Как сделать эффект 3d звука

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 13.09.2024

Большинство современных дешёвых и не очень звуковоспроизводящих устройств включая звуковые карты для персональных мультимедиа компьютеров позволяют воспроизводить звук в режиме “3D Sound” или “Suround”, что можно перевести как “объёмный звук”.

Что же это такое и для чего это нужно? Системы объёмного воспроизведения звука были разработаны потому, что качество звучания, реализуемое обычной стереофонической системой или головными телефонами, перестало удовлетворять взыскательных слушателей. Хотя стерео системы и создают эффект пространственного звучания за счет синтеза панорамы мнимых источников звука (МИЗ) между двумя громковорителями (рис. 1), все же стереозвучание имеет существенный недостаток. Стереопанорама получается плоской и ограничена углом между направлениями на громкоговорители.

Такое звучание в значительной степени лишено естественности, свойственной тому, что достигается в реальном звуковом поле, когда человек способен воспринимать реальные источники практически со всех направлений как в горизонтальной так и в вертикальной плоскостях и оценивать, хотя порой и с ошибками, расстояние до источников звука.

Считается, что восприятие звуков с разных направлений и расстояний имеет важное значение не только как факт их пространственного расположения. Оно создаёт у слушателя ощущение звучащего объёма (трёхмерного звукового поля), существенно обогащает тембры музыкальных инструментов и голосов, восстанавливая реверберационный процесс, свойственный первичному помещению (концерному залу). Обычная стереофония создаёт эффект пространственного звучания в очень ограниченной области перед слушателем, не позволяет в полной мере выявить названные особенности восприятия звуков в реальном звуковом поле и, следовательно, снижает качество звучания.

Квадрофонические системы также не обеспечивают полную имитацию реального звукового поля. Во-первых, при квадрофонии не получается круговая стереопанорама - слушатель ощущает обычную стерео панораму перед собой и заднюю стерео панораму сзади себя. Во-вторых, все мнимые источники звука располагаются в одной плоскости и на линии между динамиками, т.е. нет глубины и нет, собственно, 3-го измерения и трёхмерного объемного звучания (Рис. 2).

Головные стерео телефоны также не позволяют получить естественное звучание воспроизводимой фонограммы. Дело в том, что возникающее при этом впечатление бесконечной ширины стереобазы и четкая локализация звукового изображения внутри головы слушателя не могут удовлетворить требовательных меломанов. Для устранения эффекта локализации звука внутри головы применяются схемы подобные приведенной на Рис. 3.

Здесь сигналы левого и правого каналов через входные устройства А1 и А2 поступают соответственно на делители напряжения А3 и А6 и на входы перекрестных каналов, состоящих из линий задержки (ЛЗ) А4, А5, согласующих устройств А8, А9 и фильтров нижних частот (ФНЧ) Z1, Z2. С делителей А3, А6 сигналы подаются на корректоры АЧХ А7 и А10 и далее - на один из входов сумматоров, а с них - на входы усилителей мощности для стереотелефонов. Таким образом, на выходе каждого канала формируется сигнал, состоящий из ослабленного и скорректированного сигнала своего канала и задержанного и соответствующим образом скорректированного сигнала другого канала.

Наиболее совершенный метод имитации реального трёхмерного звукового поля это Бинауральная передача звука . Бинауральный метод состоит в том, что звуковая информация воспринимается микрофонами, размещёнными в ушных раковинах человека или “искусственной головы” - модели, симулирующей слуховое восприятие человека. Сигналы, поступающие с каждого микрофона, усиливаются раздельными усилителями низкой частоты и воспроизводятся стереотелефонами. В идеале такая система позволяет создать полную иллюзию естественного звучания.

При воспроизведении бинаурального сигнала через звуковые колонки из-за попадания сигнала правого канала в левое ухо слушателя и наоборот возникают перекрёстные искажения, в конечном счёте сводящие на нет все преимущества бинаурального звуковоспроизведения. Указанные недостатки в значительной мере удаётся устранить с помощью специального устройства обработки звуковых сигналов, позволяющего получить бинауральный эффект при прослушивании бинауральной записи через колонки. Такие устройства получили название бифонических процессоров. Запись производится с микрофонов, расположенных в искусственной голове, а воспроизводится после обработки бифоническим процессором, в котором точно рассчитанная величина сфазированного, задержанного и скорректированного по частоте сигнала левого канала вычитается из сигнала правого канала и наоборот. Структурная схема бифонического процессора, впервые разработанного фирмой JVC, показана на рис. 4.

Он состоит из усилителей сигналов левого и правого каналов А1, А2, усиливающих сигналы с микрофонов, установленных в искусственной голове А0, линий задержки D1, D2, фазовращающих устройств U1, U2 и сумматоров Е1, Е2. После обработки бифоническим процессором сигналы, приходящие из колонок в уши слушателя суммируются так, что левое ухо слышит только сигналы левого канала, а правое - правого канала. Таким образом, можно сказать, что бифонический эффект подобен бинауральному и отличается от него только способом воспроизведения бинауральной записи.

И хотя площадь, где он отчётливо проявляется, невелика, зато, находясь в её пределах, слушатель может иметь представление о расстоянии до источников звука и их взаимном расположении в пространстве в момент записи, чего не удаётся достигнуть при стереофоническом звуковоспроизведении, дающем представление только о расположении источников звука на линии между звуковыми колонками. Другое интересное свойство бифонического процессора - это возможность расширения с его помощью стереобазы обычных стереофонических записей.

Именно это обычно и имеется ввиду под “3DSound”. А если сиcтема позволяет увеличить мнимый угол между направлениями на звуковые колонки (Рис.1) до 180 градусов, то такую систему называют “Suround” и создаваемая звуковая панорама для неё будет такой же как при прослушивании на стереотелефоны, но без концентрации мнимых источников звука внутри головы слушателя. Конечно, бифонический процессор может быть реализован чисто программными методами с использованием методов цифровой обработки сигналов в реальном времени.

Noise Makers - Binauralizer Studio 1.0 VST, AAX x64 - плагин для создания 3D аудио

Получите 3D-миксы в наушниках. Binauralizer Studio - это плагин пространственного звука для преобразования дорожек объемного звучания (до 22,2) в бинауральное 3D-аудио.

Noise Makers - Ambi Bundle HD 1.4 VST, AAX x64 - плагин для создания 3D аудио

Полный комплект инструментария для создания 3D-аудио-сцен за минуту, готовый к встраиванию в панорамное видео и к захватывающему опыту.

NuGen Audio - Halo Upmix 1.5.1.0 VST, VST3, AAX x64 - стерео расширитель, плагин для создания 3D аудио

Виртуальный преобразователь двухканального сигнала в формат 5.1 или 7.1. Если ваша цель, аккуратно извлеченные и расширенные звуковые ландшафты

Plugin Alliance & Dear Reality - dearVR Pro v1.4.1 VST, VST3, AXX x86 x64 R2R - плагин для создания 3D аудио

Теперь, впервые, их сундук с сокровищами пространственной обработки стал доступен в виде универсального плагина для вашей DAW: dearVR pro.

Plugin Alliance & Dear Reality - dearVR music 1.4.1 VST, VST3, AAX x86 x64 R2R - плагин для создания 3D аудио

Большинство людей, вероятно, слушают ваши миксы в наушниках. Это идеальная вещь для того, чтобы поразить их музыкой в 3D - если бы только плагин мог это сделать.

Noise Makers - Bundle Plugin VST, AAX x64 (NO INSTALL, SymLink Installer) [24.12.2018] - плагин для создания 3D аудио

Noise Makers - Ambi Bundle HD 1.2 VST, AAX x64 - плагин для создания 3D аудио

Dear Reality - dearVR Pro v1.2.0 VST, VST3, AXX x86 x64 - плагин для создания 3D аудио

Все инструменты, необходимые для создания потрясающего, захватывающего 3D-звука для виртуальной реальности (VR) и видеороликов с расширенной реальностью (AR), фильмов и игр

Plugin Alliance & Dear Reality - dearVR pro 1.2.2 VST, VST3, AAX x86 x64 - плагин для создания 3D аудио

Современные алгоритмы компании Dear Reality были основой трехмерного аудиопроизводства в течение многих лет.

В начале 90х, мне еще юнцу в области электроники и звука попала в руки эта книжка, и зародила во мне юношеские идеи, которые на долгие годы я был вынужден отложить пылиться на полку до поры до времени.

Ибо в те далекие годы я понимал, что реализация подобных идей мне не по силам и тем более не по карману. Проходили годы, менялись и развивались технологии, а юношеская мечта всегда остается мечтой хоть и давно заброшенной на пыльной полке. Теперь, четверть века спустя, я решил возродить некогда заброшенную юношескую идею, сделать из своей сказки нечто осязаемое. Ибо теперь я могу реализовать то, что тогда, было мне не под силу и не по карману.

Объемный звук и его развитие

С времен изобретения фоноавтографа Эдуаром Леоном Скоттом де Мартенвилем в 1857 году многие годы цивилизация наслаждалась монофонческими записями на грампластинках, до 1930-х годов пока в филадельфийской Академии музыки не появилась на свет первая стерео запись на восковой диске. Теперь мы не просто слышали музыку, но и ощущали эффект присутствия.

Шли годы и стерео перешло с грампластинок на магнитные ленты, а с появлением цифровых технологий стерео успешно перешло на CD. И последний известный многим прорыв в области звуковоспроизведения произошел с появлением на свет DVD и домашних кинотеатров, и за многие годы развития звуковоспроизведения мы перешли от монофонии и стерео к объемному звуку.

За многие годы звуковоспроизведение пошло в сторону увеличения каналов, разделяя звук на НЧ, СЧ, ВЧ и создание многополосных акустических стерео систем, а также создание сабвуферов как отдельного класса, и привычное 2.0 переродилось в 2.1.

Давайте остановимся и подумаем

На основе этой теории основаны все разработки известные как Dolby Stereo, Dolby Digital, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby TrueHD и так далее, а также разработки других не менее именитых компаний Dolby Laboratories.

Но есть один парадокс, о котором, никто из сторонников бинауральной теории не задумывается, и он из области геометрии.

На основании двух точек вы сможете создать только отрезок или линию, но никак не сможете создать ни плоскость, ни тем более объемную фигуру.

На основании трех и более точек вы можете создать простейшую фигуру и плоскость, а простейшую объемную фигуру можно создать только на основании минимум четырех и более точек. Это неоспоримо как 2х2=4. Именно поэтому я в корне не согласен с бинауральной теорией, так как она не способна посредством двух точек восприятия объяснить то, что реально слышит и воспринимает человек.

Я не медик и не физиолог, я не могу объяснить, как на самом деле работает наше восприятие звуков. И даже те, кто считает, что они знаю все об этом, ошибаются.

Постараюсь объяснить свою точку зрения примитивно и на пальцах, посредством эксперимента над самим собой, который может повторить любой желающий. Для этого нам понадобится любое место, наполненное различными звуками, в городе или на природе, промзоне или офисе совершенно безразлично. А теперь предлагаю просто расслабиться, закрыть глаза и просто слушать, оставаясь не подвижно.

Несколько минут послушать все и вся, что происходит вокруг, все шумы и звуки. Попробуйте ничего не делая послушать все окружающие звуки и определить, откуда они исходят. Не открывая глаз, повернитесь в одну сторону, потом в другую, пошаркайте ногами. Не меняя положения головы, поднимите руки пощелкайте пальцами, левой, правой, на разных уровнях и перед собой. Попытайтесь мысленно определить, откуда какой звук исходит. Не получилось с первого раза, попробуйте еще раз.

Любой человек, не страдающий серьезными проблемами со слухом, способен определять в трехмерном пространстве источники звука и их положение в этом самом трехмерном пространстве. Любой человек может определять направление источника звука не только слева или справа, но и спереди или сзади, сверху или снизу.

Такими нас сделала природа, наше восприятие звуков превосходно работает в трехмерном пространстве и бинауральная теория не в состоянии этого объяснить посредством двух точек и фазовых смещений. Мы воспринимаем звуки более чем двумя точками, иначе, мы не могли бы определять направление звука в трехмерном пространстве.

А теперь посмотрите на знакомые нам системы звуковоспроизведения.

Все эти системы не являются системами объемного звучания, ибо это плоскости, и все звуковые эффекты здесь возможны только в пределах плоскости, сколько бы каналов воспроизведения мы не добавляли. Все что весь мир и вы считали объемных звуком это обман, спецэффект и не более того. А чтобы создать реальную объемную систему звуковоспроизведения мы должны выйти за пределы плоскости к реально объемному пространству.

В лихие 90-е реализация такой системы для меня была попросту не достижимой. Тогда не было в доступности многоканальных систем, за исключением студийных многодорожечных о которых, простой сельский парень мог даже и не мечтать. Именно поэтому свою идею объемной звукозаписи я вынужден был положить пылиться на полку.

Возрождение из пыли

Спустя годы, когда у многих уже есть компьютеры, домашние кинотеатры с системой 5.1. Все считают это крутым объемным звуком, а у меня все это вызывает ухмылку. Все последние годы я смотрю и удивляюсь, прошло столько лет, а никто так и не пришел к этому простому геометрическому решению. Тогда четверть века назад у меня были достаточно веские причины положить свою идею пылиться на полке. Теперь во времена компьютерного бума, я нашел возможность довести свою идею до конца.

Первое, с чем я столкнулся, это то что до сих пор все фонограммы пишутся на студиях в обычном стерео режиме, а все остальное это только спецэффекты и не более того. Значит для этого, мне нужно самому записывать свои многоканальные фонограммы.

Но оказалось, что все звуковые карты 5.1 и 7.1 хоть и могу воспроизводить многоканальный звук, записывать могут только обычное стерео, а производить звукозапись с нескольких звуковых карт проблематично.

Пришлось искать нужное в среде профессионального многоканального звукозаписывающего оборудования. Многие годы такое оборудование было и остается не по карману любителю экспериментатору, но времена меняются, и появляется то, что уже по карману. Alesis io26 и MOTU UltraLite доступные решения для многоканальной записи, о которых когда-то я мог только мечтать.

Как реализовать?

Теперь я реально могу записать и воспроизвести 8 каналов звука, но остается вопрос как это делать. К тому же, это надо сделать с некоторой совместимостью с уже существующими форматами и стандартами записи и воспроизведения. Наиболее подходящий для этих целей формат ANSI/CEA-863-A, который позволит использовать для воспроизведения уже распространенные звуковые карты формата 7.1.

Система воспроизведения

Построена по схеме схожей с обычными аудио ресиверами и расширена до 8 каналов.

Экспериментальный образец собран в корпусе от микшера Fostex 2016.

Выходной каскад собран на бюджетных китайских PAM8610, так как 5-10W достаточно для экспериментов.

Справа входной фильтр питания. Слева изолированный DC-DC преобразователь для питания операционных усилителей.

3D регулятор баланса

Типичную схему регулировки баланса между каналами пришлось также модернизировать. За основу берется 4х-канальная схема, широко используемая в автозвуке, и преобразуется в трехмерную, где средние точки всех плоскостей сходятся на одну землю.

Собирается по этой схеме:

В результате получился вот такой модуль. Для того чтобы его собрать пришлось обзавестись токарным станком и выточить некоторые детали самому.

Блок коммутации

Изначально он задумывался для унификации с обычными системами и возможности воспроизведения обычных форматов 2.0 и 5.1 в пределах моей трехмерной 8и канальной модели.

Как видно по схеме блок имеет 4 режима коммутации каналов.

Выглядит этот модуль пока так и со временем будет к нему добавлена обвязка для совместимости с другими форматами. Также со временем будет добавлен выход на внешний усилитель.

Система записи

Теперь остается записать живой звук в нужном нам формате, для того чтобы все это ожило и дало ожидаемый эффект. В основе мобильной системы записи я использую MOTU Ultralite mk2, в стационаре Terratek EWS88MT. В качестве ПО бесплатный Audacity.

Моя первая модель 3D микрофона к моему сожалению дала результат далекий от ожидаемого.

Одно дело собрать 8 микрофонов в некую конструкцию, совсем другое, изолировать микрофоны друг от друга, заставить каждый из микрофонов слышать только свою зону и не слышать ничего другого. Иначе для получения нужного эффекта при воспроизведении записанный звук припрется подвергнуть цифровой обработке, а это добавит еще дополнительные проблемы с разработкой своего собственного софта.

И вот тут у меня прогресс затягивается, готовых фонограмм в подобном формате в мире пока не существует, записать подобную фонограмму с достаточным качеством тоже проблематично, остается и дальше заниматься изысканиями.

P.S. Пока я делал свой блок воспроизведения, в Германии компания Microtech Gefell уже сделала микрофонную систему для 3D записи M Cube

Для тех кому это будет интересно

Желающие собрать подобную систему могут использовать более простую схему без блока коммутации режимов и регулятора баланса каналов.

Ресиверы 5.1 и 7.1 тоже не подойдут, так как у них не все каналы имеют одинаковую АЧХ и встроенные DTS процессоры будут только мешать. К звуковым картам особых требований нет, так как почти все карты даже на низкочастотный выход для сабвуфера выдают полный частотный диапазон (проверял лично), но вполне возможно, что для некоторых продвинутых карт придется принудительно отключать все программные фильтры и DTS обработчики, чтобы они не мешали.

Для проверки системы могу предложить свои тестовые семплы в WAV формате, которые без проблем воспроизводятся как Media Player Classic так и всеми известным в Windows Media Player.

Себя я не считаю специалистом по звукозаписи и созданию спецэффектов и приму любую помощь в создании фонограмм в таком многоканальном формате. И для тех, кто отважится заниматься самостоятельно созданием фонограмм в таком формате, могу дать некоторые рекомендаций по настройке системы.

Andrey A Kireev ( Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ) 2020 год.

Ангел Бэби Новые серии - Игра окончена (29 серия) Поучительные мультики для детей

Когда мы думаем о объемном звучании, мы обычно думаем о настройке с несколькими динамиками. Однако существуют программные методы достижения подобного эффекта. Virtual Surround Sound - это программный метод создания эффекта направленности при воспроизведении звука.

Это позволяет создавать впечатляющие звуки от устройств с простыми настройками колонок, таких как телефоны и планшеты.

Устройства Android не являются исключением, и некоторые телефоны, такие как Samsung Galaxy S, даже поставляются с функцией объемного звучания.

Это довольно интригующе, но как это работает, и как вы можете включить его на своем телефоне Android?

Также прочитайте: Как связать смартфоны и планшеты для создания единого динамика объемного звучания

Как работает виртуальный объемный звук

Чтобы лучше понять виртуальный объемный звук, полезно посмотреть, как работает обычный стереозвук. Стереозвук состоит из левого и правого аудиоканала. Стереозвук дает некоторое ощущение направленности из-за различий в громкости между двумя каналами.

Представьте, что вы на концерте, слева от вас гитарист, а справа - певец. Ваши уши заметят разницу в объеме, исходящую от обоих людей. Стереозвук повторяет это.

Виртуальный объемный звук работает, заставляя ваш мозг думать, что источник звука идет с разных направлений, когда он фактически воспроизводится только через левый и правый аудиоканалы.

В то время как стереозвук использует разницу в громкости, основанную на расположении источника звука, для создания ощущения направленности, виртуальный объемный звук идет дальше, вводя задержку в воспроизведении источника звука.

Возвращаясь к примеру с концертом, если гитарист ближе к вам, вы услышите его левым ухом, прежде чем услышите певца правым ухом.

Виртуальная настройка объемного звучания работает путем введения задержки между левым и правым каналами аудиоисточника, чтобы имитировать это. Наш мозг может обрабатывать такую задержку практически мгновенно в реальной ситуации, и это то, что позволяет нам точно определять местоположение звуков, которые мы слышим.

Путем написания умного программного обеспечения, которое вводит задержку между левым и правым каналами, можно создать ощущение разнонаправленного звука.

Вам нужно будет использовать стереонаушники или настроить стереодинамики, чтобы использовать виртуальный объемный звук, поскольку он зависит от левого / правого стереофонического аудиовыхода.

Как получить виртуальный объемный звук на вашем Android устройстве

Если у вас нет устройства Samsung Galaxy S, вам все еще не повезло. Установите приложение Noozxoide EIZO-rewire ™ PRO, и вы сможете получить виртуальный объемный звук на своем устройстве.

Загрузить Noozxoide EIZO-rewire ™ PRO

Когда вы включаете различные опции, которые предоставляет Noozxoide EIZO-rewire ™ PRO, это влияет на аудиовыход во всей системе. Просто установите его и включите нужные параметры, и вы услышите разницу при воспроизведении аудиоисточника.

При открытии приложения вам сначала нужно будет выбрать тип колонок, которые вы будете использовать. Выберите линейный выход для наушников, звуковых панелей и динамиков, встроенный для встроенных динамиков, звуковых панелей и выходов HDMI или беспроводной для наушников, звуковых панелей или динамиков Bluetooth.

После выбора типа динамика, который вы будете использовать, опция, которая фактически включает виртуальный объемный звук, называется Create VSUR на практическом мониторе в подразделе NOOZXOIDE LogicSurroundES .

Вы также сможете выбрать тип помещения, в котором вы хотите воспроизвести звук. Существует опция Focus, которая предназначена для ближнего опыта. Есть также 2 варианта студии и 2 варианта Live.

Есть также несколько других опций для настройки воспроизведения аудио в подразделах NOOZXOIDE Balance XEQ и NOOZXOIDE Psychoacoustics II.

Почему стоит попробовать виртуальный объемный звук

Виртуальный объемный звук может звучать не так хорошо, как настоящий объемный звук, но это определенно изящная уловка, которая улучшит ваши впечатления от прослушивания во время игр и просмотра фильмов на устройстве Android. Поскольку мы уже проводим так много времени с нашими мобильными устройствами, стоит попробовать улучшить воспроизведение звука, чтобы получить наилучшие впечатления.

Как включить объемный звук Windows Sonic в Windows

Windows 10 v1703 позволяет вам устанавливать звук Windows Sonic для наушников в качестве формата пространственного звука вашего выбор. Узнайте, как это сделать.

Как отключить звук или отключить звук в автоматическом воспроизведении Видео на любом веб-сайте

Если вы хотите автоматически воспроизводить видео но хотите отключить звук на любом веб-сайте, включая Facebook, при использовании браузера Chrome или Firefox, вы можете использовать это расширение.

В Windows 10/8/7 отсутствует звук или звук

Читайте также: