Mono. Stereo. Prostorový zvuk. Prostorový zvuk. Binaurální zvuk. Existuje celá řada různých způsobů, jak může posluchač vnímat zvuk.

V tomto příspěvku se podíváme na binaurální zvuk: jak funguje, jaký je rozdíl mezi prostorovým a binaurálním zvukem, jak vytvářet vlastní binaurální nahrávky a další informace.

Nasaďte si proto svá oblíbená sluchátka a nechte se připojit ke zvuku.

Definice: Co přesně je binaurální zvuk?

Podle Merriam-Websteru je pravá definice slova binaurální: ze dvou nebo obou uší, vztahující se k nim nebo zahrnující obě uši.

Takže pokud to berete doslova, vše, co zažíváte, je binaurální zvuk.

Další nejasnosti pramení ze skutečnosti, že termín "binaurální" byl v 50. letech minulého století používán nahrávacím průmyslem jako marketingový trik, když se mluvilo o stereofonním zvuku. Technicky vzato, nelhali, ale ať už jsou vaše pocity vůči velkým korporacím jakékoli, termín se od té doby posunul.

Když se dnes mluví o binaurálním zvuku, má se na mysli specifický způsob nahrávání zvuku, který napodobuje způsob, jakým lidské uši zachycují zvukové vlny.

Díky této technice jsou zvuky umístěny ve třech rozměrech, což posluchači poskytuje zcela pohlcující zážitek. Binaurální zvuk umístí posluchače do středu místa nahrávání a vytvoří 360° bublinu zvukové krásy, kterou si může vychutnat.

Toto kouzlo však nefunguje, pokud je binaurální zvuk přehráván přes reproduktory. Abyste dosáhli plného binaurálního efektu, musíte mít stereofonní sluchátka, kde jsou levý a pravý zvukový kanál izolovány stejným způsobem, jako je tomu u lidského sluchu.

Je binaurální zvuk novodobá meta věc?

Rozhodně ne. Dávno předtím, než se Zuckerberg vůbec mihl v očích svého otce, sestrojil francouzský inženýr a vynálezce Clément Ader na konci 19. století první binaurální zařízení. Tyto první hrubé experimenty s binaurálním zvukem sloužily k přenosu představení oper a divadelních her prostřednictvím telefonního systému v Paříži.

Umístění mikrofonů podél jeviště a speciální náhlavní souprava, kterou měli účastníci na hlavě, vytvářely zvuk herců ve stereofonním poli jeviště.

Vzhledem k neúměrně vysokým nákladům na zařízení potřebná k zachycení binaurálního zvuku a k nutnosti nosit sluchátka pro reprodukci tohoto efektu ustoupil binaurální zvuk do pozadí.

S tím, jak se technika zlevnila a používání sluchátek se stalo stále populárnějším, se binaurální zvuk začal vracet.

Je binaurální zvuk v podstatě prostorový zvuk se sluchátky?

Ve světě filmu a televize používají zvukoví designéři a zvukaři prostorový zvuk k tomu, aby přenesli zvuk do prostoru prostřednictvím reproduktorů umístěných na různých místech místnosti nebo kina.

Jinými slovy, zvuk v mixu 5.1 byl uměle umístěn do prostoru, aby vytvořil efekt pohlcení.

Binaurální zvuk je naopak zaznamenáván stejným způsobem, jakým naše obě uši zachycují zvuky reálného světa (více o tom později). A navíc potřebuje ke svému kouzlu pouze dva zvukové kanály.

Při binaurálním zvukovém zážitku jsou tedy zvukové vlny reprodukovány stejným způsobem, jakým byly "slyšeny", a ne uměle umístěny, aby je náš mozek interpretoval.

Technologie 360° zvuku pro filmy, jako je Dolby Atmos, využívá binaurální simulaci k úpravě 360° zvukových stop pro použití ve sluchátkách.

Jak funguje binaurální zvuk?

Abychom lépe pochopili, jak binaurální zvuk funguje, musíme se podívat, jak lidské ucho zachycuje zvuky.

Lidský mozek dokáže lokalizovat zvuky přicházející z našeho okolí tak, že zjistí časový rozdíl mezi tím, kdy signál dorazí k levému a pravému uchu. I rozdíl jedné milisekundy stačí k tomu, abychom zjistili, zda se zdroj zvuku nachází napravo nebo nalevo od nás.

Přesahuje však dvourozměrnou rovinu toho, zda je zvuk nalevo nebo napravo od nás. Jak už pravděpodobně víte, lidské ucho se skládá z několika částí a vnější ucho (ten klapavý kousek na straně hlavy) filtruje zvuk složitým způsobem díky všem záhybům a zakřiveným kouskům, které ho dělají takovým uchem.

Díky špičkové technologii přírody jsme schopni rozeznat, zda je zdroj zvuku před námi, za námi, vlevo nebo vpravo, nad námi nebo pod námi. Jistě budete souhlasit, že je to zásadní mechanismus pro přežití.

Situaci ještě více komplikuje fakt, že náš sluch je ovlivněn velikostí a tvarem hlavy, což je akustický efekt zvaný Head Related Transfer Function. Navíc jsou naše uši jedinečné, takže žádný člověk nevnímá zvuk stejně.

Vzhledem ke složitosti lidského sluchového systému není překvapením, že nelze jen tak vzít dva mikrofony a vytvořit binaurální nahrávky. Ale díky některým důmyslným technologiím je možné zachytit zvuk stejným způsobem, jakým ho vnímáme v reálném světě, a znovu vytvořit pohlcující zvukový zážitek.

Jak se vytváří binaurální zvukový záznam?

Binaurální nahrávání funguje tak, že napodobuje způsob, jakým slyšíme zvukové vlny v reálném životě. K tomu potřebujete binaurální mikrofony - v podstatě dvojici mikrofonů vzdálených od sebe na šířku hlavy.

Jeden z nejuznávanějších binaurálních mikrofonů, Neumann KU 100, používá k umístění mikrofonů skutečnou maketu hlavy.

To ale není všechno. Vzpomínáte si, jak vnější uši filtrují zvuky, aby pomohly s prostorovým vnímáním? Skutečný binaurální mikrofon bude muset napodobit akustické kouzlo přenosové funkce související s hlavou, které přirozeně provádí lidská hlava. Toho lze dosáhnout buď použitím náhlavních souprav přes uši, nebo pomocí forem ve tvaru uší.

Jakmile takto nastavíte binaurální mikrofon, můžete snímat zvuk stejným způsobem, jakým to dělají naše uši, a zaznamenat jej celý do jednoduchého stereofonního souboru.

Jaké mikrofony potřebujete pro binaurální nahrávání?

Kdysi vás binaurální mikrofon vyšel na pěkný balík. Dnes je můžete pořídit za přijatelnější cenu (pokud nechcete utratit spoustu peněz). Zde je několik z nich, které si můžete prohlédnout.

Sluchátka Sennheiser Ambeo Smart Headset

Tato sluchátka od společnosti Sennheiser jsou cenově nejdostupnější možností pro vytváření vlastních binaurálních nahrávek. Jsou vybavena náušníky, které se nasazují na ucho podobně jako naslouchátka nebo monitory do uší, a v nich jsou umístěny všesměrové mikrofony pro snímání binaurálního zvuku.

Výsledný zvuk lze zachytit pomocí chytrého telefonu, což umožňuje vytvářet videa se stereofonním záznamem ve 3D zvuku.

Binaurální mikrofon Sonic Presence SP15 Pro

Tato sluchátka vypadají jako špunty do uší, ale protože jsou v nich umístěny malé mikrofony, visí spíše přes uši, než aby byly umístěny uvnitř.

Levý a pravý kanál tohoto binaurálního mikrofonu je třeba připojit ke zvukovému rozhraní, aby bylo možné snímat zvuk. Model SP15C je zakončen konektorem USB-C, nikoli XLR, což umožňuje přímé připojení k chytrým telefonům a tabletům.

3Dio Sound FS Range

S řadou FS od společnosti 3Dio se dostáváme do profi oblasti. Formy ve tvaru uší pomáhají věrně reprodukovat zdroje zvuku, jako by je slyšely lidské uši.

Díky své velikosti a možnosti montáže jsou tyto mikrofony ideální pro kameramany nebo zvukaře, kteří chtějí snímat 3D zvuk. Nabídka začíná na 400 dolarech a končí na 2 000 dolarech.

Neumann KU 100

Dědeček binaurálních mikrofonů Neumann KU 100 obsahuje dvě všesměrové kondenzátorové kapsle zabudované do umělých "uší" na každé straně hlavy figuríny.

Posluchač tak může vnímat zvuk, jako by poslouchal vlastníma ušima v pozici nahrávání.

Neumann KU byl použit při živém vystoupení Pittsburgh New Music Ensemble a je oblíbený v rozhlasových dramatech BBC.

Jaký je rozdíl mezi binaurálním a prostorovým zvukem?

Představte si, že sedíte na pódiu obklopeni čtyřmi hudebníky, kteří tvoří čtyři rohy čtverce kolem vás. Violoncello může být vlevo vpředu, klarinet vpravo vpředu, kytara za vámi a vlevo a shaker (protože bicí nástroje má každý rád) za vámi a vpravo.

Kdybyste pořídili binaurální nahrávku této sestavy, zněla by z hlediska rozmístění nástrojů stejně.

Pokud byste vy na pódiu změnili svou poslechovou pozici otočením hlavy doleva nebo doprava, změnilo by se i umístění nástrojů vůči vám. Pohybem při poslechu binaurální nahrávky se však umístění zvuku nezmění.

V prostorovém zvuku se však zvuk pohybuje spolu s hlavou posluchače. Kdybyste se tedy ve výše uvedeném příkladu ve virtuální realitě otočili a stáli čelem k opačnému směru, shaker a kytara by se nyní nacházely vpředu vlevo, resp. vpravo.

Co je binaurální rytmus?

Jedná se o zvukovou iluzi, která vzniká, když jsou do každého ucha vyslány dvě mírně odlišné frekvence, což vede k vnímání nové frekvence. Pokud například pošlete 440 Hz do levého ucha a 450 Hz do pravého, mozek bude interpretovat binaurální rytmus o frekvenci 10 Hz.

Někteří tvrdí, že binaurální rytmy mohou ovlivnit elektrické signály v mozku a vyvolat různé stavy emočního vzrušení. Vaše mozková aktivita údajně odpovídá frekvenci rytmu, čímž se zvyšuje výkon EEG a poskytuje řadu zdravotních výhod, například pomáhá snižovat stres a zlepšovat koncentraci.

Binaurální beaty se také často používají ve VR a AR hrách k vyvolání autonomní senzorické meridiánové reakce (ASMR) - fyzické odezvy (například mrazení v zádech) na zvukový podnět.

Ačkoli věda není rozhodnuta, zda se jedná o skutečný fenomén, nebo placebo, binaurální beaty se objevují na celém YouTube a komunita ASMR je stále silná.