Бинауральный слух и бинауральная запись

Бинауральный слух

Бинауральный, означает «имеющий два уха». Так как мы имеем два приёмника слуха, разделенных размером головы, наш механизм восприятия звуковых волн позволяет нам определять направление откуда исходит звук. Это называется локализацией, что является огромным преимуществом, которое позволяет нам формировать пространственною перспективу и оценивать пространственное звуковое поле.

Помимо локализации, наш двойной (бинауральный) слух дает нам способность разделять звуковые сигналы, приходящие из различных точек пространства. Мы также можем выделять сигналы выбранного нами источника на фоне реверберирующих сигналов. Например, выделение прямого звука акустической системы от звуков, отраженных от стен помещения. Мы ещё можем выделять речь на фоне окружающих шумов и прочее.

Бинауральная пространственная локализация работает благодаря способности нашего мозга различать время (фазу) поступления звуков (один пришел раньше другого - временная разность), различать громкость (амплитуду) поступающих звуков, и определять спектральную разность звуков (различие звуков по частотам).

Эти три сравнительных механизма работают одновременно и дают нам возможность формировать пространственную картину, отчетливо воспринимать и разделять расположение инструментов по горизонтали и глубине сцены, также ощущать пространственность окружающего звукового образа.

Бинауральная запись

Бинауральный слух, о котором мы говорили выше (https://t.me/daxxcables/866), очень сложный, до конца не изученный феномен. Это одна из тем психоакустических исследований, которые активно проводятся несколькими лабораториями по всему миру.

Бинауральная запись – это система звукозаписи, при которой сохраняются сигналы бинауральной локализации, и слушатель ощущает локализацию (пространственную картину), как если бы он действительно находился в том месте, где было музыкальное событие.

Несмотря на рекламную шумиху, стереофонические технологии, особенно двухканальное стерео, и близко не приближаются по своим возможностям к тому уровню реалистичности, которое воссоздают правильно сделанные бинауральные записи.

Система бинауральной записи состоит из головы манекена, снабженной ушными раковинами с микрофонами на входах в слуховые проходы. Эти микрофоны чувствительны к различиям в уровне звука, времени прихода сигнала (фазе) и спектральном составе звуков, которые ощущаются ушами человека, находящегося в месте события (записи). Воссоздается форма ушной раковины, которая играет важную роль в восприятии звуков, а макет головы дает акустическую «тень», у которой находятся раковины. Условия записи получаются максимально
приближенными к естественным.

Микрофоны подключаются к двухканальному записывающему устройству, точно так, как и при стереозаписи. При прослушивании полученной записи каждое ухо должно слышать только звук, улавливаемый соответствующим ушным микрофоном, поэтому прослушивание производится только с помощью наушников.

Эффект прослушивания бинауральной записи полностью отличается от прослушивания стереофонической или монофонической записи. Обычное стерео в наушниках создает сильно преувеличенное ощущение пространства и неестественной реверберации. Монофоническая запись в наушниках звучит «внутри головы», а не перед ней. Бинауральная запись не имеет этих недостатков.

Было обнаружено, что бинауральная система записи и воспроизведения должна иметь две канала, идентичных по частотной характеристике и, в частности, по фазовым характеристикам, в очень узких пределах, особенно в среднечастотном диапазоне от 500Гц до 3кГц.

Системы шумоподавления, такие как Dolby A, B, C и dbx, ухудшают локализацию при бинауральном воспроизведении из-за различий в алгоритме усиления, обработке шумов и частотной характеристики. Кассетные магнитофоны, например, не обеспечивают качественного воспроизведения бинауральных записей, так как для достижения хорошего уровня сигнал/шум применяют систему шумоподавления. Цифровые источники отлично справляются с этой задачей, а наушники должны быть очень хорошо подобраны, чтобы не ухудшить эффект.

Было предпринято много попыток обеспечить бинауральный слух, используя акустические системы вместо наушников. Такие акустические системы называются «трансауральными». Данная система должна компенсировать тот факт, что при прослушивании через колонку каждое ухо оба динамика, а не только тот, который оно должно слышать. Для этого на правый динамик подается специально выровненный и задержанный сигнал противоположной полярности, чтобы подвить звук, который правое ухо услышало бы из левого динамика. Тоже самое делается и в другом канале.

Такую систему создала компания JVC в конце 1970-х годов. Её бифоническая система звучала довольно убедительно, но слушатель должен был в строго определенном месте, чтобы система работала оптимально.

Первым трансауральным процессором, ориентированным на потребителя, стал Lexicon CP-1, разработанный Дэвидом Грайзингером. Это цифровая система с несколькими программами моделирования акустических условий.

Дальнейшее развитие бинауральных систем проявилось в системах виртуальной реальности и в системах воспроизведения звука в кинотеатрах, где зрители надевают наушники во время сеанса.