Технология создания 3D звука




Недостатки HRTF



Недостатки HRTF

1. Существенно искажают звук!

2. Могут медленно работать.

3. Если источники звука неподвижны, они не могут быть точно локализованы в пространстве, так как мозгу для определения местоположения источника звука необходимо наличие перемещения (либо самого источника звука, либо подсознательных микро-перемещений головы слушателя), которое помогает определить расположение источника звука в геометрическом пространстве.

Врожденной реакцией человека на неожидаемый звук является поворот головы в его сторону. Во время движения головы мозг получает дополнительную информацию для локализации в пространстве источника звука. Если сигнал от источника звука не содержит особую частоту, влияющую на разницу между фронтальными и тыловыми HRTF функциями, то такого сигнала для мозга просто не существует; вместо него мозг использует данные из памяти и сопоставляет информацию о местоположении известных источников звука в полусферической области.

4. Лучшие результаты получаются при прослушивании в наушниках. Наушники, конечно, упрощают решение проблемы доставки одного звука к одному уху и другого звука к другому уху. Тем не менее, использование наушников имеет и недостатки:  многие люди просто не любят использовать наушники. Даже легкие беспроводные наушники могут быть обременительны.

При прослушивании в наушниках создается ощущение, что источник звука находится очень близко. Это также надо учитывать.

Недостатки HRTF

Использование акустических систем позволяет обойти большинство проблем при прослушивании в наушниках, но и порождает новые: на первый взгляд непонятно, как можно использовать колонки для воспроизведения бинаурального звука. То есть звука, предназначенного после HRTF преобразования для прослушивания в наушниках, когда часть сигнала предназначена только для одного уха, а другая часть для другого. Как только мы подключим вместо наушников колонки, наше правое ухо начнет слышать не только звук, предназначенный для него, но и часть звука, предназначенную для левого уха. Одним из решений такой проблемы является использование crosstalk cancellation (для краткости CC), дословно "исключение вхаимного проникновения".

Поэтому, появилось понятие sweet spot, то есть области, при расположении внутри которой слушатель будет слышать все 3D-эффекты, которые он должен слышать. Во всех остальных случаях будут возникать искажения звука, которые будут мешать восприятию. Необходимость выбора правильного положения при прослушивании, то есть расположение слушателя в sweet spot, накладывает дополнительные ограничения и создает новые проблемы. Соответственно, что чем больше область sweet spot, тем большую свободу действий имеет слушатель. Поэтому разработчики постоянно ищут способы увеличить область действия sweet spot.

Недостатки HRTF

На многоколоночной системе (4.1, 5.1), звук распределен по динамикам, которые расположены вокруг головы слушателя. Звук, приходящий из того или иного динамика, позиционируется ими и дает пользователю возможность локализировать его.

В принципе, достаточно обычного панорамирования — несколько потоков (в зависимости от числа колонок) которые играют одновременно на всех колонках, но с разной громкостью — этим и создается эффект. В качестве примера можно привести реализацию Dolby Digital. Там используются 6 или 8 потоков в зависимости то конфигурации 5.1 или 7.1.

Технология Sensaura MultiDrive, Creative  CMSS (Creative Multispeaker Surround Sound) воспроизводит звук с использованием HRTF функций через четыре или более колонок (и в каждом звуковом поле применяются собственный алгоритм crosstalk cancellation).

Каждая пара колонок создает фронтальную и тыловую полусферу соответственно. Так как воспроизводимые звуковые поля основаны на применении HRTF-функций, каждое из создаваемых sweet spot (мест, с наилучшим восприятием звучания) способствует хорошему восприятию звучания от источников по сторонам от слушателя, а также от движущихся источников по оси фронт/тыл. Благодаря большому углу перекрытия результирующее место с наилучшим восприятием звука (sweet spot) покрывает область с гораздо большей площадью.

Если бы не применялись алгоритмы crosstalk cancellation (CC) никакого позиционирования источников звука не происходило бы. Вследствие использования HRTF-функций на четырех колонках для технологии MultiDrive необходимо использовать алгоритмы CC для четырех колонок, требующие чудовищных вычислительных ресурсов.

Главный минус использования HRTF  на тыловых колонках — это необходимость точного позиционирования тыловых колонок относительно фронтальных. В противном случае никакого толка от HRTF на четырех колонках не будет. Место для фронтальных колонок давно зарезервировано около монитора. Место для сабвуфера можно выбрать любым, обычно это где-то в углу и на полу. А вот тыловые колонки пользователи располагают там, где считают удобным для себя. Не каждый захочет расположить их строго за спиной и далеко не у всех есть свободное место для такого расположения.

Не стоит забывать и о больших объемах вычислений при расчете HRTF и СС для четырех колонок. Поэтому, скажем, компания Aureal, использовала технику панорамирования на тыловых колонках. Объясняется это именно отсутствием строгих ограничений на расположение тыловых колонок в пространстве.

А вот, например, NVIDIA использует Dolby Digital 5.1 для вывода 3D звука. После позиционирования, весь звуковой поток кодируется в АС-3 формат, и выводиться по цифровому выходу на внешний декодер (например, на домашний кинотеатр).









Начало  Назад  Вперед