空間音響とは何か?「別紙：空間音響技術を徹底解説」

php エディター Xiaoxin が、今日の空間オーディオとは何かを紹介します。空間オーディオは、特殊なエンコードおよびデコード アルゴリズムを使用して、オーディオ内の実際の 3 次元空間効果をシミュレートできるオーディオ テクノロジです。この技術により、リスナーはオーディオを聴くときに音源の距離、方向、環境を感じることができ、オーディオの没入感と忠実度が向上します。この空間音響技術の総合解説では、誰もがこの分野についてより深く理解できるよう、空間音響の原理、応用、開発動向を詳しく紹介します。

今週、Apple は WWDC グローバル開発者カンファレンスを開催しましたが、カンファレンス終了後、すべてのメディアが基本的に失望感を表明しました。第一に、新しいハードウェアがリリースされなかったこと、第二に、システムのアップデートが精彩を欠いていたことです。現在オープンしているiOS 15のベータ版は基本的にソフトウェアレベルの改良であり、Androidユーザーは一般的に何年も前から使っていると言う。

現時点では、携帯電話、タブレット、コンピューター間の画面を越えたインタラクション体験はまだ実現されていないため、その効果はまだ明らかではありません。しかし、最近、紅蒙システムがこの前例のない効果を事前にもたらしたため、人々に大きな衝撃を与えませんでした。

この開発者カンファレンスで明るい話題を見つけるとしたら、それは「空間オーディオ」テクノロジーの広範な応用です。 「空間オーディオ」技術をサポートする音楽ソフトウェアやビデオ ソフトウェア、ヘッドフォンなどのハードウェアが増えており、この技術は常にその輪を突破し、Android 陣営に向けて拡大しています。

今日は「空間オーディオ」についてお話します。

「空間オーディオ」という用語は実際には Apple によって造られたもので、その本質は「コンピュテーショナル オーディオ」です。これらの名詞の概念に怯える必要はありません。非常に簡単に理解できます。

私たちの生活で最も一般的な友人のサークルで写真を投稿する例を考えてみましょう。最近では、あえてオリジナルの写真を投稿しようとする人が増えています。写真は編集せずに直接表示されます。真の戦士になりましょう。特に集合写真では、相手を少し修正したり、自分を美しく見せたりしないと、友情の船は簡単に転覆してしまいます。

ここにいる友達の中には、私が写真にレタッチをせず、撮ったものをそのまま投稿していると言う人もいるかもしれません。それでも、投稿した写真はまだ編集されています。これは、コンピューティング ビジョンがすでにモバイル デバイスの不可欠な部分になっているためです。私たちが写真を撮るとき、画像処理システムはすでに写真を鮮明にし、コントラストを改善し、空をより青く、草をより緑に、そして人々をより薄くするのに役立っています。

私たちが撮影した写真が本当に本物であっても、ディスプレイ側、つまり画面上では、写真は依然として本物です。美化されています。たとえ目の前の光景がまったくそうでなくても、現実から派生し、現実よりも人間の美学に沿った感覚を私たちに生み出すために、コンピューターによる視覚が非常に普及しています。

映像技術の急速な進歩に比べて、サウンドはあまりにも伝統的すぎるように思えます。エンターテインメントや娯楽用のいわゆる音声変更ソフトウェアを除いて、コンピュテーショナルオーディオテクノロジーは長い間適切な窓口を見つけていませんでした。

ノイズキャンセリングヘッドフォンが急速に普及し始めるまで、その原理は、ヘッドフォンのマイクを通じて環境ノイズを捕捉し、ヘッドフォン内で反転音波を発してノイズを相殺することでした。環境や騒音など。これにより、ヘッドフォンの音をよりクリアに聞くことができます。

現在、この技術は携帯電話に広く応用されており、コンピュテーショナルオーディオ技術の発展により、デバイスも人間の声をより正確に認識できるようになりました。人間の声の部分のみを強調して、通話中の音声をよりクリアにします。

一部の音楽ソフトウェアでは、曲のボーカル部分をすべて削除して伴奏のみを保持したり、逆にボーカルのみを保持して伴奏を削除したりできるようになりました。これらは、コンピュテーショナル オーディオ テクノロジの典型的なアプリケーションです。

ヘッドホンと言えば、臨場感が出せないという致命的な欠点があります。原則として、当社のヘッドフォンは 2 チャンネルのステレオ サウンドしか実現できず、劇場での 5.1 または 7.1 チャンネルのサウンド サラウンド効果に匹敵することはできません。

現在のパノラマサウンドシアターでは、観客は上空を飛ぶ飛行機の音響効果をはっきりと感じることができます。これはどのように行われるのでしょうか?

ここで、私たちの耳が音の方向をどのように区別するかという、もう 1 つの知識を広める必要があります。

私たちがどの方向から音が鳴っているのかを明確に判断できるのは、人間には二つの耳があり、二つの耳に聞こえる音が異なり、二つの違いが生じるからです。 1 つは時間差と呼ばれ、もう 1 つは騒音レベルの差と呼ばれます。

端的に言うと、音源から発信された音波は、少しずつずれて両耳に届きますが、さらに頭が音を遮っているため、音波は入ってきます。左から 側面と右側では音量が異なり、この2つの違いを利用して音の方向を決定します。

それでも判断が難しい場合は、無意識に首をかしげる動作を行い、時間差や音圧差を人為的に拡大することで判断を助けます。

私たちの頭の直径は約20センチメートルで、これは約1500Hzの波長の音波に変換されます。 1500Hz 未満の音波は、私たちの頭の直径よりも長い波長を持っているため、頭を通過することができ、両方の耳に届く音は同じように感じられます。サブウーファーなどの低周波機器は指向性がなく、低周波音の方向を決めることができないため理論的にはどこにでも設置できるのです。

このとき、上の音と下の音をどのように判断するのかという疑問が生じます。上 45 度と下 45 度から聞こえる音の時間差と音量差がまったく同じであると想像してください。それでも判断できます。

これは、私たちには耳介があるためです。私たちの耳介が滑らかな漏斗形ではなく、この奇妙な形に成長するのには理由があります。上からの音と下からの音は耳介で異なる反射効果を生み出し、私たちはこの違いを鋭く捉えて上からの音と下からの音を判断します。

興味のある友達は実験をしてみましょう。目を閉じて、友達の前でたくさんのキーを垂直に振ってもらいます。音の方向を非常に正確に特定できます。ただし、たとえば耳介をつまんだり、形を変えたり、粘土で埋めたりすると、耳は塞がれていないのに、音が上から来るのか下から来るのか区別するのが難しいのです。

空間オーディオに代表されるコンピュテーショナルオーディオ技術がまず達成しなければならないのは、音を聞き分ける耳の能力を取り戻すことです。さて、ヘッドフォンを装着すると、電話の画像がどの方向にあっても、音が常に正面から聞こえてくるように感じますが、これは実際には直感に反しています。

ヘッドセットにジャイロスコープがあれば、頭の揺れを感じることができ、コンピューテーショナル オーディオ テクノロジが耳と画面の相対位置を特定し、調整することができます。耳の位置に合わせてさまざまな時間差や音量レベルでサウンドを再生したり、耳介反射の効果をシミュレートしたりできます。この計算により携帯電話の画面の位置が一致するため、常に画面の方向から音が聞こえていると錯覚し、携帯電話を後ろにかざしていてもイヤホンから音が聞こえているように感じてしまいます。後ろに。 。

これを行うことの利点は何ですか?これは映画館で映画を観るときと同じ感覚で、映画館では常にスクリーンの方向が主な音源であり、頭が振られてもそれは変わりません。これも自然な直感と一致しており、それぞれの音源は本来の位置にあり、私たちはその中にいます。

x.1 チャンネルの効果をヘッドフォンで実現できるというのは、かつては間違いなく誇張でしたが、コンピュテーショナル オーディオ テクノロジーの普及により、今ではこの効果が実際に私たちの耳に届くようになりました。

マルチチャンネルの従来のオーディオ機器は置き換えられるのではありませんか? ＃＃＃＃＃＃ ＃＃＃＃＃＃いいえ。

音の方向を決めることと、高品質な音響効果を提供できることは別のことです。空間オーディオ技術に邪魔されたくない、ただ静かに音楽を楽しみたいだけの人が多く、空間オーディオ技術をサポートする現在のヘッドフォンと比較すると、同じ価格の古典的な有線ヘッドフォンと比較すると、音質は依然としてはるかに劣っています。映画やテレビのコンテンツでは、音質よりも臨場感が重要になることが多く、この点で空間オーディオがより大きな役割を果たすことになります。

もちろん、よりリアルな VR 体験も提供します。

アルゴリズムに基づいていますが、現在、空間オーディオは依然として特定のソフトウェアとハ​​ードウェアの連携を必要としています。ヘッドフォン、ビデオ ソフトウェア、およびビデオ コンテンツは、空間オーディオを同時にサポートする必要があります。最高の結果。

コンピューテーショナル オーディオの波が到来し、私たちが聞く世界は現実と幻想の両方になるでしょう。

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