3D lydteknologi

For å si sannheten er det veldig sjelden å finne noen som tar spesiell oppmerksomhet til lyden i filmer eller spill. Ikke misforstå, alle vil høre lyd av høy kvalitet, men mange trenger bare det grunnleggende. Selv om dette er forståelig: få mennesker blir bortskjemt med de avanserte lydfunksjonene, hvis de er kjent med dem. Denne artikkelen vil fokusere på 3D-lyd.

La oss først finne ut hvorfor du trenger det. Tredimensjonal lyd lar deg fordype deg helt i en film eller et dataspill, det vil si skape en virtuell effekt av tilstedeværelse. Dette er utilgjengelig for konvensjonell stereolyd, siden posisjonen til lydkildene i dette tilfellet bare bestemmes i ett plan. Generelt sett er det viktigste hinderet for å skape 3D-lyd det menneskelige høreapparatet. Dens design, så vel som ørens plassering på sidene av hodet, gjør det vanskelig å ane romlig lyd. Selv i det virkelige liv kan vi ikke nøyaktig bestemme posisjonen til en lydkilde i rommet. Situasjonen er delvis forverret, merkelig nok, av menneskekroppen, som også forvrenger lyden.

Det er flere grunnleggende metoder for å lage surroundlyd. Den første heter Stereo Expansion. Den består i å utvide feltet til et lydsignal, samt simulere en økning i avstanden mellom kildene. Den andre metoden kalles Positional 3D Audio. Når du bruker den, er hver lydstrøm plassert på en bestemt måte nær lytteren for å skape en romlig effekt. Til slutt kalles den siste metoden Virtual Surround Audio. Det simulerer flere lydkilder enn det faktisk gjør. I likhet med de to foregående metodene, er dens oppgave å "lure" det menneskelige høreapparatet og overbevise om at lyden kommer fra kilder fra bestemte steder, der de faktisk ikke eksisterer.Virtual Sound Audio bruker ikke et stort antall såkalte høyttalere (bokstavelig talt "høyttalere"): vanligvis er antallet begrenset til en eller to.

Det er flere måter å bruke denne metoden på. En av dem er basert på HRTF-teknologi (Head-Related Transfer Function, som er beskrevet nedenfor). Kort sagt er den ment å brukes primært med hodetelefoner.

Ulempen med denne metoden er at bare en person kan føle effekten av den for øyeblikket (igjen på grunn av hodetelefonene). Den andre metoden for å lage surroundlyd involverer effekten av å reflektere lydstråler fra veggene i rommet der lytteren befinner seg. I dette tilfellet er ikke bruk av hodetelefoner gitt, men det er andre vanskeligheter. Først og fremst må rommet være tomt for å sikre lydklarhet. Ellers vil lyden bli forvrengt på grunn av tilstedeværelsen av fremmede gjenstander i den, og lytteren vil ikke føle den samme 3D.

Som vi sa, er det viktigste hinderet for å skape surroundlyd strukturen til det menneskelige øret. Men ved å filtrere (dette inkluderer å endre frekvensen og amplituden til lydsignalet), kan du simulere ønsket effekt. En av slike algoritmer er nevnte HRTF. Når den brukes, gjennomgår lyden visse endringer på vei til lytterens høreapparat. Avhengig av kildens posisjon forvrenges lyden, og deretter bestemmer den menneskelige hjerne, med tanke på de endrede parametrene, dens posisjon. Som et resultat simuleres lyden som kommer fra et bestemt punkt i rommet ved hjelp av komplekse beregninger. Interessant, HRTF avhenger av lytterens posisjon og hodet i rommet. Du kan oppnå 3D-lyd av høy kvalitet ved hjelp av HRTF gjennom hodetelefoner, fordi de er festet på hodet.For høyttalere blir dette vanskeligere: det kreves en viss posisjon i rommet fra lytteren. Området der 3D-effekten er simulert kalles Sweet Spot. Når du går utover grensene, vil du ikke lenger kunne føle den romlige lyden. Forresten er det en algoritme som heter Transaural Cross-talk Cancellation (TCC), som er ansvarlig for kompensasjonsberegninger (med andre ord lydforbedring) basert på lytterens posisjon i forhold til lydkildene.lydforbedring) basert på lytteposisjon i forhold til lydkildene.lydforbedring) basert på lytteposisjon i forhold til lydkildene.

På programvarenivå er surroundlyd beskrevet av DirectX Audio-komponenten i Microsofts DirectX API. Metoder for å skape romlig lyd ble utviklet for ganske lenge siden og har ikke endret seg dramatisk den siste tiden. Å simulere en 3D-effekt er vanskelig: det er så mange parametere å vurdere. Ingenting er imidlertid umulig. Forskning på dette området stopper ikke et øyeblikk. I nær fremtid vil vi definitivt se og høre nye innovative utviklingstrekk.

TEKNOLOGIER I TEKNOLOGIER

I dag kan du finne mange teknologier som bruker 3D-lydeffekten. Du er definitivt kjent med navnet Dolby Digital, som gjemmer seg bak et surroundlydsystem. Funksjonaliteten er basert på MDCT-algoritmen (Modified Discrete Cosine Transform). Det er også interessant at når du bruker Dolby Digital, fjernes lyder som ikke høres av en person i bakgrunnen til andre. En annen surroundlyd-teknologi er Aureal3D. Den simulerer en 3D-effekt med to høyttalere og bruker Wavetracing-algoritmen. Den beregner forplantningsbanene til lydbølger i sanntid, basert på refleksjon fra objekter i miljøet. Creative sto ikke til side med utviklingen EAX. EAX modeller objekter i 3D-rom og fungerer også med reverb-effekt. En funksjon av teknologien erat det ikke fungerer i sanntid.

UTSTILLINGSDYKTER HØRER OGSÅ

Du lurer sannsynligvis på hvor preformene til HRTF-algoritmen kom fra. Et sett med biblioteker ble opprettet ved hjelp av en høreapparat kalt KEMAR (Knowles Electronics Mannequin For Acoustic Research). Mikrofoner ble installert i dummys ører, som spilte inn lyd fra kilder rundt ham. Opptaket var lyden som kom til dummy med alle endringene tatt i betraktning. Algoritme-forhåndsinnstillinger ble opprettet ved å kombinere lyd mottatt av mikrofoner og rådata.