Минимальная нагрузка для Lehmann Audio Black Cube Linear?

[Khronos 1 002]

Поэтому вся «алхимия» феномена звучания «бинауральных» записей, сделанных специально для наушников, в добавлении этих задержек в другой канал с соответствующим уровнем, и ВСЕ. Это можно сделать как на стадии создания самой фонограммы, так и потом уже, при прослушивании непосредственно. То есть никаких специальных мер при записи применять совершенно необязательно, а значит такие фонограммы не более чем профанация сложившейся ситуации. Такие устройства давно есть, и их даже много, но все время возвращаешься назад к обычной стерео записи.

 

Мне кажется вы не очень знакомы с психоакустикой и механизмами работы слуха.

На счет бинауральнрых записей, послушай тестовый диск STAX. Бинауральная запись (настоящая) делается при помощи искуственной головы, по сути тоже самое, что измерение наушников, только вместо измерения записывается входной сигнал. Потом эту запись лучше прослушивывать в затычках, так как у искуственной головы уже есть ушная раковина. Можно просто поставить 2 микрофона и исключить влияние и искуственной ушной раковины. Реверберация помощения и есть то, что помогает определять высоту, расстояние и все остальное без этих эфектов говорить о какой-то сцене полный идиотизм. Если закрепить источник звука в воздухе далеко от земли, никто и никогда не определить до него расстояние, если он будет неподвижен. Тоже саоме происходит и в студии, инструменты записываются иногда несколькими микрофонами, но пишется каждый иструмент отдельно, никакой нформации о сцене нет и подавно, неоткуда ей просто взяться. Даже симфонические концерты уже стали записывать по такому же принципу.

[SPU 0]

LabAT

Задержки тут не при чем. Во-первых, бинауральные записи делаются, как уже сказали, на макете головы с конкретной формой ушей, а, во-вторых, из обычной записи жалкое подобие бинауральнуй можно сделать (и то очень трудно) только в одном случае: когда запись была ровно на два микрофона и абсолютно точно известно их положение в пространстве.

 

clubnewmen

У меня до сих пор лежит Diamond Monster MX300 на Aureal Vortex 2 Только, если мне не изменяет память, там было переключение режимов обработки: 4.0, 2.0, наушники, так что не все так просто. Вот в ней как раз применялся расчет звукового потока на основе примитивной модели головы. Жаль только производительность железки была низкая, поэтому модель головы использовалась весьма упрощенная.

[LabAT 56]

Khronos, SPU

 

У Вас обоих пока целый комплекс несостоявшихся знакомств, поэтому от развития подобных тем, лучше воздержаться.

Это трюки с «парихмахерами» записывают на искусственной голове.

Даже представить трудно, чтобы «МУЗЫКУ» так записывали. И сразу же противоречие, которое связать смостоятельно не смогли. Запись делается действительно для каждого инструмента в отдельности, для этого и нужны многоканальные записывающие системы, а уже потом все сводится в единое целое и только с искусственными реверберациями по усмотрению звукорежиссера.

Разница звучания АС и наушников, только в задержках и смешивании сигнала. На этом же устроена любая система многоканального воспроизведения, Dolby например. Секрет, какого именно распределения хранится каждым разработчиком, поэтому известно, что именно делается, но не известно в какой пропорции и какими конкретными задержками.

Для наушников сигнал левого канала нужно подать в правый канал с соответствующим ослаблением и задержкой равной прохождению звуковой волны от левого до правого уха, ведь левый канал от АС приводит сигнал к левому уху раньше, оно просто ближе. Точно так же и с правым каналом. На этом все техническое различие АС и наушников заканчивается в принципе. Если так организовать передачу сигнала, то никакого отличия звучания не будет, звук в наушниках уже не будет внутри головы. Это знают уже давно, и реализованных систем было предостаточно, но не пошли они в жизнь, большинство слушателей удовлетворено обычным положением для обычных стерео записей.

Психоакустика здесь как видно совсем не причем, так что совать ее во все дыры, не годится.

[Konev 1]

LabAT

Все сложнее.

Даже гипотетически, одна пара АС в идеальном помещении никогда не сможет передать 3D направление на звук. Сцена от колонок всегда плоская!

 

Просто подмешать один канал в другой- слишком просто, т.к. когда звуковая волна огибает голову образуется "звуковая" тень для ВЧ.

[LabAT 56]

Правильно, но в данном случае речь об отличии звучания стерео АС и наушников.

Реальные конструкции для наушников естественно учитывают АЧХ задержанных каналов.

[Konev 1]

LabAT

В бинаруальной записи меня интересует другой аспект. У меня сейчас такое ощущение на большинстве записей, что некоторые инструменты находятся надо мной, а некоторые под полом. То есть, сцена не плоская, а 3D. Хотя, если микрофоны подвешивали НАД роялем, то он и должен казаться снизу... Бардак короче. И не факт что ЦАП в этом виноват...

[SPU 0]

LabAT

Я бы на Вашем месте притормозил с выводами. Тем более, что Вы понятия не имеете о знаниях и опыте собеседников, а сами, как я посмотрю, особо глубокими знаниями не обладаете.

 

Почему Вы считаете, что для кино требуются специальные записи/мастеринг, а для наушников не требуются? Наушники - это просто другой инструмент, и для него нужны совсем другие записи, поэтому искусственная голова - это никакие не фокусы, а именно тот метод, который нужно использовать. Проблема только в том, что ушей существует несколько типов.

 

Про кино у Вас тоже познания странные. Мастеринг всегда делается либо под конкретные сертифицированные сетапы кинозалов, либо под домашние кинотеатры. В первом случае учитывается реальное положение групп АС, во втором считается, что отдельные АС расположены строго по окружности под определенными углами и, соответственно, никакие задержки не требуются. Необходимые задержки вводятся уже на этапе воспроизведения, т.к. АС обычно ни у кого не стоят строго по окружности.

[SPU 0]

Konev

Если речь именно про бинауральные записи, то причина проста, и я ее озвучил выше: уши у всех разные. Запись обычно делается на некоем усредненном макете, а там уже как повезет... у кого-то уши окажутся по форме ближе к макету, у кого-то не очень... соответственно и степень эффекта присутствия, и количество "ошибок позиционирования" будет разным.

[Lorenzo 5]

Сцена от колонок всегда плоская!

Видимо, вам не доводилось слушать действительно качественную акустику, раз вы так утверждаете.

[Khronos 1 002]

LabAT

 

Дам совет почитайте про реализацию EAX на хоботе есть, от самой первой статьи и до конца. Может тогда придет понимание, что не все так просто, как хотелось бы. А так же почитайте все же Алдошину у нее про это есть и довольно много. Почитайте, что такое dolby headphone и вообще про алгоритмы для наушников, и на чем базируется теория. А базироваться она будет на тех эффектах, которые я ОЧЕНЬ кратко изложил. Если вы хотите горы цитат вы их получите в полном объеме:

 

(Часть 4. Бинауральный слух и пространственная локализация

Ирина Алдошина

Наличие двух приемников слуха обеспечивает человеку возможность воспринимать пространственный

звуковой мир и оценивать перемещение звуковых сигналов в пространстве. Информация, которая поступает

на оба слуховых канала, обрабатывается в периферической части слуховой системы (подвергается

спектрально-временному анализу) и затем передается в высшие отделы головного мозга, где путем

сравнения этой информации из двух разных каналов формируется единый пространственный слуховой образ.

Восприятие через два приемника информации, иначе называемое бинауральным слухом, дает человеку

огромные преимущества, основные из которых следующие:

- локализация сигналов как от одиночных, так и от множественных источников,что позволяет формировать

18

пространственную перспективу и оценивать пространственное звуковое поле(например, в помещении).

- разделение сигналов,приходящих от различных звуковых источников из различных точек пространства.

- выделение сигналов выбранного звукового источника на фоне других звуковых сигналов, например

выделение прямого звука на фоне реверберирующих сигналов в помещении, выделение речи на фоне шумов

и т.д.

Анализ бинауральных слуховых эффектов представляет особый научный интерес, в частности для изучения

функционирования и спецификации полушарий головного

мозга, а также громадный практический интерес в связи с

развитием и промышленным внедрением бинауральных

технологий для создания систем пространственной

звукозаписи и звуковоспроизведения (стереофонические

системы, пространственные системы типа Dolby Digital и др.),

для синтеза трехмерных виртуальных звуковых полей

(технология 3D-Sound,техника аурализации, создание

адаптивных процессоров и др.), для развития новых методов

метрологии и оценки звуковой аппаратуры.

Обеспечение

пространственной панорамы, разделимости и выделения сигналов на фоне других сигналов и шумов является

важнейшей задачей звукорежиссера при записи и обработке звука, а поскольку это требует использования

бинауральных свойств слуха, то анализ этих свойств и является целью данной статьи.

К числу основных свойств бинаурального слуха можно отнести: пространственную локализацию, эффект

предшествования, бинауральное суммирование громкости, бинауральную демаскировку, бинауральные

биения и слияние звуков при определении высоты, эффекты "правого" и "левого" уха при восприятии речи и

музыки и др.

Начнем рассмотрение этих свойств с пространственной локализации.

Бинауральная пространственная локализация

Прослушивая звучание симфонического оркестра в

концертном зале (или пение хора в большом соборе),

слушатель отчетливо воспринимает и разделяет

расположение инструментов в горизонтальной плоскости на

сцене, их расположение по глубине, а также ощущает

пространственность окружающего звукового образа. Эта

способность и называется пространственной бинауральной

локализацией. Причем механизмы локализации в

горизонтальной, вертикальной плоскости и по глубине

несколько различаются.

Горизонтальная (азимутальная) локализация

На рисунке 1а представлены различительные признаки

направленности при прослушивании источника звука

(например, громкоговорителя при его различных положениях

относительно головы слушателя). Звук, исходящий из

громкоговорителя, расположенного справа от слушателя, должен пройти большее расстояние к левому уху,

чем к правому. Как показано на рисунке 1б, низкие звуковые частоты имеют длину волны больше, чем

диаметр головы, поэтому они огибают голову, поступая в ухо, расположенное дальше (дифракция). Однако

звуки высокой частоты (Рис. 1в) имеют длину волны меньше, чем диаметр головы, поэтому они "блокируются"

19

на пути к левому уху. Эта "акустическая" тень головы уменьшает интенсивность звука, поступающего в ухо,

расположенное дальше от источника звука.

Частота,

Гц

Длительность

периода 712,

половины, мс

(-)max,

град

Частота,

Гц

Длительность

половины

периода T/2,

мс

(-)max, град

400 1,250 90 2000 0,250 24

800 0,625 90 2400 0,208 19

1200 0,417 42 3200 0,151 14

1600 0,313 30 4000 0,125 11

Пространственная разнесенность двух слуховых приемников (ушных раковин), и экранирующее влияние

головы и торса за счет дифракционных эффектов приводит к значительным различиям между сигналами,

поступающими в правое и левое ухо, что позволяет произвести локализацию звукового источника в

пространстве, обусловленную тремя физическими факторами:

а) временным (Interaural Time Difference - ITD) - возникающим из-за несовпадения по времени моментов

прихода одинаковых фаз звука к левому и правому уху;

б) интенсивностным (Interaural Intensity Difference - IID) -

возникающим из-за неодинаковой величины интенсивностей

звуковой волны вследствие дифракции ее вокруг головы и

образования "акустической тени" со стороны, обратной

источнику звука, как показано на рисунке 1a;

в) спектральным - возникающим из-за разницы в

спектральном составе звуков, воспринимаемых левым и

правым ухом, вследствие неодинакового экранирующего

влияния головы и ушных раковин на низкочастотные и

высокочастотные составляющие сложного звука.

а) временная разность - ITD

Разность времени прихода одинаковых фаз звука к ушам

(ITD) можно легко рассчитать, зная разность хода dx звуковой

волны до левого и правого уха ITD=dx/C, где С-скорость

распространения звуковой волны.

Смысл величины ITD можно понять из рисунка 2.

Исследования зависимости между направлением

локализации источника звука в горизонтальной плоскости,

определяемым углом * и временем задержки ITD, приводят к

следующему простому соотношению:

ITD=а/С (*+sin *) при -90i<*<+90i, (1)

где * - азимутальный угол, отсчитываемый в горизонтальной плоскости от плоскости симметрии головы (Рис.

2); а - радиус головы. Разность времени прихода одинаковых фаз звука к ушам (ITD) равна ioe? секунд при

расположении звукового источника точно посередине и равна a/c(*/2+1) для расположения источника точно

напротив одного уха, что составляет ~ 0,7 мс (средний радиус головы ~9 см, кратчайшее расстояние вокруг

головы от одного уха до другого ~26 см).

Различия по времени прихода звуковых волн для разных углов расположения источника для частоты 1500 Гц

показаны на рисунке 3. Как видно из рисунка, при перемещении источника звука вокруг головы максимальная

разница во времени возникает при * = 90i. На низких частотах эта временная разница увеличивается.

Для синусоидальных колебаний при частоте 800 Гц максимальное время запаздывания ITD становится

равным половине периода колебания Т/2, а при более высоких частотах - превышает половину периода (ITD

>T/2).В этом случае возникает неясность в фазовых соотношениях колебаний, действующих на правое и

левое уши: с одинаковым основанием можно считать, что одна волна отстает по фазе от другой на время dT

naeунд или опережает ее на это же время. Следовательно, предельное значение времени запаздывания,

правильно воспринимаемое слухом, не должно превышать половину периода.

20

В соответствии с этим наибольшее значение

азимутального угла *мах, определяемое временным

бинауральным эффектом, с повышением частоты

уменьшается. Это иллюстрируется данными табл. 1, в

которой приведены расчетные значения *max,

вычисленные для разных частот по формуле (1)

путем подстановки ITD=T/2. Например, при частоте

3200 Гц время запаздывания ITD= Т/2 создает

ощущение углового перемещения всего лишь на 14°.

Однако это обстоятельство не столь существенно, так

как в этой области частот при изменении направления

прихода звуковых волн уже достаточно сильно

сказывается дифракция звука вокруг головы, то есть

вступает в силу интенсивностный фактор.

б) интенсивностная разность - IID

Как видно из рисунка 1a, по мере повышения частоты

за счет дифракции образуется "акустическая тень" и

интенсивность звуков, достигающих

противоположного по отношению к источнику уха становиться меньше. Наибольшая разность уровней

звуковых давлений, действующих на левое и правое ухо, возникает при боковом положении источника (90°).

Для этого случая на рисунке 4 приведен полученный экспериментально график частотной зависимости

разности уровней звуковых давлений d N у левого и правого уха. Из графика видно, что по мере повышения

частоты эта разность существенно возрастает, достигая на 5000 Гц величины ~20 дБ.

Последнее обстоятельство, однако, не означает, что

при повышении частоты звука обостряется

локализация. Напротив, чистые тоны очень высоких

частот (свыше 8000 Гц) почти не поддаются

локализации. Так же слабо выражена способность

человека определять направление на источник

синусоидальных звуков низкой частоты (ниже 300 Гц

она становится значительно хуже, а ниже 150 Гo

отсутствует вообще), поэтому в современных

системах "домашний театр" расположение

низкочастотных блоков (subwoofer) может выбираться

произвольно.

Исследования ошибок при локализации положения

синусоидального источника показали (Рис. 5), что

наибольшие ошибки человек совершает в области

2000-4000 Гц, где, по-видимому, происходит смена

механизмов локализации от временного к

интенсивностному.

Анализ способности к угловому различию двух

источников, находящихся в горизонтальной

плоскости, также подтвердил, что в области частот

1500-2000 Гц резко возрастает наименьшая

различимая величина угла между источниками.

Интересно отметить, что минимальное различие в

азимуте (угле) воспринимается, когда источники

находятся перед испытуемым. В этом случае он

достигает 2i. Наибольшее различие возникает, когда

источники находятся справа или слева: возникает так

называемый "конус неопределенности" с каждой

стороны уха (Рис. 6), внутри которого изменение

положения источника звука не вызывает ощущение

изменения его положения. Это объясняется тем, что

при расположении источника сбоку получается

большая разница и в интенсивности, и во времени,

поэтому сдвиги источника дают малое относительное

изменение общей разности. И поэтому для локализации очень важно движение головы - это изменяет

положение конуса и сводит на нет его влияние.

с) спектральные различия

21

Наибольшая острота локализации достигается при

восприятии сложных звуков и звуковых импульсов, когда,

кроме рассмотренных ранее причин, сказывается еще и

спектральный фактор. Например, если звук, приходящий под

углом * = 90°, содержит как низкочастотные, так и

высокочастотные составляющие, то в спектре звука,

действующего на дальнее ухо, высокочастотных

составляющих будет меньше, так как на этих частотах

скажется теневое действие головы.

Кроме того, сами ушные раковины производят сложную

фильтрацию звука, зависящую от его частоты, что будет

рассмотрено дальше. Существенное значение для

локализации имеет также энергия переходных процессов,

причем наибольшее значение имеет наличие в звуке

низкочастотных составляющих переходного процесса.

Поэтому при прослушивании музыкальных и речевых

сигналов изменение спектрального состава сигнала, а,

следовательно, и его тембра, в зависимости от его

расположения, помогает в локализации.

В целом анализ способности к локализации в горизонтальной плоскости показал, что наименьший ощутимый

угол отклонения источника при восприятии звуковых импульсов составляет около 3°. Эту величину следует

считать угловой, или бинауральной разрешающей способностью слуха. Однако слух замечает угловое

смещение на 3°, но при определении направления совершает ошибку в среднем на 12°. Поэтому точность

локализации имеет величину 12° для источников, находящихся в передней полуплоскости, а для источников,

расположенных позади слушателя, эта точность еще меньше.

Вертикальная (высотная) локализация

Способность определять направление прихода звука

в вертикальной плоскости у человека развита

значительно слабее, чем в горизонтальной. Она

составляет 10-15° (по сравнению с 3° в

горизонтальной). Эту способность связывают обычно

с ориентацией и формой ушных раковин: если в

ушной канал поставить микрофоны и записать звук от

источника, находящего в разных точках медианной

плоскости (также и в горизонтальной плоскости), то

АЧХ (Рис. 7) будет разной при приходе звука спереди

- сверху и сзади на АЧХ отчетливо видны пики за счет отражения от ушной раковины в области 4 - 8 кГц, хотя

есть пики и ниже 2 кГц за счет отражения от грудной клетки и спины слушателя.

Ушная раковина имеет сложную геометрию, она

действует как акустическая антенна: на низких

частотах она усиливает общую энергию сигнала, на

средних и высоких частотах начинают сказываться

резонансы ее внутренних полостей, усиливая

некоторые частоты. Кроме того, происходит

интерференция прямого звука со звуком, отраженным

от отдельных участков ушной раковины, то есть

ушная раковина действует как фильтр, внося

максимальные искажения в области 6-16 кГц, причем

форма этих искажений зависит от того, спереди или

сзади находится источник звука, и под каким углом

подъема он расположен в медианной плоскости. Вид

АЧХ сигнала, записанного на микрофоны,

находящиеся в ушных раковинах при разных

положениях источника, показан на рисунке 8 (они

называются бинауральными передаточными

функциями головы - HRTF).

Эта зависимость АЧХ звукового давления,

поступающего на барабанную перепонку левого и

правого уха, от положения источника, используется

для сравнения спектральных компонент сигнала,

приходящего спереди и сзади или и сверху, и их

локализации. Поэтому широкополосные сигналы

22

лучше локализуются, чем узкополосный шум.

Если звуковые сигналы подавать через наушники, то ушные раковины

оказываются прижатыми к голове. Поскольку такая ситуация для мозгового

процессора является неестественной, человек теряет способность

производить локализацию в пространстве, помещая при этом источник звука

как бы внутрь головы. Это свойство называется латерализацией и служит

причиной значительной утомляемости людей, долгое время работающих в

наушниках. В настоящее время созданы цифровые процессоры, которые

производят предварительную фильтрацию сигналов в наушниках, аналогичную

тому, как это делает ушная раковина. Это дает возможность "выносить"

звуковой образ из головы, облегчая работу звукорежиссеров, операторов и др.

Глубинная локализация (оценка расстояния до источника)

Чувствительность слуха к расстоянию до источника имеет жизненно важное

значение - гудок автомобиля, находящегося сзади близко или далеко, должен

вызывать разную реакцию. Однако именно это свойство слуховой системы

изучено явно недостаточно. Среди основных факторов, определяющих оценку

глубины можно выделить следующие:

- уменьшение уровня звукового давления с расстоянием - на низких частотах,

где длина волны большая (* *5-15 м), любой источник можно считать точечным,

и звуковые волны вокруг него - сферическими. В сферической волне площадь

поверхности увеличивается пропорционально квадрату расстояния, и

соответственно давление падает обратно пропорционально расстоянию, то

есть на 6 дБ при каждом удвоении расстояния.

Многочисленные эксперименты по смещению источника и оценке кажущего расстояния до слухового образа

(выполненные в заглушенной камере и на открытом пространстве) показали, что, при удалении источника-

громкоговорителя на расстояние от 1 до 10 м, слуховой образ у экспертов (в заглушенной камере при

отсутствии визуального контроля) также смещался в этом же направлении, но имело место отставание

слухового образа от реального источника - чем дальше, тем больше.

Ощущение удвоения расстояния до звукового объекта возникало только при уменьшении уровня звукового

давления на 20 дБ (а не на 6 дБ, как при объективном измерении). При этом точность локализации была не

очень велика: ошибка для широкополосного сигнала (щелчки, часы и т.i.) составляла от 3,5 до 30 см при

изменении расстояния от 1 до 8 м. Если при увеличении расстояния повышать напряжение на

громкоговорителе так, чтобы уровень звукового давления у слухового канала эксперта не менялся, то

способность определять расстояние до источника (глубинная локализация) исчезает.

Таким образом, при отсутствии визуального контроля в условиях свободного поля, когда отраженные сигналы

поглощаются (например, в заглушенной камере или в свободном пространстве), уровень звукового давления в

месте расположения эксперта является решающим признаком, по которому и оценивается расстояние до

источника.

При больших расстояниях (больше15 м) начинает сказываться затухание, зависящее от расстояния,

проходимого звуковой волной. При этом высокочастотные составляющие затухают быстрее, и спектральный

состав сигнала при удалении источника меняется (тембр становится "темнее"). Кроме того, на

распространение звука оказывает влияние влажность воздуха и направление ветра на открытом

пространстве.

Следует отметить, что возможности слуха по определению глубины расположения источника ограничены,

имеется "акустический горизонт".

На близком расстоянии (менее 3 м), на глубинную локализацию начинает оказывать влияние также дифракция

на ушной раковине и голове, то есть сказываются разности уровней интенсивностей (выше1500 Гц) и

временные задержки (ниже 1500 Гц), как и в предыдущих случаях.

Приближенно локализацию по глубине при расстояниях меньше 3 м можно оценить по формуле:

L=2C dT (In? / dI), где dT - временная разность сигналов, dI - интенсивностная.

При этом на близких расстояниях меняется спектральный состав при смещении звукового источника за счет

дифракционных эффектов, то есть меняется тембр ("тускнеет" при приближении к источнику).

Таким образом, при изменении расстояния до источника меняется одновременно громкость и тембр, что и

служит различительными признаками.

Общая точность глубинной локализации не очень велика, при смещении широкополосного звукового

источника от 50 до 150 см ошибки составляют 15-30%.

Существенную роль для глубинной локализации играет личный опыт, если слушателю знаком сигнал, а если

23

он имеет возможность сделать визуальную оценку, то точность глубинной локализации многократно

увеличивается.

Точность глубинной локализации звукового источника значительно повышается в закрытом реверберирующем

помещении. Роль реверберации в оценке удаленности источника, например, распределения музыкантов по

глубине оркестра, исключительно велика. При перемещении звукового источника по глубине меняется

отношении энергии прямого звука к энергии отраженного (реверберационного) звука, что помогает точнее

определить расстояние до источника. Важнейшее значение имеет также разность по времени между прямым

звуком и приходом первых отражений и соотношение их по уровням.

Приближенно, глубинную локализацию в помещении можно оценить следующим образом:

где a - коэффициент поглощения, S -площадь поверхности, Ерев/Епр - отношение

плотностей отраженной и прямой энергии.

Субъективное ощущение "акустики зала" определяется целым рядом параметров,

некоторые из них прямо связаны с пространственной локализацией:

Пространственное впечатление (камерность, интимность, близость) - определяет для слушателя кажущийся

размер пространства. Разные стили музыки требуют разных его значений. Композитор (звукорежиссер,

исполнитель и др.) должен иметь в виду этот параметр, иначе будет несоответствие стиля музыки размеру

помещения (например, звучание органа в маленькой комнате), что очень четко ощущается слушателями.

Пространственное впечатление определяется разницей во времени между прямым звуком и первыми

отражениями. В залах с "интимной" акустикой эта разница составляет для слушателей в центре зала 15-30 мс.

Если эти отражения имеют похожие спектр и огибающую, и их громкость не выше прямого звука, то в

пределах этого времени они не воспринимаются как отдельные отражения, а помогают в улучшении

локализации прямого звука, в том числе глубинной. Малая разница во времени прихода первых отражений

характерна для музыкальных комнат XXVIII столетия, средняя - для концертных залов 19 века, большая - для

соборов.

Амбиентность - ощущение слушателя, что музыка от источника (например, оркестра) идет от всего фронта

сцены, и звук окружает его со всех сторон.

Тренированный слушатель различает две составляющие в восприятии амбиентности: кажущееся расширение

площади источника звука, и окружение (обволакивание), когда слушатель чувствует себя погруженным в звук,

окруженным им со всех сторон.

По мнению многих экспертов, кажущееся расширение площади источника является одним из главных

индикаторов акустического качества концертных залов и помещений прослушивания. Оно связано с уровнем

боковых отражений - чем выше этот уровень, тем больше кажущееся расширение источника.

Кроме того, высокую связь с этим параметром показали результаты измерения на искусственной голове

коэффициента внутрислуховой кросс-корреляции сигнала, усредненного в интервале 0-80 мс и измеренного в

третьоктавных полосах с центральными частотами 500, 1000, 2000 Гц. Значения этого коэффициента (в

соответствии с измерениями Беранека) для девятнадцати лучших залов мира составляют от 0,35 до 0,6.

Кажущаяся ширина звукового источника связана также с уровнем звукового давления на низких частотах, в

основном в области частот 125 и 200 Гц.

Обволакивание (окружение) - связано с ощущением позднего реверберирующего звука, поступающего со всех

сторон (после 80 мс). Оно определяется конструкцией зала: наличием нерегулярностей стен, балконов и пр.,

то есть всеми конструктивными элементами, которые обеспечивают приход звука с разных сторон. Ощущения

от звучания музыки у слушателя, к которому отраженные звуки приходят со всех сторон: от потолка, стен,

пола и т.д., будут существенно отличаться от ощущений слушателя, сидящего под балконом, к которому звук

приходит только с фронта. Оно связано с коэффициентом внутрислуховой кросс-корреляции, усредненного за

период времени от 80 мс до1 с.

Таким образом, наш слуховой аппарат, используя разные механизмы обработки звуковых сигналов, позволяет

определить и локализовать положение звукового источника в трехмерном пространстве. Именно эта

способность используется при создании современных систем компьютерного моделирования трехмерных

звуковых пространств (системы аурализации).

Это же свойство слуха используется и в современных системах пространственного звуковоспроизведения.

Создавая искусственные условия, к которым наша слуховая система не была приспособлена в процессе

естественной эволюции, например, помещая два одинаковых громкоговорителя на одинаковом расстоянии от

левого и правого ушей, подавая на них одинаковые сигналы, (Рис. 9), мы заставляем наш слуховой аппарат

помещать слышимый (мнимый) источник звука посередине между реальными звуковыми источниками.

Пространство таких мнимых источников, создаваемых различными пространственными системами

воспроизведения (стереофоническими, Surround и др.), и создает стереоэффект - по существу, это "большой

обман" нашего слухового аппарата. Вопрос о том, как формируется и как управляется этот пространственный

образ мнимых (виртуальных) источников, может служить предметом рассмотрения отдельной статьи.

24

Часть 5. Бинуаральный слух (продолжение)

Как уже было отмечено в предыдущей статье, кроме эффектов пространственной локализации, наличие

бинаурального слуха, то есть двух слуховых приемников, обеспечивает целый ряд других преимуществ в

получении и переработке слуховой информации.

К их числу можно отнести: бинауральную чувствительность и суммацию громкости, бинауральные слияния

звукового образа и биения, эффект предшествования, бинауральную маскировку и демаскировку, эффекты

"правого" и "левого" уха при восприятии речи и музыки и др.

Каждое из этих свойств слуха имеет огромное значение для восприятия окружающего нас звукового

пространства и все в большей степени используется в современных звуковых технологиях записи, передачи и

воспроизведения, особенно с помощью быстро развивающихся компьютерных методов обработки звука.

Остановимся в данной статье на первых трех свойствах бинаурального слуха, поскольку анализ двух

последних требует дополнительных сведений о законах маскировки (на которых постараемся остановиться в

дальнейшем).

Суммация звуков при бинауральном слухе

Анализ порогов слышимости, выполненный при моноуральном слушании и при бинауральном показал, что

уровень слуховых порогов при бинауральном восприятии сигналов (синус, речь, шум, музыка) ниже, чем при

моноуральном. Интенсивность звука для достижения порога слышимости при восприятии звука двумя

слуховыми приемниками ниже на 3 дБ, то есть нужно создать в два раза больше акустическую мощность,

чтобы звуковой сигнал, находящийся на пороге слышимости при прослушивании бинаурально, услышать при

переходе на моноуральное прослушивание (одним ухом).

Таким образом, наличие двух слуховых приемников позволяет услышать значительно более тихие звуки, что

имеет существенное значение для оценки окружающего звукового пространства.

Бинауральная суммация громкости проявляется в том, что, как показали эксперименты Флетчера, сигнал при

заданном уровне громкости, например, 70 дБ, будет звучать в два раза громче, если он подается на два уха,

чем на одно, то есть громкость удваивается (суммируется).

Построенные на разных частотах кривые зависимости оцененной громкости (сон) от уровня подаваемого

сигнала показали, что по мере повышения уровня подаваемого сигнала преимущества бинаурального слуха

возрастают: при уровне сигнала ниже 35 дБ, чтобы звуки были равногромкими при моно- и бинауральном

слушании, подаваемый на два уха сигнал может быть на 3 дБ ниже по интенсивности. При уровне выше 35 дБ

эта разница увеличивается, и остается примерно постоянной при дальнейшем увеличении уровня

подводимого сигнала.

Дифференциальная чувствительность (то есть способность замечать различия в звуках, как по частоте, так и

по интенсивности), как показали многочисленные эксперименты, при бинауральном слушании выше, чем при

моноуральном.

Результаты, полученные в различных исследованиях, позволяют считать, что при бинауральном слушании

дифференциальная чувствительность по интенсивности выше в 1,65 раза, по частоте выше в 1,44 раза.

Таким образом, наличие двух слуховых приемников позволяет услышать более тонкое различие звуков по

высоте и по громкости, что имеет принципиально важное значение как для аудиотехники, так и для восприятия

музыки.

Бинуаральное слияние звуков и биения

Несмотря на то, что в обычных условиях в оба уха звуки поступают с определенным различием во времени,

по интенсивности и спектру, мы воспринимаем один слуховой образ. Мы воспринимаем один мир двумя

ушами. Точнее, в оба уха поступают подобные, но не идентичные звуки, сливающиеся в единый образ. Этот

процесс носит название бинаурального слияния.

Слуховая система воспроизводит бинауральное слияние в течение всего времени подачи в оба уха звуков,

сходных в определенном отношении (однако совершенно разные звуки не сливаются).

Наиболее важным для бинаурального слияния являются звуки с частотой ниже 1500 Гц. Эксперименты

показали, что если подавать через наушники два высокочастотных звука с разными частотами, то они

воспринимаются как отдельные звуковые сигналы, однако если эти сигналы промодулировать каким- либо

низкочастотным звуком, то оба сигнала сливаются в единый слуховой образ.

Полученный результат свидетельствует о том, что для бинаурального слияния слуховая система использует

низкочастотную огибающую комплексного звука (его макроструктуру), несмотря на то, что детали

составляющих комплексного звука (его микроструктура) различны.

Бинауральное слияние речи, например, выявляется, когда в одно ухо поступают только высокочастотные

компоненты речевого звука, а в другое - только низкочастотные. Несмотря на то, что ни одно ухо не получает

25

достаточной информации для распознавания

речевого сигнала, получаемый в результате

бинаурального слияния слуховой образ позволяет

понять речь.

Бинауральное слияние может быть показано на

эффекте "пропущенной фундаментальной" (о котором

мы говорили в первой статье). При бинауральном

прослушивании он может иметь место даже в том

случае, если мы на одно ухо подаем четные

гармоники: 200 Гц, 400 Гц, 600 Гц…, а на другое -

нечетные: 300, 500, 700…, все равно будет

идентифицироваться одна высота основного тона (в

данном случае соответствующая 100 Гц).

Механизм бинаурального слияния звуков описан в

виде математической модели, которая основывается

на поиске центральной слуховой нервной системой

перекрестных корреляций между звуковыми

сигналами в обоих ушах. Другими словами, звуки,

поступающие в уши, рассматриваются как

статистические события, а механизм бинаурального

слияния использует поиск общности между ними.

Этот же процесс позволяет выделять периодические

компоненты сигналов из шума, что важно для расширения динамического диапазона воспринимаемых

звуковых сигналов при бинауральном слушании.

Когда один тон подается в правое ухо, а другой, незначительно отличающийся по частоте, - в левое, в

слившемся слуховом образе воспринимаются биения, которые лежат в основе определения консонансных и

диссонансных интервалов звуков. Интересная особенность бинауральных биений состоит в том, что они

проявляются при полной акустической изоляции обоих звуков, поступающих в левое и правое уши. Очевидно,

бинауральные биения возникают в определенном месте центральной нервной системы при взаимодействии

нейронной активности, кодирующей поступающие в оба уха звуки. Нейроны, дающие ответную реакцию на

огибающую бинауральных биений, обнаружены в нижних отделах головного мозга (на рисунке Superior olive

().

Бинауральные биения отличаются от моноуральных некоторыми особенностями: в то время как

моноуральные биения могут быть слышимы при взаимодействии тонов всего воспринимаемого диапазона

частот, бинауральные биения связаны с низкими частотами, и наибольшие бинауральные биения

воспроизводятся при взаимодействии звуков с частотой от 300 до 600 Гц. Кроме того, бинауральные биения

воспринимаются при существенной разнице в интенсивности между звуками, подаваемыми в оба уха, даже в

случае, когда один из звуков подается на подпороговом уровне его интенсивности. Как уже было показано в

предыдущей статье, биения возникают, когда разность частот обоих подаваемых звуков находится в пределах

до 15 Гц.

Неожиданное применение нашла способность слуха различать бинауральные биения в создании так

называемых "генераторов мозговых волн" (brain wave generator). Если подобрать разность частот двух

сигналов поступающих в оба уха через наушники, совпадающих с альфа-, бета- и другими ритмами мозга, то

можно, по мнению авторов, улучшить сон, память и др. (подробнее об этом можно узнать в Интернете

http://www.bwgen.com).

Эффект предшествования (эффект Хааса)

Анализ этой проблемы - одна из старейших тем в исследованиях бинаурального слуха. Эффект

предшествования впервые детально описан в 1949 г., хотя о нем было известно и раньше.

В общем виде эффект предшествования заключается в том, что в пределах определенного отрезка времени

ранее поступивший звуковой сигнал (фронт звуковой волны) доминирует в слуховом восприятии над звуками,

поступившими позднее (эхо).

Рассмотрим, например, ситуацию, когда две акустические системы воспроизводят одинаковый сигнал одного

уровня. Если слушатель находится на определенном расстоянии от них на средней линии, то в этом случае

звук исходит из мнимого источника, находящегося между ними. Однако, если ввести задержку во вторую

акустическую систему, то звук начнет перемещаться в сторону первой акустической системы. Как показал

Хаас, при изменении задержки от 0 до 10 мс мнимый источник переместится и совпадет с первой акустической

системой. При изменении задержки на второй акустической системе от 10 до 30 мс, звук будет казаться

исходящим только из первой акустической системы (хотя вторая система будет продолжать воспроизводить

звук той же интенсивности), то есть локализация будет производиться только по опережающему сигналу - в

этом и состоит эффект Хааса. Звук второй системы как бы подавляется мозгом, хотя собственно слуховая

26

.

 

Не надо пытаться все упростить. Чтобы сделать восприятие и локализацию в наушниках натуральную, нужно очень сильно постараться и внести нужные изменения на уровне записи или сделать соовествующую корректировку программными алгоритмами. Или дать все сделать колонкам в нормальной помещении да это будет сцена от них, но это будет сцена, а не ее подобие в наушниках.

И не нужно пататься говорить о бинауральных записях, если не в теме? Лучше не пишите. Хотя бы ради интереса нашли бы тестовый диск STAX. А так только людей в заблуждение вводите, своим максимализмом.

[Konev 1]

Khronos

Audio Stax - The Space Sound CD - он самый, или еще есть?

 

Локализация всех источников настолько четкая, что можно было бы стрелять на звук Но очень часто кажется, что певец хочет буквально залезть мне на голову.

[Lukich 1 492]

LabAT

Все сложнее.

Даже гипотетически, одна пара АС в идеальном помещении никогда не сможет передать 3D направление на звук. Сцена от колонок всегда плоская!.

 

Звукорежисеры, как раз для того чтобы сцена не была плоской, искуственно вносят ревебрации. Так что не всегда, а как раз наоборот (на хорошей системе).

[Konev 1]

Lukich

Теперь понятно, кто портит звук

[LabAT 56]

SPU

Уши конечно у всех разные, но главным образом разные мозги.

Кино, это Вы о чем, а каком таком кино, это кино я не смотрел и не упоминал даже это слово.

Чем в бутылку лезть, сначала следует ознакомиться с той или иной технической реализацией предмета, о котором говорите. Кроме нетипичных измерений и рекламных записей с «искусственной головой», ничего нет, и никогда не будет. Те же записи, которые называют «бинауральными» и есть одна из реализаций оговоренного мною выше принципа. Только зачем делать такие записи массово? Вот поэтому никто и не делает, и не будет делать, разве что только в рекламных целях. Все это делается элементарно на программном уровне сегодня с любой записью, если конечно ваши познания позволяют Вам это понять.

Настоящего 3D пространственного эффекта с наушниками вообще получить невозможно, всегда будут недостатки, связанные с расположением излучателей не по фронту, а в неестественном направлении. Отсюда и берутся попытки исправить эти недостатки, например у Ultrasone «S-Logic». Многоканальные наушники это вообще что-то из другой оперы, поэтому и рассматривать сегодня несерьезно, качества никакого нет.

Точно так же невозможно говорить и о «правильности» стерео АС, недостатки те же, а разрешающая способность ниже. Приходится выбирать что-то компромиссным способом.

Khronos

Горы ссылок на тему «ни о чем», это не надо. Про пространственный звук тоже, речь ведь о наушниках, вот и придерживайтесь темы пространственного звука в наушниках, а не как-то по-другому. Там же на «хоботе» Вы можете найти обсуждение еще более адекватной системы пространственного воспроизведения для наушников, лучшей, чем от Dolby. Там же и ссылки на файл этой программной реализации для Foobar 2000, есть даже еще лучшая система в плеере JetAudio – VIVA. И никаких специальных записей для этого не требуется. Это Вы уже надеюсь, поняли, раз вспомнили Dolby Headphone.

Для желающих можно порекомендовать книгу, которая приходит на память, Д.И.Атаев, В.А.Болотников 1989 год. Функциональные узлы усилителей высококачественного звуковоспроизведения. Есть еще издание 1986 года, но там про наушники ничего нет. В ней описана реальная аналоговая схема, реализующая все уровни, АЧХ и задержки специально для наушников.

[Konev 1]

LabAT

По-моему, про ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ Вы говорите правильно, но условия ЗАПИСИ не учитываете. Например, если запись велась на 6-10 микрофонов, а потом все "слито" в два стереоканала...

 

Попробуйте послушать Audio Stax - The Space Sound CD. Он того стоОит!!!

[SPU 0]

Все это делается элементарно на программном уровне сегодня с любой записью, если конечно ваши познания позволяют Вам это понять.

Не делается и делаться никогда не будет, т.к. это в принципе невозможно. Возможно только имитировать звучание АС в наушниках, чем и занимаются все названные Вами технологии, но делают они это достаточно убого.

[LabAT 56]

Для Foobar 2000 есть вот такие «примочки» для расширения пространства наушников.

4Front Headphones.

Bauer stereophonic-to-binaural DSP.

Dolby Headphone Wrapper.

Dolby Pro Logic II wrapper.

[LabAT 56]

SPU

Так «искусственная голова» даже убого этого не делает, скорее приземлено.

[Konev 1]

SPU

Так «искусственная голова» даже убого этого не делает, скорее приземлено.

Вы не правы!!! Так говорят мне мои уши!

Просто послушайте диск, Ваша техника позволит все услышать самому!

[LabAT 56]

Что именно Вы предлагаете послушать? Рекламные записи? Я слышал, эффектно, но музыку так невозможно записать. Вы что, предполагаете, что ее будет кто-нибудь писать через колонки, поставив перед ними «искусственную голову»? Или каждый инствмент будут записывать вместо обычного микрофона «искусственной головой»? Какой в этом смысл, если потом при сведении можно с любой партией сделать все что угодно. Как Вы себе это представляете?

 

Начиная с этой страницы, есть отзывы о биноуральных эффектах специально для наушников.

http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=12:46020-38

[Konev 1]

Я слышал, эффектно, но музыку так невозможно записать.

 

Так на диске STAX есть и оркестровая музыка. И записана она просто великолепно при помощи манекена! Сидишь почти как в зале, только на самом хорошем месте Реально СУПЕР!

[SPU 0]

LabAT

1. Искусственная голова делает "это" в соответствии с законами физики, а большего и не требуется.

2. Записывать надо:

а) либо живьем на искусственную голову

б) либо записывать обычные инструменты в звукопоглощающей комнате (лучше всего через один микрофон), а потом располагать записанные источники в виртуальном пространстве, моделировать помещение, в котором это якобы должно звучать, и сводить все это через обсчет на компьютерной модели искусственной головы. И все равно это получится жалкое подобие оригинальной записи, т.к. настоящие инструменты не точечные.

 

Согласитесь, что отказ от "приземленности" - это огромный геморрой.

[LabAT 56]

Оркестровая музыка, возможно, потому как ее и пишут «живьем». Только такой примитивный подход, сегодня уже не употребляется, при записи симфонического оркестра, запись сегодня ведут не двумя микрофонами, а десятком или более. В студии в последствии вносят необходимые коррективы для каждого канала, чтобы звучание было адекватным в целом. Получается значительно лучше, чем раньше получалось, несложно сравнить записи разных лет.

Меня интересует, каким образом можно записать малый состав, например, с помощью «искусственной головы»? Что, каждого будем писать в безэховой камере «искусственной головой»? Зачем, когда любой виртуальный источник можно разместить в любом желаемом месте стереопанорамы на любом удалении от слушателя при сведении?

[Konev 1]

LabAT

В будущем я всегда буду стараться искать записи, сделанные манекеном с ДВУМЯ микрофонами в голове. Потому что в наушниках они звучат на порядок натуральней и естественней. Именно этот "примитивный" подход обеспечивает фантастическую натуральность звучания - и это слышно своими ушами.

[LabAT 56]

Несомневаюсь, но можно не искать такие записи, а просто использовать «примочку» к плееру, например. Есть и специальные устройства в материале, а не только программные варианты.