garso sistemos galės prisitaikyti prie individualių klausytojo klausos charakteristikų ir pageidavimų, suteikdamos individualizuotą ir optimizuotą klausymosi patirtį.

Išvada

Erdvinis garsas yra transformuojanti technologija, kuri iš esmės keičia mūsų garso patirtį. Tiksliai patalpinant garsus trimatėje erdvėje, erdvinis garsas sukuria realistiškesnį ir įtraukiantį klausos potyrį, kuris pagerina viską – nuo žaidimų ir pramogų iki bendravimo ir prieinamumo. Technologijoms toliau tobulėjant, galime tikėtis, kad erdvinis garsas taps vis svarbesne mūsų gyvenimo dalimi, praturtins mūsų patirtį ir giliau susies mus su supančiu pasauliu. Priimkite garso ateitį ir pasiruoškite pasinerti į trimačių garso galimybių pasaulį.

Nesvarbu, ar esate garso inžinierius, žaidėjas, muzikos mylėtojas ar tiesiog smalsus apie garso ateitį, erdvinis garsas siūlo įdomių galimybių pasaulį, kurį galite ištirti. Pasinerkite, eksperimentuokite ir atraskite 3D garso pozicionavimo magiją patys. Garso ateitis yra čia, ir ji labiau įtraukianti nei bet kada anksčiau.