Наша проблема состоит в том, как добиться реалистичного звучания, имея под рукой психоакустические знания.

Психоакустические основы и реализм воспроизводимого звука

Фронтальные громкоговорители могут воспроизводить расположенные в центре фантомные изображения между собой, является психоакустической случайностью, которая не имеет цели или аналогии в природе и является плохой заменой естественной фронтальной локализации.

Любые методы воспроизведения, основанные на стимулирующих фантомных изображениях, включая не только стерео, но и большинство вариантов объемного звука, никогда не смогут достичь реализма, даже если они достигнут локализации.

Реализм также не может быть достигнут простым добавлением пространственного окружения к фантомной локализации.

Ambisonic, Binaural и Ambiophonic не используют механизм фантомного изображения для обеспечения локализации передней сцены, и поэтому теоретически все они должны звучать более реалистично, чем стерео, и, по сути, так оно и есть.
Амбиофонические настройки микрофонов могли бы сделать этот подход к реализму еще более эффективным, но амбиофонические настройки довольно хорошо работают с большинством настроек микрофонов, используемых в классической музыке или джазовых записях аудиофильского уровня.

Добавляя домашнюю атмосферу, обеспечивает периферийное звуковое зрение, чтобы улучшить впечатления от прослушки.

Наши уши и реальность звука

Поскольку наш метод состоит в том, чтобы просто дать ушам все, что им нужно, чтобы стать реальными, нет необходимости доказывать, что ушная раковина (и я обычно имею в виду, что это слово также включает в себя раковину, голову и туловище) важнее, чем некоторые другие. часть слухового механизма, но факт в том, что они есть.

Мне кажется невероятным, чтобы кто-то мог предположить, что ушные раковины являются рудиментарными или менее чувствительными в своей собственной частотной области, чем другие структуры уха.

Посмотрите на свои уши

Чрезвычайная нелинейная сложность структур наружного уха и их небольшие размеры не поддаются математическому определению и явно предполагают, что их точная функция слишком сложна и слишком индивидуальна, чтобы её можно было понять. Извилины и впадины уха настолько многочисленны и разнообразны, что их высокочастотная характеристика является как можно более неровной и как можно более отчетливой в зависимости от направления падения звука.

Идея состоит в том, что независимо от того, из каких высоких частот состоит звук или из какого направления исходит переходный звук, ушные раковины и голова вместе или даже одна ушная раковина в отдельности будут создавать характерный паттерн, который мозг может научиться распознавать, чтобы сказать: этот звук исходит оттуда.

Внешнее ухо, по сути, представляет собой механический преобразователь, который преобразует дискретные направления принимаемого звука в заранее заданные шаблоны частотных характеристик. Также нет смысла слышать частоты выше 10 кГц, скажем, если они не могут помочь в локализации.

Размеры структур ушных раковин и измерения Мёллера убедительно свидетельствуют, если еще не доказывают, что ушные раковины действительно функционируют для этой цели даже в самой высокой октаве. Кривые Мёллера функций ушной раковины и головы с частотой и направлением настолько сложны, что закономерности в значительной степени неразрешимы, и их очень трудно измерить с помощью живых субъектов. Опять же, не имеет значения, знаем ли мы точно, как устроены чьи-либо уши, пока мы не идем на компромисс с полосой пропускания, частотной характеристикой, громкостью, искажениями и особенно направленностью источника на всех частотах.

Приоритет локализации ушной раковины

Вышеизложенное не означает, что мы должны игнорировать все предшествующие нам исследования. Литература подавляющим большинством поддерживает мнение о том, что локализация широкополосных звуков на частотах выше примерно 1,5 кГц основана на одиночной ушной раковине, двойной ушной раковине и HRTF (функции передачи, связанной с головой) и является более точнее, чем способность уха локализовать на частотах ниже, скажем, 600 Гц. (В этой и других моих статьях на эту тему я пытаюсь использовать термин HRTF для обозначения только эффектов головы и туловища, которые изменяют звуки до того, как они достигнут внешнего уха.)

Точность локализации прямо пропорциональна частоте сложных музыкальных звуков, что во многом объясняет, почему временная локализация настолько сильна. Это также объясняет эффект Франссена, когда звук локализуется в источнике, звучащем как переходная часть сложного сигнала, который был разбит на две части: одна переходная, а другая — продолжающаяся низкочастотная синусоида.

Вам нужна ушная раковина?!

По моему собственному опыту, ушная раковина явно превосходит низкочастотные чувства локализации. Попробуйте провести эксперимент, описанный на веб-сайте Ambiophonic, чтобы проверить силу своей ушной раковины.

Бинауральное звукоизображение распространяется от уха к уху, но реалистична ли такая точность? Превосходная широкополосная локализация возможна даже для людей, полностью глухих на одно ухо. Одноухий слух не может использовать интерауральные фазовые механизмы или интерауральные сигналы интенсивности.

Таким образом, существует сильный неинтерауральный механизм локализации, который нельзя просто игнорировать. Способность блоков выравнивания ушной раковины, таких как устройство Klayman NuReality, свободно перемещать изображения, несмотря на наличие неизменных низкочастотных сигналов, также свидетельствует о силе ушной раковины.

Объемный звук для музыки или Ambisonic?

Если ушные раковины так важны, то реконструкция плоской волны амбисонического звука должна быть точной выше 10 кГц, а это, вероятно, недостижимо.
Можно повысить точность, если не позолотить лилию реализма, системы амбиофонического воспроизведения, воспользовавшись в расположении микрофонов знанием того, что при воспроизведении будет синтезироваться фон задней половины и бокового зала, что нет перекрестных помех, что отражения в комнате для прослушивания сведены к минимуму, а передние громкоговорители расположены относительно близко друг к другу.

Звуковые волны в заданной точке пространства можно полностью уловить, разместив три воображаемых микрофона одновременно в этом точном месте, опять же игнорируя высоту. Один из этих микрофонов представляет собой микрофон давления, всенаправленный выходной сигнал которого просто пропорционален мгновенному значению всех сжатий и разрежений в этот момент и в момент сложения и вычитания.
Одиночный беспрепятственный сигнал микрофона по своей сути не содержит информации о направлении (хотя мог бы, если бы он был искажен). Второй микрофон представляет собой микрофон в форме восьмерки (скорости), направленный прямо вперед и прямо назад.

Выходной сигнал этого микрофона чувствителен к амплитуде в зависимости от направления, откуда исходит звуковая волна, и спадает до нуля по косинусному закону по мере того, как звук перемещается прямо спереди прямо сбоку.

Другими словами, микрофон представляет собой преобразователь направления в амплитуду. Такой микрофон также чувствителен к звукам, исходящим сзади, но полярность таких сигналов инвертируется.

Третий микрофон (микрофоны) представляет собой второй идентичный микрофон в форме восьмерки, ориентированный таким образом, что он наиболее чувствителен к звукам слева или справа и имеет нулевую выходную мощность для сигналов прямо впереди или позади.

На данный момент мы проигнорируем частотную характеристику и другие аберрации реальных микрофонов, а также сложность фактического совмещения трех или даже двух микрофонов только механическими средствами.
Теоретически было бы очень просто объединить бинауральный и амбисонический методы для получения амбинаурального звука, используя два микрофона с пространственным расположением голов, шесть каналов записи и один декодер динамиков амбисонического звука для каждого уха.

В идеале было бы желательно, чтобы декодер воспроизведения для каждого уха мог полностью определять звук для каждого уха, но в действительности почти невозможно предотвратить связь одного набора АС с неправильным ухом, но можно использовать панель Ambiophonic чтобы изолировать два набора АС.

Декодеры в этой шестиканальной системе должны были бы генерировать фронтальное волновое поле только для одного уха из сигналов в одном квадранте 90 °, возможно, используя три АС на каждой фронтальной стороне, что намного проще сделать, чем для общего случая всего круга. поскольку в нашем случае синтезируется задняя половина окружающего поля.

 

Поскольку все декодированные сигналы будут исходить из более или менее правильных направлений, проблема искажения угла ушной раковины не будет серьезной.