Виртуальное акустическое пространство

Виртуальное акустическое пространство (ВАП), также известное как виртуальное слуховое пространство , представляет собой метод, при котором кажется, что звуки, воспроизводимые через наушники, исходят из любого желаемого направления в пространстве. Создается иллюзия виртуального источника звука вне головы слушателя.

Сигналы локализации звука создают внешнее восприятие.

Когда человек слушает звуки через наушники (так называемое «закрытое поле»), кажется, что источник звука исходит из центра головы. С другой стороны, в нормальных условиях прослушивания, в так называемом свободном поле, звуки воспринимаются как внешние. Направление звука в пространстве (см. Локализация звука ) определяется мозгом при анализе взаимодействия поступающего звука с головой и наружными ушами. Звук, возникающий с одной стороны, достигает ближнего уха раньше дальнего уха (создавая межушную разницу во времени , ITD), а также будет громче в ближнем ухе (создавая межушную разницу уровней , ILD – также известную как межушная разница в интенсивности , IID). ). Эти бинауральные сигналы позволяют звукам латерализоваться. Хотя в обычных сигналах стереонаушников используются ILD (а не ITD), звук не воспринимается как внешний.

Восприятие внешнего источника звука происходит благодаря частотно- и направленной фильтрации ушной раковины , составляющей внешнюю структуру уха. В отличие от ILD и ITD, эти сигналы спектральной локализации генерируются моноурально. Один и тот же звук, представленный с разных направлений, будет вызывать на барабанной перепонке различный рисунок пиков и провалов по частоте. Характер этих монофонических спектральных сигналов различен для разных слушателей. Спектральные сигналы жизненно важны для оценки высоты и определения того, исходит ли звук спереди или сзади слушателя. Они также жизненно важны для создания иллюзии внешнего источника звука. Поскольку в стереозаписях присутствуют только ILD, отсутствие спектральных сигналов означает, что звук не воспринимается как внешний. Самый простой способ воссоздать эту иллюзию — сделать запись с помощью двух микрофонов, помещенных в муляж человеческой головы. Воспроизведение записи через наушники создаст иллюзию внешнего источника звука.

VAS создает ощущение внешнего источника звука.

VAS имитирует метод «фиктивной головы» посредством цифровой обработки сигналов . Методика ВАШ включает два этапа: оценку передаточных функций головы с разных направлений и воспроизведение звуков через фильтры ВАШ со схожими передаточными функциями.

1. ILD, ITD и спектральные сигналы составляют так называемую передаточную функцию, связанную с головой (HRTF), которая определяет, как голова и внешние уши фильтруют входящий звук. HRTF можно измерить, поместив миниатюрные зондовые микрофоны в уши субъекта и записав импульсные реакции на широкополосные звуки, поступающие из разных направлений в пространстве. Поскольку размер головы и внешняя форма ушей у разных слушателей различаются, более точный эффект можно создать, индивидуализировав фильтры VAS таким образом. Однако иностранная HRTF или средняя HRTF, охватывающая множество слушателей, по-прежнему очень эффективна.
2. Банк импульсных характеристик HRTF теперь преобразуется в своего рода банк фильтров. Любой желаемый звук теперь можно преобразовать с помощью одного из этих фильтров и воспроизвести слушателю через наушники. Это создает ощущение внешнего источника звука. Этот подход имеет очевидные преимущества перед «методом пустышки», в первую очередь тот факт, что после получения набора фильтров его можно применить к любому желаемому источнику звука.

Использование VAS в науке

Помимо очевидного применения на рынке домашних развлечений, VAS использовался для изучения того, как мозг обрабатывает местоположение источника звука. Например, в Оксфордской лаборатории слуховой неврологии ученые представили звуки, отфильтрованные по VAS, во время записи нейронов слуховой коры и среднего мозга.

См. также

• Звуковая локализация
• акустическое пространство
• Аурализация