3D zvuková technológia

Pravdupovediac, je veľmi zriedkavé nájsť niekoho, kto vo filmoch alebo hrách venuje osobitnú pozornosť zvuku. Nechápte ma zle, každý chce počuť kvalitný zvuk, ale veľa ľudí potrebuje iba základné informácie. Aj keď je to pochopiteľné: len málo ľudí je rozmaznaných pokročilými zvukovými schopnosťami, ak ich vôbec poznajú. Tento článok sa zameria na 3D zvuk.

Najskôr si ujasnime, prečo to potrebujete. Trojrozmerný zvuk vám umožní plne sa ponoriť do sveta filmovej alebo počítačovej hry, to znamená vytvoriť virtuálny efekt prítomnosti. To je pre bežný stereofónny zvuk neprístupné, pretože v tomto prípade sa poloha zdrojov zvuku určuje iba v jednej rovine. Všeobecne možno povedať, že hlavnou prekážkou pri vytváraní 3D zvuku je ľudské načúvacie zariadenie. Jeho dizajn, ako aj umiestnenie samotných uší po stranách hlavy sťažujú snímanie priestorového zvuku. Ani v skutočnom živote nedokážeme presne určiť polohu zdroja zvuku v priestore. Situáciu čiastočne podivne zhoršuje ľudské telo, ktoré tiež skresľuje zvuk.

Existuje niekoľko základných spôsobov vytvárania priestorového zvuku. Prvá sa volá Stereo Expansion. Spočíva v rozšírení poľa zvukového signálu a tiež v simulovaní zväčšenia vzdialenosti medzi jeho zdrojmi. Druhá metóda sa volá Pozičné 3D audio. Pri jeho použití je každý zvukový tok umiestnený určitým spôsobom v blízkosti poslucháča, aby sa vytvoril priestorový efekt. Posledná metóda sa nakoniec nazýva Virtual Surround Audio. Simuluje viac zdrojov zvuku, ako v skutočnosti robí. Rovnako ako dve predchádzajúce metódy, jej úlohou je „oklamať“ ľudský načúvací prístroj a presvedčiť ho, že zvuk pochádza zo zdrojov z určitých miest, kde v skutočnosti neexistujú.Virtual Sound Audio nepoužíva veľké množstvo takzvaných reproduktorov (doslova „reproduktory“): ich počet je zvyčajne obmedzený na jeden alebo dva.

Existuje niekoľko spôsobov, ako túto metódu použiť. Jeden z nich je založený na technológii HRTF (Head-Related Transfer Function, ktorá je popísaná nižšie). Stručne povedané, je určený na použitie predovšetkým so slúchadlami.

Nevýhodou tejto metódy je, že jej účinok v súčasnosti pocíti iba jedna osoba (opäť kvôli slúchadlám). Druhá metóda vytvárania priestorového zvuku spočíva v odraze zvukových lúčov od stien miestnosti, v ktorej sa nachádza poslucháč. V takom prípade nie je poskytnuté použitie slúchadiel, existujú však ďalšie ťažkosti. V prvom rade musí byť miestnosť prázdna, aby bola zaistená čistota zvuku. V opačnom prípade bude v dôsledku prítomnosti cudzích predmetov zvuk skreslený a poslucháč nebude cítiť rovnaké 3D.

Ako sme už povedali, hlavnou prekážkou pri vytváraní priestorového zvuku je štruktúra ľudského ucha. Filtrovaním (vrátane zmeny frekvencie a amplitúdy zvukového signálu) však môžete požadovaný efekt simulovať. Jedným z takýchto algoritmov je vyššie uvedený HRTF. Pri použití dôjde k určitým zmenám zvuku na ceste k načúvaciemu prístroju poslucháča. V závislosti od polohy zdroja je zvuk skreslený a potom ľudský mozog s prihliadnutím na zmenené parametre určí jeho polohu. Výsledkom je, že zvuk vychádzajúci z určitého bodu vo vesmíre sa simuluje pomocou zložitých výpočtov. Je zaujímavé, že HRTF závisí od polohy poslucháča a jeho hlavy v priestore. Vysoko kvalitný 3D zvuk dosiahnete pomocou HRTF cez slúchadlá, pretože sú upevnené na hlave.V prípade reproduktorov to býva ťažšie: od poslucháča sa vyžaduje určitá pozícia v priestore. Oblasť, v ktorej je 3D efekt simulovaný, sa nazýva Sweet Spot. Keď pôjdete za jej hranice, nebudete už môcť cítiť priestorový zvuk. Mimochodom, existuje algoritmus s názvom Transaural Cross-talk Cancellation (TCC), ktorý je zodpovedný za výpočty kompenzácie (inými slovami, zlepšenie zvuku) na základe polohy poslucháča vzhľadom na zdroje zvuku.vylepšenie zvuku) na základe polohy počúvania vo vzťahu k zdrojom zvuku.vylepšenie zvuku) na základe polohy počúvania vo vzťahu k zdrojom zvuku.

Na softvérovej úrovni je priestorový zvuk opísaný komponentom DirectX Audio v rozhraní Microsoft DirectX API. Metódy vytvárania priestorového zvuku boli vyvinuté už veľmi dávno a za posledný čas sa dramaticky nezmenili. Simulácia 3D efektu je zložitá: je treba brať do úvahy toľko parametrov. Nič však nie je nemožné. Výskum v tejto oblasti sa nezastaví ani minútu. V blízkej budúcnosti určite uvidíme a počujeme nový inovatívny vývoj.

TECHNOLÓGIE V TECHNOLÓGIÁCH

V dnešnej dobe nájdete veľa technológií, ktoré využívajú zvukový efekt 3D. Názov Dolby Digital, ktorý sa skrýva za systémom priestorového zvuku, určite poznáte. Jeho funkčnosť je založená na algoritme MDCT (Modified Discrete Cosine Transform). Je tiež zaujímavé, že pri používaní technológie Dolby Digital sa odstránia zvuky, ktoré nepočuje osoba na pozadí ostatných. Ďalšou technológiou priestorového zvuku je Aureal3D. Simuluje 3D efekt s dvoma reproduktormi a využíva algoritmus Wavetracing. Na základe ich odrazu od objektov v prostredí počíta v reálnom čase cesty šírenia zvukových vĺn. Spoločnosť Creative nestála bokom so svojim vývojom EAX. EAX modeluje objekty v 3D priestore a pracuje tiež s reverbovým efektom. Funkciou tejto technológie ježe to nefunguje v reálnom čase.

POČUJÚ AJ Figuríny

Pravdepodobne by vás zaujímalo, odkiaľ pochádzajú preformy algoritmu HRTF. Súbor jeho knižníc bol vytvorený pomocou sluchovej figuríny s názvom KEMAR (Knowles Electronics Mannequin For Acoustic Research). Do uší figuríny boli nainštalované mikrofóny, ktoré zaznamenávali zvuk zo zdrojov okolo neho. Záznamom bol zvuk, ktorý sa do figuríny dostal so zohľadnením všetkých zmien. Predvoľby algoritmov boli vytvorené kombináciou zvuku prijímaného mikrofónmi a nespracovaných údajov.