Бинауральное аудио – что это: технология будущего, психоакустический эффект, пунктик аудиофилов или просто реалистичное звучание?
В двух словах, бинауральное аудио - это способ пространственной передачи звука именно так, как слышит его человек, с особенностями строения ушных раковин, головы и т.д. Непонятно? Тогда давайте глубже разберемся в теме бинауральное аудио, как его записывать, слушать и применять.
Термин «бинауральный» - это составное слово от английских слов «два» и «ухо». То есть, условно можно сказать, что бинауральный звук – это звук, воспринимаемый обоими ушами. «Но ведь это любой звук, который мы слышим» - скажете вы и будете абсолютно правы. Да, мы воспринимаем звуки двумя ушами, причем каждый человек воспринимает их по-разному, что связано с особенностями строения ушных раковин, внутреннего уха и даже различными формами головы. Но это естественные звуки, которые исходят из источника, определенным образом расположенного относительно наших ушей, что и является определяющей особенностью бинаурального аудио: оно учитывает способности нашего слуха определять местоположение источника звука по акустическим особенностям улавливаемых звуковых волн.
Под бинауральным аудио можно понимать такой способ записи звука, который имитирует улавливание звуковых волн человеческими ушами. При прослушивании такого аудио, создается ощущение, что вы погружены в акустическую среду, где источники звука могут находиться в любом месте относительно слушателя.
Особенностью бинаурального аудио является то, что оно создается с помощью специальных микрофонов и должно прослушиваться исключительно в стереонаушниках. Но подробнее об этом расскажем позже.
Многие из вас встречались в своей жизни с объемным звуком: в театрах, кинотеатрах, домашних кинотеатрах и т.д. Для эффекта объемности динамики располагают в различных частях помещения, создавая «звук вокруг» и ощущения погружения в среду.
Эффект от прослушивания бинаурального аудио немного другой, как и способ его записи. Дело в том, что бинауральное аудио записывается практически так же, как и реальные звуки, улавливаемые нашими двумя ушами, поэтому для этого требуются всего два аудиоканала. При прослушивании такого аудио звук воспроизводится и воспринимается нашими ушами так, как он был бы реально услышан в конкретной обстановке, а не записан и воспроизведен для интерпретации нашим мозгом.
Давайте подробней разберемся в том, как человеческие уши улавливают звуки и помогают ориентироваться в пространстве.
Из физики и математики мы знаем, что время прохождения сигнала зависит от расстояния до него. Таким образом, наш мозг, анализируя разность во времени поступающих звуковых сигналов в правое и левое ухо, может определять примерное местоположение источников звука относительно нашей головы. Любая, даже самая незначительная разница во времени помогает понять нам, где находится источник звука: справа или слева от нас и насколько далеко. Эволюционно так сложилось, что мы можем определять местоположение звуков, видимо, это нужно было когда-то для выживания.
Если вспомнить основы анатомии, то человеческое ухо состоит из наружного, среднего и внутреннего. Наружное ухо в виде ушной раковины с различными складками и кожными завитками фильтрует звук сложным образом, поэтому каждый человек слышит один и тот же звук по-разному. Это связано с различиями в форме и размере головы, а также в уникальности отдельно взятой пары ушей.
С учетом сложности и уникальности слуховой системы человека, нельзя создать бинауральную запись аудио только лишь при помощи пары микрофонов. Но воссоздать этот эффект всё же возможно, просто микрофоны должны быть особенными.
Технология бинауральной звукозаписи использует стереофонический двухканальный формат, учитывая весь спектр отражений звука от головы и его искажение в ушной раковине. Эти факторы, влияющие на звук, называются HRTF (функция моделирования восприятия звука или передаточная функция головы) и основаны на знаниях в области психоакустики.
Для записи бинаурального аудио можно использовать два метода. Первый заключается в использовании специальной пары микрофонов, имитирующих человеческие уши. Помимо микрофонных капсюлей, в конструкцию микрофона включены эмуляторы ушных раковин, расположенные на том же расстоянии друг от друга, что и у человека. Они могут представлять собой силиконовые уши, которые окрашивают записываемый звук, фиксируя местоположение источника звука и акустику помещения.
Вторым способом является использование манекена человеческой головы с моделями ушных раковин, в которые вмонтированы микрофоны.
Бинауральные микрофоны используются для записи звука с повышенной точностью и реализмом. Они работают, имитируя акустическую передаточную функцию человеческой головы, которая действует как естественный фильтр для звука. Это достигается с помощью форм для ушей или накладных наушников, которые помогают микрофону точно определить, откуда исходит звук.
Записанный звук затем сохраняется в виде стереофайла, что позволяет воспроизводить звук с исключительной детализацией и глубиной. Бинауральные микрофоны особенно полезны для записи звука в кино, видеоиграх и других приложениях, где важно точное воспроизведение звука.
Отметим лишь некоторые модели микрофонов, которые не стоят как крыло от боинга, но решают задачи записи бинаурального аудио.
Это, пожалуй, наиболее доступный вариант для записи собственных бинауральных аудио. Гарнитура представляет собой насадки, которые надеваются на уши, подобно слуховым аппаратам или внутриушным мониторам, имеют встроенные всенаправленные микрофоны для захвата объемного звука.
При этом звук может передаваться сразу в смартфон или планшет, для создания, например, видеороликов со стереозаписью в 3D-звуке.
Внешне, данный микрофон выглядит как накладки с микрофонами, которые нависают около ушных раковин. Для захвата и записи звука, левый и правый каналы микрофона необходимо подключить к аудиоинтерфейсу.
Устройство также способно передавать звук на смартфон или планшет, благодаря наличию разъема USB-C.
Это уже профессиональные микрофоны, которые дополняются силиконовыми ушами для точного воссоздания человеческого восприятия звука.
Размер и возможность крепления этих микрофонов делает их идеальными для видеографов или звукооператоров, желающих снимать 3D-звук.
Данный микрофон можно назвать ветераном среди бинауральных микрофонов. Он имеет два всенаправленных конденсаторных капсюля, которые вмонтированы встроенных в искусственные «уши», расположенные по обе стороны от головы манекена.
Данный микрофон широко используется для трансляции радиодрам на BBC.
Главная особенность прослушивания бинаурального аудио – это обязательное использование наушников, причем стерео. Прослушивание бинаурального аудио, например, через мониторы не имеет смысла, так как сигналы, предназначенные для правого и левого уха, смешиваются, а значит бинауральный эффект пропадает. Более того, к акустике помещения, которое оказало свое влияние при звукозаписи, добавляется акустика помещения при прослушивании, что тоже искажает финальную звуковую картину. То есть, технология воспроизведения бинаурального аудио возможна только при точном позиционировании источника звука напротив уха с помощью стерео наушников.
Бинауральное видео помогает реалистичнее воспринимать картинку, именно поэтому оно используется, как правило, в кинематографе и в компьютерных играх.
Также эффективно применение бинауральных записей в иммерсивных системах, чтобы максимально натурально передать, например, звучание леса, моря или симфонического оркестра. Так, с помощью бинаурального аудио записывают звуковой контент для особой методики релаксации АСМР (ASMR - Autonomous Sensory Meridian Response, автономная сенсорная меридиональная реакция).
Масштабы популярности бинаурального аудио напрямую зависят от совершенствования технологий звукозаписи. В настоящее время можно заметить стремительное развитие инновационных звуковых DSP процессоров (бинауральных и бифонических), что может повлечь за собой развитие и широкое применения бинауральных аудиозаписей.