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

В этом посте мы рассмотрим все, что связано с бинауральным звуком: как он работает, в чем разница между пространственным и бинауральным звуком, как делать 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 к вопросу буквально, то все, что вы испытываете, - это бинауральное аудио.

Дальнейшая путаница связана с тем, что в 1950-х годах термин "бинауральный" использовался звукозаписывающей индустрией как маркетинговая уловка, когда речь шла о стереозвуке. Технически они не лгали, но как бы вы ни относились к большим корпорациям, термин с тех пор ушел в прошлое.

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

При использовании этой техники звуки помещаются в трехмерное пространство, обеспечивая слушателю полное погружение. Бинауральное аудио помещает слушателя в центр места записи, создавая 360-градусный пузырь звукового удовольствия, которым 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 звуковые каналы изолированы так же, как и в человеческом слухе.

Является ли бинауральное аудио новомодной мета-вещью?

Конечно же, нет. Задолго до того, как Цукерберг появился на свет, французский инженер и изобретатель Клеман Адер создал первое бинауральное устройство в конце XIX века. Эти первые грубые эксперименты с бинауральным звуком использовались для передачи оперных и театральных постановок по телефонной системе 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 наушники для воспроизведения эффекта, бинауральное аудио отошло в тень.

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

Является ли бинауральное аудио по сути объемным звуком в наушниках?

В мире кино и телевидения звукорежиссеры и звукоинженеры используют объемный звук, чтобы поместить зрителей в пространство, передавая звук через динамики, расположенные в разных местах комнаты или театра.

Другими словами, звук в миксе 5.1 был искусственно помещен в пространство, чтобы создать эффект погружения.

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

Таким образом, при бинауральном воспроизведении звуковые волны воспроизводятся так же, как они были "услышаны", а не искусственно помещаются в мозг для интерпретации.

Технологии 360°-звука для фильмов, такие как Dolby Atmos, используют 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, благодаря разнице во времени между тем, как сигнал поступает в левое и правое ухо соответственно. Даже разницы в миллисекунду достаточно, чтобы определить, справа или слева от нас находится источник звука.

Но это выходит за рамки двухмерной плоскости: звук находится слева или справа от нас. Как вы, вероятно, уже знаете, человеческое ухо состоит из нескольких частей, и внешнее ухо (та самая 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, созданной природой, мы способны различать, где находится источник звука - впереди, позади, слева или справа, над или под нами. Важнейший 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 вы не можете просто взять два микрофона и создать бинауральную запись. Но благодаря современным технологиям можно записывать звук так же, как мы воспринимаем его в реальном мире, и воссоздать эффект погружения.

Как делается бинауральная аудиозапись?

Бинауральная запись работает, повторяя то, как мы слышим звуковые волны в реальной жизни. Для этого вам понадобятся бинауральные микрофоны - по сути, пара микрофонов, разнесенных на ширину головы.

На самом деле, в одном из самых известных бинауральных микрофонов, Neumann KU 100, для размещения микрофонов используется настоящая манекен-голова.

Но это еще не все. Помните, как внешние уши фильтруют звуки, чтобы помочь пространственному восприятию? 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 за более доступные деньги (если только вы не хотите потратить кучу денег). Вот несколько из них, с которыми стоит ознакомиться.

Интеллектуальная гарнитура Sennheiser Ambeo

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 содержит всенаправленные микрофоны для захвата бинаурального звука.

Полученный звук может быть захвачен смартфоном, что позволит вам 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 на ушках, а не располагаются внутри них.

Левый и правый каналы этого бинаурального микрофона необходимо подключить к аудиоинтерфейсу для захвата звука. Модель SP15C подключается не к XLR, а к USB-C, что позволяет напрямую соединяться со смартфонами и планшетами.

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 удобство крепления этих микрофонов делают их идеальными для видеографов и звукорежиссеров, которые хотят снимать 3D-звук. Цены начинаются от 400 долларов и доходят до 2000 долларов.

Neumann KU 100

Дедушка бинауральных микрофонов Neumann KU 100 оснащен двумя всенаправленными конденсаторными капсюлями, встроенными в искусственные "уши" с каждой стороны головы манекена.

Таким образом, слушатель может воспринимать звук так, как будто он слушает его своими собственными ушами в положении записи.

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

В чем разница между бинауральным и пространственным аудио?

Представьте себя сидящим на сцене в окружении четырех музыкантов, образующих четыре угла квадрата вокруг вас. Виолончель может находиться спереди слева от вас, кларнет - спереди справа, 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 звучала бы так же с точки зрения расположения инструментов.

Если бы вы, находясь на сцене, изменили свое положение при прослушивании, 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 слева и справа впереди соответственно.

Что такое бинауральные биты?

Это звуковая иллюзия, возникающая, когда в каждое ухо посылаются две слегка отличающиеся частоты, 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 снять стресс и улучшить концентрацию внимания.

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

Хотя наука не определилась, является ли это реальным феноменом или плацебо, бинауральные биения повсюду на YouTube, а сообщество ASMR продолжает развиваться.