Binaurální zvuk

Představte si, že jste v kině, kde zvuky přicházející ze všech stran vytvářejí dojem, že jste zcela ponořeni do děje. Zvukoví designéři a filmaři se snaží vytvořit tento efekt pomocí vícekanálových zvukových systémů umístěných po celém divadle. V blockbusterech je obzvláště důležité přesně zprostředkovat pohyb zvuku, aby se diváci mohli cítit jako v centru dění.

Binaurální zvuk je technologie, která napodobuje, jak lidé vnímají zvuky v reálném životě. Přestože prostorový zvuk a vícekanálové systémy existují již dlouhou dobu, binaurální zvuk si v poslední době získal pozornost. Překvapivě používá pouze dva zvukové kanály, ale vytváří působivý pocit hlasitosti, který není horší než tradiční systémy.

Binaurální zvuk poskytuje hluboké ponoření pomocí minimálního počtu zdrojů zvuku. Základní myšlenkou technologie je zaznamenat zvuk tak, jak jej člověk slyší, s využitím zvláštností lidského sluchu, který vnímá svět dvěma ušima. To umožňuje neuvěřitelnou úroveň realismu i při poslechu přes běžná stereo sluchátka. Na rozdíl od standardních metod nahrávání, kdy zvuk snímá jeden mikrofon a prostor je vytvořen uměle, využívá binaurální audio mikrofony dva, což umožňuje snímat zvuky nejen ze stran, ale také zepředu, zezadu, shora a zdola. Pro záznam se často používá maketa hlavy s mikrofony zabudovanými do modelů boltců. To se může zdát neobvyklé, ale výsledek umožňuje vytvořit velmi realistický efekt přítomnosti při poslechu s dobrými sluchátky.

• Proč je důležité používat sluchátka? Zvukové vlny z reproduktorů směšují a zkreslují efekt, takže přesné umístění zvuku je možné pouze se sluchátky;
• Proč dva mikrofony nestačí? Pro dosažení plného účinku je nutné vzít v úvahu odrazy zvuku od hlavy, těla a vlastností boltců, což se nazývá HRTF (head-related transfer functions);
• Kde se používá binaurální zvuk? V posledních letech se zájem o binaurální audio zvýšil díky rozvoji počítačových her a technologií VR, které vyžadují hluboké ponoření do trojrozměrných světů. Binaurální zvuk se také používá v hudbě, filmech a konkrétních žánrech na YouTube.

Hudba

Binaurální zvuk se objevil na konci 19. století. V té době se používal přístroj zvaný Tetrofon, který umožňoval poslech koncertů v divadlech a filharmonických společnostech prostřednictvím telefonu. Mikrofony v sálech byly umístěny tak, aby vytvářely efekt přítomnosti. Tetrophone byl populární a byl k dispozici až do roku 1932.

Ve 30. letech 20. století vznikla první umělá hlava s mikrofony v Nizozemsku, ve výzkumné laboratoři Philips v Eindhovenu. Tato figurína sloužila k experimentům s přesným přenosem zvuku vnímaného lidským uchem. V roce 1972 vydal Neumann první komerční manekýn KU 80 v očekávání, že způsobí revoluci v nahrávání zvuku. Zvukaři však zůstali lhostejní a nadále používali známé mikrofony.

Hlavním problémem bylo, že použití figurín omezovalo možnosti záznamu zvuku a následného zpracování. Tradiční metody nahrávání kanálů umožňují používat mikrofony s požadovanou směrovostí a optimálně je umístit tak, aby zachytily potřebné zvuky a vyloučily nepotřebné. Dummy jsou vybaveny pouze všesměrovými kondenzátorovými mikrofony, což ztěžuje práci s prostorem nástrojů při mixování. Nastavení úrovně hlasitosti, ekvalizace a komprimace jednotlivých prvků nahrávky se stává téměř nemožným, což je pro zvukaře vážný problém.

Přesto někteří hudebníci pokračují v experimentování s 3D zvukem. Příklady experimentální elektronické hudby lze nalézt na YouTube. Lou Reed z The Velvet Underground použil binaurální nahrávky ve svých sólových albech a The Rolling Stones použili tento přístup na albu Flashpoint.

Binaurální zvuk si získal největší oblibu v hudebním průmyslu díky své schopnosti zprostředkovat zvuk živého vystoupení. Stejně jako na konci 19. století se dnes 3D zvuk nejlépe hodí k poslechu koncertů a vytváří pocit přítomnosti.

Kino

Historie binaurálního zvuku ve filmovém průmyslu je ještě méně působivá než v hudbě. Na filmy se většinou kouká ve společnosti a tichá kina se sluchátky místo reproduktorů jsou spíše vzácností. Doma také převažují audiosystémy s více reproduktory, například 5.1 a 7.1. Potíže způsobuje i použití figurín s gumovými hlavami na sadě. Výsledkem je, že binaurální zvuk je nejen obtížné nahrávat a míchat, ale má také omezené publikum.

V poslední době došlo k určitým změnám. Sennheiser vydal neobvyklý nezávislý film jako propagační materiál pro svůj headset určený pro binaurální nahrávání. Přestože jsou umělecké přednosti filmu diskutabilní, samotný pokus demonstrovat schopnosti formátu stojí za pozornost.

Vážnější přístup k binaurálnímu zvuku ukázali tvůrci série „Doctor Who“. Čtvrtá epizoda desáté sezóny, „Knock Knock“, používala kromě běžného také binaurální soundtrack. Děj, který zahrnuje dům s mimozemským hmyzem skrývajícím se ve zdech, umožnil zvukovým designérům vytvořit efekt úplného obklopení diváka zvuky, jako jsou děsivé klepání, vrzání dveří a vytí větru. Festivalové filmy také začaly experimentovat s prostorovým zvukem. Například hororový film „Interior“ financovaný z Kickstarteru byl natočen pomocí binaurálních mikrofonů a získal několik ocenění. Dokument „Blind Faith“ využívá efekt k vyjádření pocitů nevidomé hlavní hrdinky.

Youtube

Pokud mluvíme o méně tradičních žánrech nahrávání videa, ve videích ASMR se často používá binaurální zvuk. Ano, jsou to stejná videa, kde šustí pytlíky nebo šeptají. Mnoho lidí je sleduje, aby se uvolnili a zažili příjemný pocit husí kůže na kůži. Prostorový zvuk pomáhá zprostředkovat tyto šustivé zvuky, šepot a klepání přirozeněji.

Binaurální zvuk může přenést posluchače do jiného prostředí. Je mnoho nadšenců, kteří nahrávají zvuky velkých měst, neobvyklých míst nebo jevů. Můžete tak například slyšet skutečný zvuk startu rakety, který je v běžném videopřenosu prezentován pouze jako nevýrazný hluk.

Hry a VR

Přestože se vývojáři často předhánějí v grafických možnostech svých her, je to právě zvuk, který vytváří nejsilnější spojení s hráčem. Zvuk lépe zprostředkovává emoce a atmosféru, poskytuje důležité informace o tom, co se děje, pomáhá budovat zvukové kulisy, rozšiřuje herní svět, vytváří napětí a dokonce nutí hráče představit si, co zůstává v zákulisí. Hry se navíc často hrají se sluchátky, a co je důležitější, lze zde využít uměle vytvořené binaurální audio.

Hlavním problémem při vytváření prostorového zvuku ve hrách je vytvořit jej interaktivní. Přestože tradiční binaurální záznam a vytvoření panoramatu v post-processingu nejsou kompatibilní, moderní počítače mají dostatek výkonu, aby tento efekt softwarově simulovaly. Všechny zvukové stopy jsou nahrány a smíchány konvenčními metodami a poté je zpracuje speciální algoritmus, který simuluje zvuk přes virtuální boltec, přičemž bere v úvahu odrazy od hlavy a těla. To zvyšuje zátěž procesoru, ale umožňuje vám využívat všechny výhody binaurálního zvuku bez jeho hlavních nevýhod. Na internetu můžete najít mnoho her, které používají binaurální zvuk. Je však třeba zdůraznit ty hry, ve kterých tento formát hraje klíčovou roli ve hře. Například ve stealth akční hře Sniper Elite 4 je důležité přesně určit zdroj výstřelů nebo nepřátelských rozhovorů, protože hlavní postavou, jak asi tušíte, je sniper. A ve hře Hellblade šli vývojáři ještě dál: hlavní hrdina trpí halucinacemi a slyší v hlavě hlasy a zde se binaurální audio stává nejen herním nástrojem, ale také důležitým uměleckým prvkem.

Jak se zaznamenává binaurální zvuk

K dosažení požadovaného efektu při binaurálním nahrávání nepotřebujete speciálně vybavené studio. Tajemství je ve správném umístění zařízení, aby byl zvuk zaznamenán tak, jak jej člověk slyší. Typicky se pro nahrávání používá dvojice mikrofonů, které jsou instalovány ve středu studia ve výšce lidské hlavy. Vzdálenost mezi mikrofony je téměř stejná jako mezi ušima. Toto uspořádání umožňuje mikrofonům zachytit zvukové vlny stejným způsobem jako sluch, což vytváří dojem, že vy sami jste ve středu studia.

Jak se binaurální technologie vyvíjela, inženýři, zvukaři a výrobci zjistili, že nejlepších výsledků bylo dosaženo pomocí figurín s vestavěnými mikrofony, takzvané „dummy head“. Postupem času to vedlo ke vzniku specializovaných zařízení – figurín s gumovými hlavami a mikrofony zabudovanými v uších. Zpočátku se takové systémy skládaly pouze z hlavy, ale později někteří výrobci přidali krk a trup, což zdůrazňovalo jako klíčovou vlastnost svých zařízení. Tyto inovace nevznikly z nudy; jsou navrženy tak, aby usnadnily práci zvukových inženýrů tím, že zviditelnily proces nahrávání. Inženýři studia se už nestarají o to, jak se zvuk dostane k uším posluchače a jak se bude měnit, když bude procházet lidským tělem. Všechno, co taková atrapa nahrává, zní, jako by uprostřed studia stál sám zvukař.

I přes svou jednoduchost má tato technologie svá omezení. Binaurální zvuk vytváří zvukový obsah určený pro „průměrného“ posluchače, aniž by bral v úvahu, že tělo každého člověka je jedinečné. Lidé se liší velikostí hlavy, šířkou ramen, délkou krku a dokonce i tvarem uší. Tyto individuální rozdíly mohou výrazně ovlivnit vnímání zvuku a uvěřitelnost binaurálního zvuku. Dva lidé mohou vnímat stejný zvuk zcela odlišně: na jednoho může zapůsobit jedinečný zvukový zážitek, zatímco na jiného může celá technologie připadat nesmyslná.

Jak poslouchat binaurální zvuk

Navzdory existenci různých metod záznamu binaurálního zvuku existuje pouze jeden způsob, jak jej přehrávat – prostřednictvím sluchátek. Právě potřeba sluchátek a také zvláštnosti našeho sluchu brání rozšíření této technologie ve filmovém průmyslu a dalších uměleckých formách.

Lidský mozek úzce spolupracuje se sluchem a společně snadno určí polohu zdroje zvuku a jeho vzdálenost. Vzhledem k tomu, že naše uši pracují odděleně od sebe, zvuk se dostává k jednomu uchu před druhým, což umožňuje mozku přesně určit směr a sílu zvuku a také jeho umístění.

Pokus o vytvoření iluze pomocí reproduktorů nebude fungovat, protože mozek ví, kde jsou. Signál se do uší dostane téměř okamžitě a snadno rozeznáme skutečné zvuky od nahraných. Aby binaurální zvuk zněl přirozeně a nerozeznatelně od skutečného světa, jsou zapotřebí sluchátka, která od sebe izolují levý a pravý kanál.

Pro kina, koncertní sály a další zábavní podniky se to stává vážnou překážkou. Podniky v tuto chvíli nejsou připraveny vybavit každý sál dostatečným počtem sluchátek. Vícekanálové audiosystémy jsou levnější, jsou odolnější, méně často se lámou a nelze je omylem zapomenout vrátit při odchodu ze sálu.

Proč tedy takový zvuk potřebujeme?

Navzdory obtížím a nejistotě ve financování převažují výhody binaurálního zvuku nad nevýhodami, což povzbuzuje inženýry a vývojáře, aby pokračovali ve zdokonalování technologie, aby byla dostupnější a levnější.

Za prvé, binaurální zvuk poskytuje skutečně jedinečný zážitek: zvuk se pohybuje s vámi, stejně jako ve skutečném životě. Moderní pokroky umožnily, aby se technologie stala velmi přesnou. Můžete otočit hlavu, sedět, stát, ohýbat se – a binaurální zvuk ve sluchátkách bude vždy znít, jako byste byli ve skutečném světě. To umožňuje posluchači doslova se přenést do jiného prostředí a zůstat tam bez ohledu na pohyb. Například nedávno vydaný plugin Waves Abbey Road Studio 3 vám umožní virtuálně se ocitnout ve slavném studiu Abbey Road, kde se zvuk mění v závislosti na poloze vaší hlavy.

Za druhé, tato technologie je zvláště užitečná pro záznam složitých zvukových prostorů a zvukových signálů. S jeho pomocí můžete nahrávat a reprodukovat zvuky lesa, moře nebo dokonce symfonického orchestru tím nejpřirozenějším způsobem. Hluk stromů a šustění listí bude působit trojrozměrně, jako byste stáli uprostřed lesa, a zvuk vody bude tak realistický, že si budete připadat jako na vyhřáté pláži nebo na palubě. loď.

Binaurální zvuk se stal obzvláště oblíbeným mezi tvůrci obsahu ASMR (Autonomous Sensory Meridian Response), kde jsou ve videích použity příjemné zvuky k relaxaci. YouTube je teď plný takových videí, kde autoři praskají bublinkovou fólii, mačkají papír nebo dokonce jedí ořechy a zapíjí je pivem. Binaurální zvuk je pro taková videa ideální díky realistickému přenosu zvuku.

V budoucnu, až se binaurální systémy rozšíří a budou dostupnější, se tato technologie může stát novým standardem pro nahrávání hudby a zvuku. Přestože binaurální zvuk pravděpodobně nenahradí prostorové systémy jako Dolby v kinech, může se stát běžným prvkem v domácnosti. Posluchači se budou moci při sledování filmů cítit, jako by stáli uprostřed studia vedle svých oblíbených hudebníků, ponořit se do intenzivních virtuálních přestřelek nebo cestovat do jiných světů. A co je nejlepší, vše, co potřebujete, jsou sluchátka, vlastní uši a stereo systém.