Моно. Стерео. Объемный звук. Пространственное аудио. Бинауральное аудио. Существует целая куча различных способов восприятия звука слушателем. 

В этом посте мы рассмотрим все аспекты бинаурального звука: как он работает, в чем разница между пространственным и бинауральным звуком, как сделать свои собственные бинауральные записи и многое другое.

Так что надевайте свои любимые наушники и подключайтесь к звуку.

Определение: Что такое бинауральное аудио?

Согласно Merriam-Webster , истинное определение слова "бинауральный" - это "относящийся к двум или обоим ушам ".

Так что если подходить буквально, то все, что вы испытываете, - это бинауральное аудио.

Дальнейшая путаница связана с тем, что термин "бинауральный" был использован в качестве маркетинговой уловки в 1950-х годах индустрией звукозаписи, когда речь шла о стереофоническом аудио. Технически, они не лгали, но как бы вы ни относились к большим корпорациям, термин с тех пор ушел в прошлое.

Сегодня, когда люди говорят о бинауральном аудио, они имеют в виду особый способ записи звука, который имитирует то, как человеческие уши улавливают звуковые волны.

При использовании этой техники звуки располагаются в трех измерениях, обеспечивая слушателю полное погружение. Бинауральное аудио помещает слушателя в центр места записи, создавая 360° пузырь звуковой красоты, которой он может наслаждаться.

Однако магия не работает, если бинауральное аудио воспроизводится через колонки. Чтобы получить полный бинауральный эффект, необходимо надеть стереонаушники, в которых левый и правый аудиоканалы изолированы так же, как и в человеческом слухе.

Является ли бинауральное аудио новомодной мета-вещью?

Конечно же, нет. Задолго до того, как Цукерберг появился в глазах своего отца, французский инженер и изобретатель Клеман Адер в конце XIX века создал первое бинауральное устройство. Эти первые грубые эксперименты с бинауральным звуком использовались для передачи оперных и театральных постановок через телефонную систему в Париже.

Расположение микрофонов вдоль сцены и специальная гарнитура, которую носили абоненты, воссоздавали звучание актеров в стереополе сцены.

Из-за непомерно высокой стоимости оборудования, необходимого для записи бинаурального звука, и необходимости надевать пару наушников для воспроизведения эффекта, бинауральное аудио отошло в тень.

Однако по мере удешевления техники и роста популярности наушников бинауральное аудио стало возвращаться.

Является ли бинауральное аудио по сути объемным звуком в наушниках?

В мире кино и телевидения саунд-дизайнеры и звукорежиссеры используют объемное звучание для размещения аудитории в пространстве, передавая звук через динамики, расположенные в разных местах комнаты или театра.

Другими словами, звук в миксе 5.1 был искусственно помещен в пространство для создания эффекта погружения.

С другой стороны, бинауральное аудио записывается практически так же, как и реальные звуки, улавливаемые нашими двумя ушами (подробнее об этом позже). Кроме того, для его создания требуется всего два аудиоканала.

Таким образом, при бинауральном прослушивании звуковые волны воспроизводятся так же, как они были "услышаны", а не искусственно помещены для интерпретации нашим мозгом.

Технология 360° аудио для фильмов, такая как Dolby Atmos, использует бинауральное моделирование для адаптации 360 звуковых дорожек для использования в наушниках.

Как работает бинауральное аудио?

Чтобы лучше понять, как работает бинауральное аудио, мы должны рассмотреть, как человеческое ухо улавливает звуки. 

Человеческий мозг способен определять местонахождение звуков, исходящих от окружающих нас людей, путем определения разницы во времени между тем, когда сигнал поступает в наше левое и правое ухо соответственно. Даже разницы в миллисекунду достаточно, чтобы определить, справа или слева от нас находятся источники звука.

Но это выходит за пределы двухмерной плоскости: звук находится слева или справа от нас. Как вы, вероятно, уже знаете, человеческое ухо состоит из нескольких частей, а наружное ухо (хлопающая часть на боку вашей головы) фильтрует звук сложным образом благодаря всем складкам и изгибам, которые делают его таким похожим на ухо.

Благодаря высокотехнологичной системе природы мы способны различать, находится ли источник звука впереди, позади, слева или справа, над или под нами. Это важный механизм выживания, я уверен, вы согласитесь.

Еще больше усложняет ситуацию то, что на наш слух влияет размер и форма головы - акустический эффект, называемый передаточной функцией, связанной с головой. Более того, наши уши уникальны для нас самих, поэтому ни один человек не будет воспринимать звук совершенно одинаково.

Учитывая сложность слуховой системы человека, неудивительно, что нельзя просто взять два микрофона и создать бинауральную запись. Но благодаря некоторым причудливым технологиям можно записывать звук так же, как мы воспринимаем его в реальном мире, и воссоздать эффект погружения.

Как делается бинауральная аудиозапись?

Бинауральная запись работает путем воспроизведения того, как мы слышим звуковые волны в реальной жизни. Для этого вам понадобятся бинауральные микрофоны - по сути, пара микрофонов, расположенных на расстоянии ширины головы.

На самом деле, один из наиболее известных бинауральных микрофонов, Neumann KU 100, использует настоящую манекенную голову для размещения микрофонов.

Но это еще не все. Помните, как внешние уши фильтруют звуки, помогая осознавать пространство? Настоящий бинауральный микрофон должен имитировать акустическую передаточную функцию, связанную с головой, которую естественным образом выполняет человеческая голова. Этого можно добиться, используя накладные наушники или формы для ушей.

Настроив бинауральный микрофон таким образом, вы сможете улавливать звук так же, как это делают наши уши, и записывать все это в простой стереофайл.

Какие микрофоны нужны для бинауральной записи?

Когда-то бинауральный микрофон обошелся бы вам в целое состояние. Сегодня их можно приобрести по более доступной цене (если вы не хотите тратить уйму денег). Вот несколько из них, на которые стоит обратить внимание.

Гарнитура Sennheiser Ambeo Smart Headset

Эта гарнитура от Sennheiser - самый доступный вариант для создания собственных бинауральных записей. Она оснащена насадками, которые надеваются на ухо, подобно слуховым аппаратам или внутриушным мониторам , и содержат всенаправленные микрофоны для захвата бинаурального звука.

Полученный звук может быть захвачен смартфоном, что позволяет создавать видеоролики со стереозаписью в 3D-звуке.

Бинауральный микрофон Sonic Presence SP15 Pro

Эти наушники выглядят как амбушюры, но поскольку в них размещены маленькие микрофоны, они висят над ушами, а не располагаются внутри них.

Левый и правый каналы этого бинаурального микрофона необходимо подключить к аудиоинтерфейсу для захвата звука. Модель SP15C имеет разъем USB-C, а не XLR, что позволяет напрямую подключаться к смартфонам и планшетам.

Диапазон 3Dio Sound FS

С линейкой FS от 3Dio мы вступаем на территорию профессионалов. Формы в виде ушей помогают точно воссоздать источники звука, как если бы их слышали человеческие уши.

Размер и возможность крепления этих микрофонов делает их идеальными для видеографов или звукооператоров, желающих снимать 3D-звук. Цена начинается от 400 долларов и доходит до 2000 долларов.

Neumann KU 100

Дедушка бинауральных микрофонов, Neumann KU 100 имеет два всенаправленных конденсаторных капсюля, встроенных в искусственные "уши" с каждой стороны головы манекена.

Таким образом, слушатель может воспринимать звук так, как если бы он слушал своими собственными ушами в положении записи.

Neumann KU использовался в живом исполнении Питтсбургским ансамблем новой музыки и является горячим фаворитом радиодрам BBC.

В чем разница между бинауральным и пространственным аудио?

Представьте себя сидящим на сцене в окружении четырех музыкантов, образующих четыре угла квадрата, окружающего вас. Виолончель может находиться слева впереди, кларнет - справа впереди, гитара - позади и слева от вас, а шейкер (потому что все любят перкуссию) - позади и справа от вас.

Если бы вы сделали бинауральную запись этой установки, она бы звучала одинаково с точки зрения расположения инструментов.

Если бы физически вы на сцене изменили свое положение для прослушивания, повернув голову влево или вправо, расположение инструментов относительно вас изменилось бы. Но перемещение во время прослушивания бинауральной записи не изменит никакого расположения звуков.

Однако в пространственном аудио звук перемещается вместе с головой слушателя. Так, если бы приведенный выше пример был в виртуальной реальности, если бы вы повернулись лицом в противоположную сторону, то шейкер и гитара оказались бы спереди слева и справа соответственно.

Что такое бинауральные биты?

Это звуковая иллюзия, которая возникает, когда две слегка различающиеся частоты посылаются в каждое ухо, в результате чего воспринимается новая частота. Например, если вы пошлете 440 Гц в левое ухо и 450 Гц в правое, мозг воспримет бинауральный ритм в 10 Гц.

Некоторые утверждают, что бинауральные биения могут влиять на электрические сигналы в вашем мозге и вызывать различные состояния эмоционального возбуждения. Утверждается, что активность вашего мозга соответствует частоте биений, что повышает мощность ЭЭГ и обеспечивает многочисленные преимущества для здоровья, например, помогает снизить стресс и улучшить концентрацию внимания.

Бинауральные биения также часто используются в играх VR и AR, чтобы вызвать автономный сенсорный меридианный ответ (ASMR) - физическую реакцию (например, дрожь по позвоночнику) на слуховой стимул.

Хотя наука еще не определилась, является ли это реальным явлением или плацебо, бинауральные биения повсюду на YouTube, а сообщество ASMR по-прежнему сильно.