Dźwięk obuuszny

Wyobraź sobie, że jesteś w kinie, gdzie dźwięki dochodzące z każdej strony sprawiają wrażenie całkowitego zanurzenia się w akcji. Projektanci dźwięku i filmowcy starają się stworzyć ten efekt, wykorzystując wielokanałowe systemy dźwiękowe rozmieszczone w całej sali kinowej. W filmach kasowych szczególnie ważne jest dokładne oddanie ruchu dźwięku, aby widzowie mogli poczuć się jakby byli w centrum akcji.

Dźwięk binauralny to technologia, która naśladuje sposób, w jaki ludzie postrzegają dźwięki w prawdziwym życiu. Chociaż systemy dźwięku przestrzennego i wielokanałowego istnieją już od dawna, to dopiero ostatnio dźwięk binauralny zyskał na popularności. Co zaskakujące, wykorzystuje on tylko dwa kanały audio, ale tworzy imponujące wrażenie głośności, które nie ustępuje tradycyjnym systemom.

Dźwięk binauralny zapewnia głębokie zanurzenie się w świecie dźwięków przy użyciu minimalnej liczby źródeł dźwięku. Podstawową ideą tej technologii jest nagrywanie dźwięku tak, jak słyszy go człowiek, wykorzystując specyfikę ludzkiego słuchu, który postrzega świat za pomocą dwóch uszu. Pozwala to uzyskać niesamowity poziom realizmu, nawet podczas słuchania przez zwykłe słuchawki stereo. W przeciwieństwie do standardowych metod nagrywania, w których dźwięk jest rejestrowany przez jeden mikrofon, a przestrzeń jest tworzona sztucznie, dźwięk binauralny wykorzystuje dwa mikrofony, co pozwala na rejestrowanie dźwięków nie tylko z boków, ale także z przodu, z tyłu, z góry i z dołu. Do nagrywania często wykorzystuje się manekin głowy z mikrofonami wbudowanymi w modele małżowin usznych. Może się to wydawać niezwykłe, ale efekt pozwala na stworzenie bardzo realistycznego wrażenia obecności podczas słuchania przez dobre słuchawki.

• Dlaczego ważne jest używanie słuchawek? Fale dźwiękowe z głośników mieszają się i zniekształcają efekt, więc dokładne pozycjonowanie dźwięku jest możliwe tylko przy użyciu słuchawek.
• Dlaczego dwa mikrofony nie wystarczają? Aby uzyskać pełny efekt, należy wziąć pod uwagę odbicia dźwięku od głowy, ciała i cech małżowin usznych, co nazywa się HRTF (funkcje transferu związane z głową);
• Gdzie stosuje się dźwięk binauralny? W ostatnich latach zainteresowanie dźwiękiem binauralnym wzrosło dzięki rozwojowi gier komputerowych i technologii VR, które wymagają głębokiego zanurzenia się w trójwymiarowych światach. Dźwięk binauralny jest również wykorzystywany w muzyce, filmach i określonych gatunkach na YouTube.

Muzyka

Dźwięk binauralny pojawił się pod koniec XIX wieku. W tym czasie używano urządzenia o nazwie Tetrophone, które umożliwiało słuchanie koncertów w teatrach i filharmoniach przez telefon. Mikrofony w salach były rozmieszczone tak, aby stworzyć efekt obecności. Tetrophone był popularny i był dostępny do 1932 roku.

W latach 30. XX wieku w Holandii, w laboratorium badawczym Philips Research Laboratory Eindhoven, stworzono pierwszą sztuczną głowę z mikrofonami. Manekin ten był wykorzystywany do eksperymentów związanych z dokładnym przekazywaniem dźwięku odbieranego przez ludzkie ucho. W 1972 roku firma Neumann wypuściła na rynek pierwszy komercyjny manekin KU 80, oczekując, że zrewolucjonizuje on nagrywanie dźwięku. Jednak inżynierowie dźwięku pozostali obojętni i nadal korzystali ze znanych mikrofonów.

Głównym problemem było to, że użycie manekinów ograniczało możliwości nagrywania dźwięku i jego późniejszej obróbki. Tradycyjne metody nagrywania kanałowego pozwalają na użycie mikrofonów o pożądanej kierunkowości, umieszczając je w optymalny sposób, aby uchwycić potrzebne dźwięki i wyeliminować niepotrzebne. Manekiny są wyposażone wyłącznie w mikrofony pojemnościowe o kierunkowości dookólnej, co utrudnia pracę z przestrzenią instrumentów podczas miksowania. Regulacja poziomu głośności, wyrównywanie i kompresja poszczególnych elementów nagrania staje się prawie niemożliwa, co stanowi poważny problem dla inżynierów dźwięku.

Niemniej jednak niektórzy muzycy nadal eksperymentują z dźwiękiem 3D. Przykłady eksperymentalnej muzyki elektronicznej można znaleźć na YouTube. Lou Reed z The Velvet Underground wykorzystał nagrania binauralne w swoich solowych albumach, a The Rolling Stones zastosowali to podejście na albumie Flashpoint.

Dźwięk binauralny zyskał największą popularność w branży muzycznej dzięki swojej zdolności do przekazywania brzmienia występów na żywo. Podobnie jak pod koniec XIX wieku, dźwięk 3D najlepiej nadaje się obecnie do słuchania koncertów, tworząc poczucie obecności.

Kino

Historia dźwięku binauralnego w przemyśle filmowym jest jeszcze mniej imponująca niż w muzyce. Filmy ogląda się zazwyczaj w towarzystwie, a ciche kina z słuchawkami zamiast głośników są raczej rzadkością. W domach dominują również systemy audio z wieloma głośnikami, takie jak 5.1 i 7.1. Trudności sprawia również stosowanie manekinów z gumowymi głowami na planie filmowym. W rezultacie dźwięk binauralny jest nie tylko trudny do nagrania i zmiksowania, ale ma również ograniczoną grupę odbiorców.

Ostatnio nastąpiły pewne zmiany. Firma Sennheiser wypuściła niezwykły film niezależny jako materiał promocyjny dla swoich słuchawek przeznaczonych do nagrywania binauralnego. Chociaż walory artystyczne filmu są wątpliwe, sama próba zademonstrowania możliwości tego formatu jest godna uwagi.

Bardziej poważne podejście do dźwięku binauralnego wykazali twórcy serialu „Doctor Who”. W czwartym odcinku dziesiątego sezonu, zatytułowanym „Knock Knock”, oprócz zwykłej ścieżki dźwiękowej wykorzystano również ścieżkę binauralną. Fabuła, w której pojawia się dom z obcymi owadami ukrywającymi się w ścianach, pozwoliła projektantom dźwięku stworzyć efekt całkowitego otoczenia widza dźwiękami, takimi jak przerażające pukanie, skrzypiące drzwi i wyjący wiatr. Filmy festiwalowe również zaczęły eksperymentować z dźwiękiem przestrzennym. Na przykład finansowany przez Kickstarter horror „Interior” został nakręcony przy użyciu mikrofonów binauralnych i zdobył kilka nagród. Dokument „Blind Faith” wykorzystuje ten efekt, aby przekazać uczucia niewidomego bohatera.

YouTube

Jeśli mówimy o mniej tradycyjnych gatunkach nagrań wideo, dźwięk binauralny jest często wykorzystywany w filmach ASMR. Tak, są to te same filmy, w których szeleszczą torebkami lub szepczą. Wiele osób ogląda je, aby się zrelaksować i doświadczyć przyjemnego uczucia gęsiej skórki na skórze. Dźwięk przestrzenny pomaga w bardziej naturalny sposób przekazać te szeleszczące dźwięki, szepty i stuknięcia.

Dźwięk binauralny może przenieść słuchacza do innego środowiska. Jest wielu entuzjastów, którzy nagrywają dźwięki dużych miast, niezwykłych miejsc lub zjawisk. Na przykład w ten sposób można usłyszeć prawdziwy dźwięk startu rakiety, który w zwykłych transmisjach wideo jest przedstawiany tylko jako niewyraźny hałas.

Gry i VR

Chociaż twórcy często konkurują między sobą pod względem możliwości graficznych swoich gier, to właśnie dźwięk tworzy najsilniejszą więź z graczem. Dźwięk lepiej przekazuje emocje i atmosferę, dostarcza ważnych informacji o tym, co się dzieje, pomaga budować pejzaże dźwiękowe, poszerzając świat gry, tworzy napięcie, a nawet sprawia, że gracz wyobraża sobie to, co pozostaje poza sceną. Ponadto w gry często gra się w słuchawkach, a co ważniejsze, można tu wykorzystać sztucznie stworzony dźwięk binauralny.

Główną trudnością w tworzeniu dźwięku przestrzennego w grach jest uczynienie go interaktywnym. Chociaż tradycyjne nagrywanie binauralne i tworzenie panoramy w post-processingu są niekompatybilne, nowoczesne komputery mają wystarczającą moc, aby symulować ten efekt w oprogramowaniu. Wszystkie ścieżki dźwiękowe są nagrywane i miksowane przy użyciu konwencjonalnych metod, a następnie specjalny algorytm przetwarza je, symulując dźwięk przez wirtualną małżowinę uszną, biorąc pod uwagę odbicia od głowy i ciała. Zwiększa to obciążenie procesora, ale pozwala cieszyć się wszystkimi zaletami dźwięku binauralnego bez jego głównych wad. W Internecie można znaleźć wiele gier, które wykorzystują dźwięk binauralny. Warto jednak zwrócić uwagę na te gry, w których format ten odgrywa kluczową rolę w rozgrywce. Na przykład w grze akcji typu stealth Sniper Elite 4 ważne jest dokładne określenie źródła strzałów lub rozmów wroga, ponieważ główny bohater, jak można się domyślić, jest snajperem. W grze Hellblade twórcy poszli jeszcze dalej: główny bohater cierpi na halucynacje i słyszy głosy w swojej głowie, a dźwięk binauralny staje się nie tylko narzędziem rozgrywki, ale także ważnym elementem artystycznym.

Jak nagrywa się dźwięk binauralny

Aby uzyskać pożądany efekt w nagraniu binauralnym, nie potrzebujesz specjalnie wyposażonego studia. Sekret tkwi w prawidłowym rozmieszczeniu sprzętu, tak aby dźwięk był nagrywany tak, jak słyszy go człowiek. Zazwyczaj do nagrywania używa się pary mikrofonów, które są instalowane w centrum studia na wysokości ludzkiej głowy. Odległość między mikrofonami jest prawie taka sama jak między uszami. Takie rozmieszczenie pozwala mikrofonom wychwytywać fale dźwiękowe w taki sam sposób, jak słuch, tworząc wrażenie, że sam znajdujesz się w centrum studia.

Wraz z rozwojem technologii binauralnej inżynierowie, realizatorzy dźwięku i producenci odkryli, że najlepsze wyniki osiąga się przy użyciu manekinów z wbudowanymi mikrofonami, tzw. „manekinów głowy”. Z czasem doprowadziło to do powstania specjalistycznych urządzeń – manekinów z gumowymi głowami i mikrofonami wbudowanymi w uszy. Początkowo takie systemy składały się tylko z głowy, ale później niektórzy producenci dodali szyję i tułów, podkreślając to jako kluczową cechę swoich urządzeń. Innowacje te nie pojawiły się z nudów; mają one na celu ułatwienie pracy inżynierom dźwięku poprzez uczynienie procesu nagrywania bardziej wizualnym. Inżynierowie studia nie martwią się już o to, jak dźwięk dotrze do uszu słuchacza i jak zmieni się, przechodząc przez ludzkie ciało. Wszystko, co nagrywa taki manekin, brzmi tak, jakby sam inżynier dźwięku stał w środku studia.

Jednak pomimo swojej prostoty technologia ta ma swoje ograniczenia. Dźwięk binauralny tworzy treści dźwiękowe przeznaczone dla „przeciętnego” słuchacza, nie biorąc pod uwagę, że ciało każdej osoby jest wyjątkowe. Ludzie różnią się między sobą rozmiarem głowy, szerokością ramion, długością szyi, a nawet kształtem uszu. Te indywidualne różnice mogą znacząco wpływać na postrzeganie dźwięku i wiarygodność dźwięku binauralnego. Dwie osoby mogą postrzegać ten sam dźwięk zupełnie inaczej: jedna może być pod wrażeniem wyjątkowego doświadczenia dźwiękowego, podczas gdy druga może uznać całą technologię za bezsensowną.

Jak słuchać dźwięku binauralnego

Pomimo istnienia różnych metod nagrywania dźwięku binauralnego, istnieje tylko jeden sposób jego odtwarzania – przez słuchawki. To właśnie konieczność używania słuchawek, a także specyfika naszego słuchu, uniemożliwiają rozpowszechnienie tej technologii w przemyśle filmowym i innych formach sztuki.

Ludzki mózg ściśle współpracuje ze słuchem i razem z łatwością określają one położenie źródła dźwięku i jego odległość. Ponieważ nasze uszy działają niezależnie od siebie, dźwięk dociera do jednego ucha przed drugim, co pozwala mózgowi dokładnie określić kierunek i siłę dźwięku, a także jego położenie.

Próba stworzenia iluzji za pomocą głośników nie zadziała, ponieważ mózg wie, gdzie się one znajdują. Sygnał dociera do uszu niemal natychmiast, a my z łatwością odróżniamy dźwięki rzeczywiste od nagranych. Aby dźwięk binauralny brzmiał naturalnie i nie dało się go odróżnić od rzeczywistego, potrzebne są słuchawki, które izolują lewy i prawy kanał od siebie.

W przypadku kin, sal koncertowych i innych obiektów rozrywkowych stanowi to poważną przeszkodę. Obecnie firmy nie są gotowe do wyposażenia każdej sali w wystarczającą liczbę słuchawek. Wielokanałowe systemy audio są tańsze, trwalsze, rzadziej ulegają awariom i nie ma możliwości przypadkowego zapomnienia o ich zwrocie przy opuszczaniu sali.

Dlaczego więc potrzebujemy takiego audio?

Pomimo trudności i niepewności co do finansowania, zalety dźwięku binauralnego przeważają nad wadami, co zachęca inżynierów i programistów do dalszego ulepszania tej technologii, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą.

Po pierwsze, dźwięk binauralny zapewnia naprawdę wyjątkowe wrażenia: dźwięk porusza się wraz z użytkownikiem, tak jak w prawdziwym życiu. Nowoczesne osiągnięcia sprawiły, że technologia ta stała się bardzo precyzyjna. Możesz obracać głowę, siedzieć, stać, pochylać się – a dźwięk binauralny w słuchawkach zawsze będzie brzmiał tak, jakbyś był w prawdziwym świecie. Dzięki temu słuchacz może dosłownie przenieść się do innego środowiska i pozostać w nim, niezależnie od ruchu. Na przykład niedawno wydana wtyczka Waves Abbey Road Studio 3 pozwala wirtualnie znaleźć się w słynnym studiu Abbey Road, gdzie dźwięk zmienia się w zależności od pozycji głowy.

Po drugie, technologia ta jest szczególnie przydatna do nagrywania złożonych przestrzeni dźwiękowych i sygnałów audio. Dzięki niej można nagrywać i odtwarzać dźwięki lasu, morza, a nawet orkiestry symfonicznej w najbardziej naturalny sposób. Szum drzew i szelest liści będą wydawały się trójwymiarowe, tak jakbyś stał w środku lasu, a odgłos wody będzie tak realistyczny, że poczujesz się jak na ciepłej plaży lub na pokładzie statku.

Dźwięk binauralny stał się szczególnie popularny wśród twórców treści ASMR (Autonomous Sensory Meridian Response), gdzie przyjemne dźwięki są wykorzystywane w filmach w celu relaksacji. YouTube jest obecnie pełen takich filmów, w których autorzy pękają folię bąbelkową, zgniatają papier, a nawet jedzą orzechy i popijają je piwem. Dźwięk binauralny jest idealny do takich filmów ze względu na realistyczne przekazywanie dźwięku.

W przyszłości, gdy systemy binauralne staną się bardziej rozpowszechnione i przystępne cenowo, technologia ta może stać się nowym standardem w nagrywaniu muzyki i dźwięku. Chociaż dźwięk binauralny prawdopodobnie nie zastąpi systemów surround, takich jak Dolby w kinach, może stać się powszechnym elementem w domu. Słuchacze będą mogli poczuć się, jakby stali w centrum studia obok swoich ulubionych muzyków, zanurzyć się w intensywnych wirtualnych strzelaninach lub podróżować do innych światów podczas oglądania filmów. A co najważniejsze, wszystko, czego potrzebujesz, to para słuchawek, własne uszy i system stereo.