什么是双耳音频及其工作原理?

什么是双耳音频及其工作原理? 什么是双耳音频及其工作原理?

单声道立体声环绕声空间音频双耳音频听众可以通过各种不同的方式体验音频。

在这篇文章中,我们将介绍双耳音频的所有内容;它的工作原理、空间音频和双耳音频的区别、如何制作自己的双耳录音等。

戴上您最喜欢的耳机,尽情享受声音吧。

定义究竟什么是双耳音频?

根据Merriam-Webster的解释,"双耳 "的真正定义是:两只或两只耳朵的,与之有关的,或涉及两只或两只耳朵的。

因此,如果从字面上理解,你所体验到的一切都是双耳音频。

双声道 "一词在 20 世纪 50 年代被唱片业用作立体声音频的营销手段,这也是造成混淆的原因之一。从技术上讲,他们并没有撒谎,但无论你对大公司有什么看法,这个词已经过时了。

如今,当人们谈论双耳音频时,他们指的是一种模仿人耳捕捉声波的特定音频录制方式。

通过使用这种技术,声音被置于三维空间中,给听众带来身临其境的体验。双耳音频将听者置于录音位置的中心,为他们创造了一个 360° 的美妙音效气泡。

不过,如果通过扬声器播放双耳音频,神奇的效果就不会出现。要想获得完整的双耳效果,您需要佩戴立体声耳机,在耳机中,左右声道以与人类听觉相同的方式被隔离开来。

双耳音频是一种新奇的 Meta 事物吗?

当然不是。早在扎克伯格的父亲还在襁褓中的时候,法国工程师兼发明家克莱芒-阿德(Clément Ader)就在 19 世纪末制造出了第一台双耳设备。这些最早的双耳音频实验被用于通过巴黎的电话系统传输歌剧和戏剧表演。

舞台上麦克风的位置和用户佩戴的特制耳机在舞台的立体声声场中再现了演员的声音。

由于捕捉双耳音频所需的设备成本过高,而且必须佩戴一副耳机才能重现这种效果,因此双耳音频退居幕后。

不过,随着技术越来越便宜,耳机的使用也越来越普及,双耳音频开始卷土重来。

双耳音频基本上就是耳机环绕声吗?

在电影和电视领域,音响设计师和音响工程师使用环绕声,通过房间或影院周围不同位置的扬声器传送音频,让观众置身于空间之中。

换句话说,5.1 混音中的音频被人为地放置在空间中,以产生身临其境的效果。

另一方面,双耳音频的记录方式与我们的双耳捕捉真实世界声音的方式基本相同(稍后详述)。而且,它只需要两个音频通道就能编织出神奇的效果。

因此,在双耳音频体验中,声波是以 "听到 "的相同方式再现的,而不是人为地让我们的大脑去解读。

杜比全景声(Dolby Atmos)等用于电影的 360° 音频技术利用双耳模拟技术将 360 原声带转换为耳机音效。

双耳音频如何工作?

为了更好地理解双耳音频的工作原理,我们必须了解人耳是如何捕捉声音的。

人脑能够通过计算信号分别到达左耳和右耳的时间差来定位来自周围的声音。即使是一毫秒的差异,也足以分辨出声源位于我们的右侧还是左侧。

但它超越了声音在我们左边还是右边的二维平面。您可能已经知道,人类的耳朵是由多个部分组成的,而外耳(即您头侧的那部分)由于其所有的褶皱和弯曲部分,能以复杂的方式过滤声音,从而使它变得像耳朵一样。

多亏了大自然的高科技系统,我们才能分辨出声源是在前方、后方、左右、上方还是下方。我相信你会同意,这是一种必不可少的生存机制。

更复杂的是,我们的听力会受到头部大小和形状的影响,这种声学效应被称为 "头部相关传递函数"。此外,我们的耳朵是独一无二的,因此没有两个人会以完全相同的方式体验声音。

鉴于人类听觉系统的复杂性,你不可能只用两个麦克风就能制作出双耳录音,这并不奇怪。不过,由于采用了一些先进的技术,我们有可能以我们在现实世界中感知音频的相同方式捕捉音频,重现身临其境的音频体验。

双耳音频录音是如何制作的?

双耳录音的原理是复制我们在现实生活中听到声波的方式。要做到这一点,你需要一些双耳麦克风--基本上是一对麦克风,以头部的宽度分开。

事实上,最受推崇的双耳麦克风之一 Neumann KU 100 就使用了一个真正的假头来承载麦克风。

但这还不是全部。还记得外耳是如何过滤声音以帮助空间感知的吗?真正的双耳麦克风需要模仿人类头部自然产生的与头部相关的传递函数声学奇才。这可以通过使用耳罩式耳机或耳形模具来实现。

这样设置双耳麦克风后,您就可以用耳朵捕捉声音,并将整个过程录制成一个简单的立体声文件。

双耳录音需要哪些麦克风?

曾几何时,一个双耳麦克风需要花费一大笔钱。如今,你可以用更实惠的价格买到它们(除非你想花大把钞票)。下面是几款值得一看的产品。

森海塞尔 Ambeo 智能耳机

https://en-us.sennheiser.com/in-ear-headphones-3d-audio-ambeo-smart-headset

森海塞尔的这款耳机是制作自己的双耳录音最经济实惠的选择。它的特点是耳塞可以套在耳朵上,就像助听器或耳内式监听器一样,里面装有全向麦克风,可以捕捉双耳声音。

由此产生的音频可被智能手机捕获,从而制作出具有 3D 立体声的视频。

Sonic Presence SP15 Pro 双耳麦克风

用于空间音频的 SonicPresence SP15 PRO 耳罩式 XLR 双耳麦克风:https://www.sonicpresence.com/

这些耳机看起来像耳塞,但由于里面装有小型麦克风,所以它们悬挂在耳塞上,而不是放在耳塞内。

这款双耳麦克风的左右声道需要插入音频接口才能捕捉声音。SP15C 型号的终端是 USB-C 连接,而不是 XLR,因此可以直接与智能手机和平板电脑连接。

3Dio Sound FS 系列

https://3diosound.com/products/free-space-binaural-microphone

3Dio 的 FS 系列产品让我们进入了专业领域。耳形模具有助于忠实再现声源,如同人耳所闻。

这些话筒的尺寸和可安装性使其成为摄像师或外景录音师捕捉 3D 音效的理想选择。起价 400 美元,最高可达 2000 美元。

诺伊曼 KU 100

https://www.neumann.com/en-en/products/microphones/ku-100/

作为双耳话筒的鼻祖,Neumann KU 100 在假人头两侧的人工 "耳朵 "中分别安装了两个全向电容式话筒。

通过这种方式,听众可以体验到如同在录音位置用自己的耳朵聆听声音一样的感觉。

Neumann KU 曾被匹兹堡新音乐合奏团用于现场表演,也是 BBC 广播剧的最爱。

双耳音频和空间音频有什么区别?

想象自己坐在舞台上,周围有四位音乐家,他们围成一个正方形的四个角。大提琴可能在你的左前方,单簧管在你的右前方,吉他在你的左后方,振动器(因为大家都喜欢打击乐)在你的右后方。

如果您对这种设置进行双耳录音,从乐器摆放的角度来看,听起来是一样的。

如果舞台上的你通过将自己的头转向左边或右边来改变聆听位置,那么乐器相对于你的位置就会发生变化。但在聆听双耳录音时左右移动并不会改变声音的位置。

然而,在空间音频中,音频会随着听众的头部移动。因此,如果上面的例子是在虚拟现实中,如果你转身面向相反的方向,振动器和吉他就会分别出现在左前方和右前方。

什么是双耳节拍?

这是一种音频错觉,当两个略有不同的频率分别传入两只耳朵时,会产生一种新的频率感知。例如,如果向左耳发送 440Hz 的频率,向右耳发送 450Hz 的频率,大脑就会产生 10Hz 的双耳节拍。

有人声称,双耳节拍可以影响大脑中的电信号,引起各种情绪亢奋状态。据称,你的大脑活动会与节拍的频率相匹配,从而增强脑电图的功率,为健康带来诸多益处,如有助于减轻压力和提高注意力。

双耳节拍还经常被用于 VR 和 AR 游戏中,以唤起自主感觉经络反应(ASMR)--一种对听觉刺激的生理反应(如脊柱颤抖)。

虽然科学界对这种现象是真实存在还是安慰剂尚无定论,但双耳节拍在 YouTube 上随处可见,而 ASMR 社区仍在不断壮大。

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