Бинауральная запись - Binaural recording
Бинауральная запись - это метод записи звука с использованием двух микрофонов , расположенных с целью создания трехмерного стереозвука для слушателя, который фактически находится в комнате с исполнителями или инструментами. Этот эффект часто создается с использованием техники, известной как фиксация головы манекена , когда голова манекена снабжена микрофоном в каждом ухе. Бинауральная запись предназначена для воспроизведения через наушники и не транслируется должным образом через стереодинамики. Эта идея трехмерной или «внутренней» формы звука также превратилась в полезное развитие технологий во многих областях, таких как стетоскопы, создающие акустику «в голове», и фильмы IMAX, способные создавать трехмерные акустические ощущения.
Термин «бинауральный» часто путают с синонимом слова « стерео », отчасти из-за систематического неправильного использования в середине 1950-х годов звукозаписывающей промышленностью в качестве маркетингового модного слова . Обычные стереозаписи не учитывают естественное расстояние между ушами или « тень головы » от головы и ушей, поскольку эти вещи происходят естественным образом, когда человек слушает, создавая межуральные временные различия (ITD) и межуровневые различия (ILD), характерные для его позиции слушателя. . Поскольку перекрестные помехи динамика с обычным стереозвуком мешают бинауральному воспроизведению (т. Е. Потому, что звук из динамика каждого канала слышен обоими ушами, а не только ухом на соответствующей стороне, как в случае с наушниками), требуются любые наушники. , или подавление перекрестных помех сигналов, предназначенных для громкоговорителей, таких как Ambiophonics . Для прослушивания с помощью обычного громкоговорителя-стерео, или MP3 - плеер , А Пина -Меньше манекена голова может быть предпочтительной для квази-бинауральных записей , таких как микрофон сферы или Ambiophone. Как правило, для получения истинных бинауральных результатов цепочка системы аудиозаписи и воспроизведения, от микрофона до мозга слушателя, должна содержать один и только один набор ушных раковин (желательно собственных) и одну тень от головы.
История
История бинауральной записи восходит к 1881 году. Первое бинауральное устройство, театрофон , было изобретено Клеманом Адером . Он состоял из набора углеродных телефонных микрофонов, установленных вдоль переднего края Оперы Гарнье . Сигнал отправлялся абонентам через телефонную систему и требовал, чтобы они носили специальную гарнитуру с крошечным динамиком на каждое ухо.
В 1978 году Лу Рид выпустил первую коммерческую бинауральную поп-пластинку Street Hassle , представляющую собой комбинацию концертных и студийных записей.
Binaural оставался на заднем плане из-за дорогостоящего специализированного оборудования, необходимого для качественной записи, а также из-за необходимости наушников для надлежащего воспроизведения. В частности, в те времена, когда еще не было Walkman , большинство потребителей считали наушники неудобством и интересовались только записями, которые можно было слушать на домашней стереосистеме или в автомобиле. Наконец, типы вещей, которые могут быть записаны, обычно не имеют высокой рыночной стоимости. Студийные записи мало что выиграют от использования бинауральной установки, помимо естественного перекрестного канала, поскольку пространственное качество студии не будет очень динамичным и интересным. Интересными записями являются живые оркестровые выступления и записи окружающих звуков города, природы и других подобных тем.
В современную эпоху наблюдается возрождение интереса к стереозвуку, отчасти из-за широкой доступности наушников, более дешевых методов записи и общего возросшего коммерческого интереса к аудиотехнологии 360 °.
Онлайн- сообщество ASMR - еще одно движение, широко использующее бинауральные записи.
Распространение Dolby Atmos и других технологий аудиопленки на 360 ° в отношении коммерческих развлечений привело к росту популярности использования бинаурального моделирования. Это сделано с целью полной адаптации звуковой дорожки 360 ° для наушников и наушников. Пользователи могут якобы смотреть фильмы и музыку в формате 360 ° с сохранением впечатляющего объемного звука, несмотря на использование всего двух динамиков гарнитуры. Примечательно, что любая многоканальная звуковая дорожка на 360 ° автоматически преобразуется в симулированный бинауральный звук при прослушивании в наушниках.
В 2013 году Дэвид Читтадини вместе с Эндрю Хиллзом использовал технику и технологии бинауральной записи в австралийском короткометражном фильме «Слепой пассажир» . 29 августа и 31 августа 2013 года они записали The Metropolitan Orchestra, используя методы бинауральной записи, первую запись оркестра в Австралии с использованием методов бинауральной записи.
В 2017 году на BBC iPlayer, а затем на DVD и Blu-Ray был выпущен эпизод « Доктора Кто » « Тук-тук» с дополнительным бинауральным саундтреком. Эпизод в значительной степени основан на идее о том, что в доме живут паразитические существа, живущие в деревянных изделиях, а бинауральный звук используется для воспроизведения скрипящих и топающих звуков, а также других эффектов, таких как гром и диегетическая и недиегетическая музыка.
В 2017 году Ninja Theory использовала методы бинауральной записи для видеоигры Hellblade: Senua's Sacrifice . Это было сделано, чтобы погрузить игрока в образ мышления персонажа, Сенуа, которая страдает психозом и слышит голоса в своей голове.
В 2020 году британский режиссер Николас Кули выпустил короткометражный фильм « Зеркало заднего вида» , который стал первым бинауральным звуковым фильмом, который будет показан на платформе видео по запросу ( Amazon Prime Video ).
В 2021 году британская певица и автор песен Анна Ааронс выпустила сингл A Perfect Day в стереофоническом формате.
Методы записи
При простом методе записи два микрофона размещаются на расстоянии 18 см (7 дюймов) друг от друга. Этот метод не приведет к созданию настоящей бинауральной записи. Расстояние и расположение примерно соответствуют положению слуховых проходов среднего человека , но это это не все , что нужно. существуют и более сложные методы , в расфасованных форм. Типичный бинауральных блок записи имеет две высококачественные микрофоны установлены в искусственной головы, вставка в ухо-образную форму пресс - формы , чтобы полностью охватить все звуковые частоты корректировки ( известные как функции передачи, связанные с головой (HRTF) в психоакустическом исследовательском сообществе), которые возникают естественным образом, когда звук обволакивает человеческую голову и "формируется" формой внешнего и внутреннего уха .
Методы перезаписи
Техника бинауральной перезаписи проста, но пока еще недостаточно изучена. Он следует тем же принципам Worldizing, техники, используемой звукорежиссерами фильмов, при которой звук воспроизводится через громкоговоритель в реальном месте, а затем перезаписывается, принимая вместе с ним все аспекты и характеристики реальной среды. .
Использование пространства для управления звуком и последующей его перезаписи уже много лет осуществляется с помощью эхо-камер в звукозаписывающих студиях. В 1959 году Ирвинг Таунсенд использовал эхо-камеру в процессе пост-продакшена альбома Майлза Дэвиса 1959 года « Kind of Blue» . "[эффект эхо-камеры на Kind of Blue] просто немного приятен. На 30-й улице линия была проведена от микшерного пульта вниз в бетонную подвальную комнату с низким потолком - размером примерно 12 на 15 футов. - где мы установили динамик и хороший всенаправленный микрофон ».
При бинауральной перезаписи бинауральный микрофон используется для записи контента, воспроизводимого через многоканальную акустическую систему. Таким образом, бинауральная голова или микрофон теоретически записывают то, как люди будут слышать многоканальный контент. Например, саундтрек к фильму будет записан бинауральным микрофоном со всеми сигналами окружающей среды данного места, а также реверберациями, включая те, которые обычно создаются человеческим торсом (при условии, что используется модель HATS). Этот метод похож на некоторые бинауральные записи, сделанные с помощью Neumann KU 100.
Используя сканер МРТ, Brüel & Kjr и DTU собрали геометрию большой популяции человеческих ушей. Получив полную геометрию слухового прохода, включая костную часть, примыкающую к барабанной перепонке, эти данные были подвергнуты последующей обработке для определения средней геометрии слухового прохода человека. На основе этого высокочастотный имитатор головы и торса (HATS) тип 5128 создает очень реалистичное воспроизведение акустических свойств, охватывая весь слышимый частотный диапазон (до 20 кГц).
Воспроизведение
Есть некоторые сложности при воспроизведении бинауральных записей через наушники. Звук, который улавливается микрофоном, помещенным в ушной канал или на входе в него, имеет частотный спектр, который сильно отличается от того, который улавливается отдельно стоящим микрофоном. Функция переноса головы в диффузном поле (HRTF), то есть частотная характеристика барабанной перепонки, усредненная для звуков, исходящих со всех возможных направлений, довольно гротескна, с пиками и падениями, превышающими 10 дБ . В частности, частоты от 2 кГц до 5 кГц сильно усиливаются по сравнению с представлением в свободном поле.
Известные вопросы
Тембральные проблемы
В январе 2012 года BBC R&D совместно с BBC Radio 4 выпустили бинауральную постановку книги Майкла Морпурго Private Peaceful . 88-минутная инсценировка воспроизводила акустическую систему 5.1 и имела 4 варианта. В начале каждой вариации слушатель будет слышать серию тестовых сигналов, позволяющих выбрать, какая версия дает слушателю наилучшие пространственные ощущения. Поступая таким образом, BBC R&D согласились с тем, что успех бинаурального воспроизведения будет варьироваться, и поэтому предоставили разные миксы на основе разных наборов данных HRTF. К выпуску Private Peaceful прилагался опрос, который просили заполнить всех слушателей. Он задавал вопросы об успехе бинаурального воспроизведения у слушателей и о том, какая версия (1-4), по мнению слушателя, была наиболее успешной.
Во время интервью с Крисом Пайком из отдела исследований и разработок BBC в сентябре 2012 года Пайк заявил, что «вы можете получить хорошее пространственное впечатление, но тембральная окраска часто является проблемой». Проблема тембральной окраски упоминается в большом количестве исследований пространственного улучшения и иногда рассматривается как результат неправильного использования или недостаточного количества данных HRTF при воспроизведении бинаурального звука, например, или того факта, что конечный пользователь просто не отвечает хорошо для собранных данных HRTF. Фрэнсис Рамси заявляет в статье 2011 года «Чья это голова?» что «плохо реализованные HRTF могут привести к плохому тембровому качеству, плохой экстернализации и множеству других нежелательных результатов». Получение правильных данных HRTF является ключевым моментом в достижении успеха конечного продукта, и, возможно, сделав данные HRTF как можно более обширными, будет меньше места для ошибок, таких как проблемы с тембром. HRTF, используемые для Private Peaceful, были разработаны путем измерения импульсных откликов в реверберирующей комнате, чтобы уловить ощущение пространства, но они не очень внешние, и есть очевидные проблемы с тембром, как указал Пайк.
Джуха Меримаа из исследовательских лабораторий Sennheiser в Калифорнии обсуждает использование фильтров HRTF и эквалайзера для уменьшения тембральных проблем в своей статье, озаглавленной «Модификация фильтров HRTF для уменьшения тембральных эффектов в бинауральном синтезе, часть 2: отдельные HRTF» (2010). Его исследование показало, что использование фильтров HRTF для уменьшения проблем с тембром не влияет на пространственную локализацию, ранее достигнутую с использованием данных при тестировании на группе слушателей. Это объясняет, что есть способы уменьшить влияние проблем с тембром на звук, который был обработан с данными HRTF, но это означает дальнейшее эквалайзерное управление звуком. Если этот путь будет исследован дальше, исследователи должны будут быть довольны тем фактом, что звуком манипулируют в огромных количествах для достижения большего ощущения пространственного восприятия, и что эти дальнейшие манипуляции вызовут необратимые изменения звука, что-то создатели контента могут быть недовольны. Необходимо будет принять во внимание, какой объем манипуляций уместен и в какой степени, если таковые имеются, это повлияет на опыт конечных пользователей. Важно учитывать комнату, в которой были собраны данные BRIR и HRTF, поскольку разные комнаты будут повлиять на конечный результат.
При записи серии данных HRTF для распространения может быть проведено только ограниченное количество измерений, и конечным пользователям придется найти для себя наилучшие результаты. Конечно, лучшими данными HRTF для любых людей будет информация, которая будет собираться с их собственной ушной раковины, а не то, в чем в настоящее время принимают участие создатели контента для мобильных приложений. Из-за этого проблемы с тембром могут быть неизбежны при использовании неличного Данные HRTF или попытки распространить любой звук, на который уже повлияли пространственные манипуляции. Возможно, наиболее реальный способ улучшить пространственную осведомленность в звуке - это изучить возможности отслеживания головы или других методов сбора данных HRTF на стороне пользователя.
Наушники, используемые потребителями, неизбежно повлияют на конечный результат. Проблема, связанная с использованием наушников, - это широкий диапазон качества наушников потребительского уровня. Многие mp3-плееры и планшеты традиционно поставляются с малобюджетными наушниками, что может вызвать проблемы с пространственно улучшенным звуком.
Идеальные условия прослушивания, скорее всего, будут достигнуты с наушниками, разработанными и откалиброванными для получения максимально ровной частотной характеристики, чтобы уменьшить окрашивание звука, который слушает пользователь. В большинстве случаев это не казалось достаточной проблемой для конечных пользователей, чтобы вкладывать средства в наушники, которые позволят им слышать звук именно так, как задумал создатель контента, и вместо этого будут продолжать использовать наушники в комплекте, а в некоторых случаях вкладывать средства в наушники, одобренные и брендированные определенными артистами. Как обсуждалось ранее, существуют проблемы с тембральными эффектами, присутствующими при использовании данных BRIR и HRTF для создания пространственно улучшенного звука, методов, используемых Крисом Пайком и BBC R&D. В результате возникли проблемы с тембром, поэтому этот метод, возможно, еще не является успешным способом создания пространственно-улучшенного звука для наушников, но эти проблемы с тембром также возникают при выборе наушников. «[Разве проблемы с тембром, вызванные использованием данных BRIR и HRFT] хуже, чем разница между некоторыми дешевыми наушниками, которые вы получаете с mp3-плеером, и некоторыми хорошими наушниками Sennheisers».
Часто используемые бинауральные микрофоны
Brüel & Kjr Тренажеры головы и торса (HATS)
Предназначен для использования в электроакустических испытаниях на месте, например, на телефонных трубках, гарнитурах, устройствах аудиоконференции, микрофонах, наушниках, слуховых аппаратах и средствах защиты слуха. В отличие от других моделей, это имитаторы головы и торса (HATS), призванные максимально точно имитировать человеческий слух.
Neumann KU 100
Neumann KU 100 - фиктивный головной микрофон, используемый для записи в бинауральном стерео. «Он напоминает человеческую голову и имеет два микрофонных капсюля, встроенных в уши» . Neumann - это широко используемый бинауральный микрофон, функции которого используются командами BBC R&D.
Тренажер головы и торса GRAS KEMAR (HATS)
Первоначально KEMAR был изобретен в сотрудничестве с аудиологической промышленностью для разработки слуховых аппаратов и до сих пор является стандартом де-факто для этой отрасли, однако с тех пор использование KEMAR распространилось во множестве других отраслей, таких как: телекоммуникации, средства защиты слуха. испытания, автомобильные разработки и т. д. KEMAR разработан с использованием крупных статистических исследований, максимально приближенных к средним человеческим измерениям. Модель KEMAR также является единственным микрофоном в этом списке, который имеет модель туловища. Было замечено, что отражения туловища вносят значительный вклад в создание успешной бинауральной записи.
Набор микрофонов Core Sound Binaural (CSB)
Представленные в 1989 году, CSB были первым набором миниатюрных бинауральных микрофонов с клипсой. Они все еще производятся сегодня, тридцать лет спустя, вместе с комплектом микрофонов Low Cost Binaural (LCB) и комплектом микрофонов High End Binaural (HEB) с использованием капсул серии DPA 4060. Они используют собственную голову и уши пользователя, поэтому HRTF является правильным, в отличие от бинауральных головок, которые используют общую ушную раковину, голову и плечи.
Диапазон 3Dio
Бинауральные микрофоны серии 3Dio имеют две силиконовые формы для ушей (ушной раковины), разделенные расстоянием 19 сантиметров (7,5 дюйма), что близко к среднему расстоянию между человеческими ушами. Внутри ушей размещаются микрофоны: от Primo EM172 в моделях Free Space и Free Space XLR до DPA 4060 в модели Pro II. Линейка 3Dio значительно дешевле, чем, например, Neumann KU 100 и поэтому используется больше на потребительском уровне. Основное отличие моделей 3Dio от KEMAR или KU 100 - отсутствие модели головы. 3Dio полностью полагается на использование форм ушной раковины для достижения бинаурального эффекта от стереозаписи.
Звук. Коды Kaan
Kaan - это бинауральный микрофон, сделанный своими руками для звукооператора. Это 3D-печатная модель, усредняющая слуховой проход человека для усреднения резонансной частоты, присущей каждому человеку. Благодаря форм-фактору и весу он упрощает выборку условий, которые в противном случае было бы сложнее использовать с другими микрофонами, а также с АЦП и записывающими устройствами.
Микрофоны размещаются точно на барабанной перепонке с использованием Primo EM 172 и 235 мм, что соответствует среднему расстоянию от мочки уха до мочки уха. Сигмовидная форма в канале Каан в большей степени восполняет отсутствующую голову.
Профессионалы звука SP-TFB-2
Носимый стереомикрофон-вкладыш, используемый как наушники, помещается в ушную раковину человека. Этот микрофон использует ушную раковину пользователя для создания бинаурального эффекта.
ZiBionic
ZiBionic One - бинауральный микрофон для записи ASMR . Конкретные формы и размеры бинаурального записывающего устройства «влияют на поведение - такое как поглощение, передача, отражение, интерференция - акустических волн». Подобно 3Dio, у ZiBionic нет модели головы, но его тень головы и форма тела были изогнуты таким образом, что техника записи ASMR (источник звука ближнего действия, например шепот) может быть обнаружена более эффективно с двумя капсулами внутри уха. профильные микрофоны.
Гук стих
Hooke Verse - это относительно новое бинауральное устройство, представляющее собой набор наушников-вкладышей, которые подключаются к записывающим устройствам, использующим Bluetooth, с записью без потерь. Разработанный кодек позволяет пользователю записывать аудио вместе с видео. Кроме того, в устройстве используются ветрозащитные экраны микрофонов, чтобы уменьшить шум ветра, что является распространенной проблемой для носимых устройств и смартфонов. «Производители смартфонов сталкиваются с двойной проблемой шума ветра. Не только турбулентность присутствует в воздушном потоке в целом, но и прямоугольная форма смартфона создает вокруг себя крошечные водовороты».
Смотрите также
- Бинауральные ритмы
- Бинауральный фьюжн
- Динамическая бинауральная запись
- Эффект Франссена
- Эффект приоритета
использованная литература
внешние ссылки
- Статья The Verge - Окружение звуком: как 3D-звук взламывает ваш мозг
- Примеры 3D бинауральных записей