Binaurale audio

Stel je voor dat je in een bioscoop zit, waar de geluiden die van overal om je heen komen de indruk wekken dat je volledig in de actie wordt ondergedompeld. Geluidsontwerpers en filmmakers proberen dit effect te creëren door gebruik te maken van meerkanaals geluidssystemen die overal in het theater zijn geplaatst. Bij blockbusters is het vooral belangrijk om de beweging van het geluid nauwkeurig over te brengen, zodat het publiek het gevoel krijgt dat hij of zij zich midden in de actie bevindt.

Binaural audio is een technologie die imiteert hoe mensen geluiden in het echte leven waarnemen. Hoewel surround sound en meerkanaalssystemen al heel lang bestaan, heeft binaurale audio recentelijk aandacht gekregen. Verrassend genoeg gebruikt het slechts twee audiokanalen, maar het creëert een indrukwekkend gevoel van volume dat niet onderdoet voor traditionele systemen.

Binaurale audio zorgt voor een diepe onderdompeling met een minimaal aantal geluidsbronnen. Het basisidee van de technologie is het opnemen van geluid zoals iemand het hoort, waarbij gebruik wordt gemaakt van de eigenaardigheden van het menselijk gehoor, dat de wereld door twee oren waarneemt. Dit zorgt voor een ongelooflijk niveau van realisme, zelfs bij het luisteren via een gewone stereohoofdtelefoon. In tegenstelling tot standaard opnamemethoden, waarbij geluid wordt opgevangen door één microfoon en de ruimte kunstmatig wordt gecreëerd, maakt binaurale audio gebruik van twee microfoons, waardoor je niet alleen geluiden van de zijkanten, maar ook van de voorkant, achterkant, boven- en onderkant kunt vastleggen. Voor opnames wordt vaak een dummyhoofd met microfoons ingebouwd in de modellen van de oorschelpen gebruikt. Dit lijkt misschien ongebruikelijk, maar het resultaat stelt je in staat een zeer realistisch aanwezigheidseffect te creëren wanneer je luistert met een goede hoofdtelefoon.

• Waarom is het belangrijk om een ​​koptelefoon te gebruiken? Geluidsgolven uit de luidsprekers vermengen en vervormen het effect, dus een nauwkeurige geluidspositionering is alleen mogelijk met een hoofdtelefoon;
• Waarom zijn twee microfoons niet genoeg? Om het volledige effect te bereiken, is het noodzakelijk om rekening te houden met geluidsreflecties van het hoofd, het lichaam en de kenmerken van de oorschelpen, wat HRTF wordt genoemd (hoofdgerelateerde overdrachtsfuncties);
• Waar wordt binaurale audio gebruikt? De afgelopen jaren is de belangstelling voor binaurale audio toegenomen als gevolg van de ontwikkeling van computerspellen en VR-technologieën, die een diepe onderdompeling in driedimensionale werelden vereisen. Binaurale audio wordt ook gebruikt in muziek, films en specifieke genres op YouTube.

Muziek

Binaurale audio verscheen eind 19e eeuw. Destijds werd een apparaat gebruikt, de Tetrophone genaamd, waarmee je via de telefoon naar concerten in theaters en filharmonische verenigingen kon luisteren. In de zalen werden microfoons geplaatst om het effect van aanwezigheid te creëren. De Tetrofoon was populair en was verkrijgbaar tot 1932.

In de jaren dertig ontstond in Nederland het eerste kunsthoofd met microfoons, in het Philips Research Laboratorium Eindhoven. Deze mannequin werd gebruikt voor experimenten met de nauwkeurige overdracht van geluid dat door het menselijk oor wordt waargenomen. In 1972 bracht Neumann de eerste commerciële mannequin KU 80 uit, in de verwachting dat dit een revolutie teweeg zou brengen in de geluidsopname. Geluidstechnici bleven echter onverschillig en bleven bekende microfoons gebruiken.

Het grootste probleem was dat het gebruik van dummies de mogelijkheden van geluidsopname en nabewerking beperkte. Met traditionele methoden voor kanaalopname kunt u microfoons met de gewenste directionaliteit gebruiken, door ze optimaal te plaatsen om de noodzakelijke geluiden op te vangen en onnodige geluiden uit te sluiten. Dummies zijn alleen uitgerust met omnidirectionele condensatormicrofoons, wat het lastig maakt om tijdens het mixen met de ruimte van instrumenten te werken. Het aanpassen van het volumeniveau, het egaliseren en comprimeren van individuele elementen van de opname wordt bijna onmogelijk, wat een serieus probleem is voor geluidstechnici.

Toch blijven sommige muzikanten experimenteren met 3D-geluid. Voorbeelden van experimentele elektronische muziek zijn te vinden op YouTube. Lou Reed van The Velvet Underground gebruikte binaurale opnames in zijn soloalbums, en The Rolling Stones gebruikten deze aanpak op het album Flashpoint.

Binaurale audio heeft de grootste populariteit verworven in de muziekindustrie vanwege het vermogen om het geluid van een live optreden over te brengen. Net als aan het einde van de 19e eeuw is 3D-geluid tegenwoordig het meest geschikt voor het luisteren naar concerten, omdat het een gevoel van aanwezigheid creëert.

Bioscoop

De geschiedenis van binauraal geluid in de filmindustrie is nog minder indrukwekkend dan in de muziek. Films worden doorgaans in gezelschap bekeken, en stille bioscopen met koptelefoons in plaats van speakers zijn eerder een zeldzaamheid. Thuis hebben ook audiosystemen met meerdere luidsprekers, zoals 5.1 en 7.1, de overhand. Ook het gebruik van dummies met rubberen koppen op de set levert problemen op. Als gevolg hiervan is binaurale audio niet alleen moeilijk op te nemen en te mixen, maar heeft deze ook een beperkt publiek.

Onlangs zijn er enkele veranderingen geweest. Sennheiser bracht een ongebruikelijke onafhankelijke film uit als promotiemateriaal voor zijn headset die was ontworpen voor binaurale opnames. Hoewel de artistieke verdiensten van de film twijfelachtig zijn, is juist de poging om de mogelijkheden van het format te demonstreren opmerkelijk.

Een serieuzere benadering van binaurale audio werd getoond door de makers van de serie "Doctor Who". De vierde aflevering van het tiende seizoen, "Knock Knock", gebruikte naast de reguliere soundtrack een binaurale soundtrack. De plot, waarbij een huis betrokken is met buitenaardse insecten die zich in de muren verstoppen, stelde de geluidsontwerpers in staat het effect te creëren dat de kijker volledig werd omringd met geluiden zoals angstaanjagend kloppen, krakende deuren en huilende wind. Festivalfilms beginnen ook te experimenteren met surround sound. De door Kickstarter gefinancierde horrorfilm ‘Interior’ werd bijvoorbeeld opgenomen met binaurale microfoons en won verschillende prijzen. De documentaire ‘Blind Faith’ gebruikt het effect om de gevoelens van de blinde hoofdpersoon over te brengen.

YouTube

Als we het hebben over minder traditionele video-opnamegenres, wordt vaak binaurale audio gebruikt in ASMR-video's. Ja, dit zijn dezelfde video's waarin ze tassen ritselen of fluisteren. Veel mensen kijken ernaar om te ontspannen en het aangename gevoel van kippenvel op de huid te ervaren. Surround sound helpt deze ruisende geluiden, fluisteringen en tikken op een natuurlijkere manier over te brengen.

Binaurale audio kan de luisteraar naar een andere omgeving transporteren. Er zijn veel liefhebbers die de geluiden van grote steden, ongewone plekken of verschijnselen opnemen. Op deze manier kun je bijvoorbeeld het echte geluid van een raketlancering horen, dat in reguliere video-uitzendingen alleen als een niet-indrukwekkend geluid wordt gepresenteerd.

Spellen en VR

Hoewel ontwikkelaars vaak concurreren op het gebied van de grafische mogelijkheden van hun games, is het het geluid dat de sterkste verbinding met de speler creëert. Geluid brengt emoties en sfeer beter over, geeft belangrijke informatie over wat er gebeurt, helpt bij het bouwen van soundscapes, breidt de gamewereld uit, zorgt voor spanning en laat de speler zich zelfs voorstellen wat er achter de schermen overblijft. Bovendien worden games vaak met een koptelefoon gespeeld en, nog belangrijker, hier kan kunstmatig gecreëerde binaurale audio worden gebruikt.

De grootste moeilijkheid bij het creëren van surroundgeluid in games is om het interactief te maken. Hoewel traditionele binaurale opnames en het creëren van een panorama bij nabewerking onverenigbaar zijn, beschikken moderne computers over voldoende kracht om dit effect in software te simuleren. Alle soundtracks worden opgenomen en gemixt met behulp van conventionele methoden, en vervolgens verwerkt een speciaal algoritme ze, waarbij het geluid wordt gesimuleerd via een virtuele oorschelp, rekening houdend met reflecties van het hoofd en het lichaam. Dit verhoogt de belasting van de processor, maar stelt u in staat te genieten van alle voordelen van binaurale audio zonder de belangrijkste nadelen. Er zijn veel games op internet te vinden die binaurale audio gebruiken. Het is echter de moeite waard om die games te benadrukken waarin dit formaat een sleutelrol speelt in de gameplay. In het stealth-actiespel Sniper Elite 4 is het bijvoorbeeld belangrijk om nauwkeurig de bron van schoten of vijandelijke gesprekken te bepalen, omdat de hoofdpersoon, zoals je zou kunnen raden, een sluipschutter is. En in de game Hellblade gingen de ontwikkelaars nog verder: de hoofdpersoon lijdt aan hallucinaties en hoort stemmen in zijn hoofd, en hier wordt binaurale audio niet alleen een gameplay-tool, maar ook een belangrijk artistiek element.

Hoe binauraal geluid wordt opgenomen

Je hebt geen speciaal uitgeruste studio nodig om het gewenste effect bij binaurale opnames te bereiken. Het geheim zit hem in de juiste plaatsing van de apparatuur, zodat het geluid wordt opgenomen zoals iemand het hoort. Meestal wordt voor de opname een paar microfoons gebruikt, die in het midden van de studio ter hoogte van een menselijk hoofd worden geïnstalleerd. De afstand tussen de microfoons is vrijwel hetzelfde als tussen de oren. Door deze opstelling kunnen de microfoons geluidsgolven op dezelfde manier opvangen als horen, waardoor de indruk ontstaat dat u zich in het midden van de studio bevindt.

Naarmate de binaurale technologie zich ontwikkelde, ontdekten ingenieurs, geluidstechnici en fabrikanten dat de beste resultaten werden bereikt met behulp van dummies met ingebouwde microfoons, de zogenaamde ‘dummy-kop’. In de loop van de tijd leidde dit tot de creatie van gespecialiseerde apparaten: dummies met rubberen koppen en microfoons ingebouwd in de oren. Aanvankelijk bestonden dergelijke systemen alleen uit een hoofd, maar later voegden sommige fabrikanten een nek en romp toe, waarbij ze dit benadrukten als een belangrijk kenmerk van hun apparaten. Deze innovaties zijn niet uit verveling ontstaan; ze zijn ontworpen om het werk van geluidstechnici gemakkelijker te maken door het opnameproces visueler te maken. Studio-ingenieurs hoeven zich niet langer zorgen te maken over hoe het geluid de oren van de luisteraar zal bereiken en hoe het zal veranderen als het door het menselijk lichaam gaat. Alles wat zo’n dummy opneemt, klinkt alsof de geluidstechnicus zelf midden in de studio staat.

Ondanks zijn eenvoud heeft de technologie echter zijn beperkingen. Binaurale audio creëert geluidsinhoud die is ontworpen voor de “gemiddelde” luisteraar, zonder er rekening mee te houden dat ieders lichaam uniek is. Mensen verschillen in hoofdomtrek, schouderbreedte, neklengte en zelfs oorvorm. Deze individuele verschillen kunnen de perceptie van geluid en de geloofwaardigheid van binaurale audio aanzienlijk beïnvloeden. Twee mensen kunnen hetzelfde geluid heel anders waarnemen: de één kan onder de indruk zijn van de unieke geluidservaring, terwijl een ander de hele technologie misschien zinloos vindt.

Hoe u naar binaurale audio kunt luisteren

Ondanks het bestaan ​​van verschillende methoden voor het opnemen van binaurale audio, is er maar één manier om deze af te spelen: via een hoofdtelefoon. Het is de behoefte aan koptelefoons, evenals de eigenaardigheden van ons gehoor, die de verspreiding van deze technologie in de filmindustrie en andere kunstvormen voorkomen.

Het menselijk brein werkt nauw samen met het gehoor en samen bepalen ze gemakkelijk de locatie van de geluidsbron en de afstand ervan. Omdat onze oren afzonderlijk van elkaar werken, bereikt het geluid het ene oor eerder dan het andere, waardoor de hersenen nauwkeurig de richting en sterkte van het geluid kunnen bepalen, evenals de locatie ervan.

Proberen een illusie te creëren met luidsprekers zal niet werken, omdat de hersenen weten waar ze zijn. Het signaal bereikt vrijwel onmiddellijk de oren en we onderscheiden gemakkelijk echte geluiden van opgenomen geluiden. Om binaurale audio natuurlijk te laten klinken en niet te onderscheiden van de echte wereld, zijn hoofdtelefoons nodig die de linker- en rechterkanalen van elkaar isoleren.

Voor bioscopen, concertzalen en andere uitgaansgelegenheden wordt dit een serieus obstakel. Op dit moment zijn bedrijven er niet klaar voor om elke zaal uit te rusten met voldoende koptelefoons. Meerkanaals audiosystemen zijn goedkoper, duurzamer, gaan minder vaak kapot en je kunt ze niet per ongeluk vergeten terug te sturen bij het verlaten van de zaal.

Dus waarom hebben we zulke audio nodig?

Ondanks de moeilijkheden en onzekerheid over de financiering wegen de voordelen van binaurale audio zwaarder dan de nadelen, waardoor ingenieurs en ontwikkelaars worden aangemoedigd om de technologie te blijven verbeteren, waardoor deze toegankelijker en goedkoper wordt.

Ten eerste zorgt binaurale audio voor een werkelijk unieke ervaring: het geluid beweegt met je mee, net zoals in het echt. Moderne ontwikkelingen hebben ervoor gezorgd dat de technologie zeer nauwkeurig is geworden. U kunt uw hoofd draaien, zitten, staan, bukken – en binaurale audio in een hoofdtelefoon klinkt altijd alsof u zich in de echte wereld bevindt. Hierdoor kan de luisteraar letterlijk naar een andere omgeving worden getransporteerd en daar blijven, ongeacht de beweging. Met de onlangs uitgebrachte Waves Abbey Road Studio 3-plug-in kun je bijvoorbeeld virtueel in de beroemde Abbey Road-studio terechtkomen, waar het geluid verandert afhankelijk van de positie van je hoofd.

Ten tweede is deze technologie vooral nuttig voor het opnemen van complexe geluidsruimtes en audiosignalen. Met zijn hulp kun je de geluiden van een bos, de zee of zelfs een symfonieorkest op de meest natuurlijke manier opnemen en reproduceren. Het geluid van bomen en ritselende bladeren zal driedimensionaal lijken, alsof je midden in een bos staat, en het geluid van water zal zo realistisch zijn dat je het gevoel hebt dat je op een warm strand of op het dek van een boot bent. een schip.

Binaurale audio is vooral populair geworden onder makers van ASMR-inhoud (Autonomous Sensory Meridian Response), waarbij aangename geluiden in video's worden gebruikt om te ontspannen. YouTube staat nu vol met zulke video's, waarin auteurs noppenfolie laten barsten, papier verkreukelen of zelfs noten eten en ze wegspoelen met bier. Binaurale audio is ideaal voor dergelijke video's vanwege de realistische geluidsoverdracht.

In de toekomst, wanneer binaurale systemen wijdverspreider en betaalbaarder worden, kan deze technologie de nieuwe standaard worden voor het opnemen van muziek en geluid. Hoewel binauraal geluid surroundsystemen zoals Dolby in bioscopen waarschijnlijk niet zal vervangen, kan het een gebruikelijk element in huis worden. Luisteraars krijgen het gevoel alsof ze midden in de studio naast hun favoriete muzikanten staan, kunnen zich onderdompelen in intense virtuele shootouts of naar andere werelden reizen terwijl ze films kijken. En het beste van alles is dat je alleen een koptelefoon, je eigen oren en een stereosysteem nodig hebt.