виртуализация звука что это
Разбираемся в виртуальном 7.1 на примере HyperX Cloud Revolver S
В прошлом году HyperX выкатил целую обойму новых гарнитур в самых разных ценовых и пользовательских сегментах: от киберспортивной Drone и мэйнстримовой Stinger до настоящего флагмана, сочетающего в себе отличный звук и один из лучших микрофонов: HyperX Cloud Revolver. За это время компания успела собрать достаточно фидбэка по последней модели чтобы перевыпустить её, добавив фишку с виртуальным 7.1, параллельно улучшив по всем фронтам.
Что это вообще такое, виртуальный объёмный звук? Как можно вообще утверждать об объёмности звучания, если стереогарнитура аппаратно почти ничем не отличается от моделей с виртуальным объёмным звуком? Постараемся ответить на все эти вопросы по порядку, а заодно и посмотреть, что изменилось в Revolver’е, получившем литеру S на конце.
Как работает звук?
Можно бесконечно углубляться в физический процесс излучения и восприятия звуковых волн, и написать большую такую статью, но мы разбираем конкретный случай, поэтому ограничимся простым и достаточно грубым описанием: его достаточно, чтобы вспомнить суть происходящих процессов.
В случае с воспроизведением звука аппаратурой, в центре динамика расположен мощный магнит. Его поле можно использовать, чтобы отталкиваться и притягиваться к нему, пропуская ток по катушке из провода, которая прикреплена к звукоизлучающей мембране. Источник звука выдаёт определённые электрические колебания, они проходят через катушку, возбуждают магнитное поле, оно взаимодействует с соответствующим полем магнита и катушка начинает двигаться, увлекая за собой мембрану. Движения этой конструкции вперёд-назад, влияют на граничащие с ней слои воздуха.
В итоге получаются расходящиеся во все стороны волны: низкое давление, высокое давление, низкое давление, высокое давление. Далее эти волны проникают в наше ухо, взаимодействуют с барабанной перепонкой, а там обратный процесс — мозг «декодирует» колебания в то, что мы понимаем под звуком, а многолетнее обучение системы нейронов позволяет нам понимать речь, отличать музыку от звука падающего щебня и так далее.
То же самое происходит и при ударе, скажем, палкой по пустой бочке: кинетическая энергия удара приводит к колебаниям поверхности, та сотрясает воздух, и далее по тому же принципу.
Объёмное звучание
Скорость звука в пространстве условно постоянна, зависит от плотности среды, но для привычных мозгу условий существования разницы в скорости звука при высоком и низком атмосферном давлении почти нет. Опять же, в процессе эволюции и взросления мозг научился находить закономерности между направлением, с которого пришёл звук и разностью в сигналах между правым и левым ухом. В случае с природой разницу в приходе звука к левому и правому уху обеспечивает сам источник колебаний. В фильмах источники звука привязываются на этапе создания, в играх — рассчитываются в реальном времени, относительно положения камеры и окружающего пространства, и если к вам сзади кто-то приближается, соответствующим звуковым каналам даётся сигнал, он уходит на динамики, те колеблют воздух. Волны интерферируют с отражёнными от стен, излучёнными другими колонками, складываются и вычитаются, в зависимости от фазы, и со временем доходят до ушей. Далее наученный жизненным опытом и веками эволюции мозг понимает, что сейчас ему надо дать ногам команду «Бежать прочь», ну или как минимум обернуться и идентифицировать источник визуальным методом.
Нюансы объёмного звука
Человеческое тело несёт в себе несколько уникальных паттернов. У всех людей отличаются отпечатки пальцев, радужка глаза и форма ушей, которая практически не меняется в процессе взросления: размеры отдельных частей уха могут и измениться, но его рельеф и внутренняя структура, скорее, масштабируются и изменяются незначительно. Примерно с двух месяцев жизни мозг начинает учиться пользоваться ушами по назначению: развиваются слуховые способности, и на протяжении всей жизни он оттачивает навык определения направления звука не только по разнице приходящих по времени звуковых колебаний, но и по тому, как звук отражается / поглощается различными частями ушной раковины, прежде чем дойдёт до барабанной перепонки. Механизм сложный, но достаточно эффективный: не просто же так у большинства развитых млекопитающих уши сложной формы — рептилии, (в частности — змеи), почти лишены слуха и воспринимают ограниченный диапазон частот.
Исследования ушей
Специальный манекен, имитирующий строение головы и её поведение в плане поглощения, отражения и распространения звуковых волн, куча высокоточных микрофонов, комната со звукопоглощающим покрытием, вагон терафлопсов, десяток учёных мужей и куча времени, изведённого на расчёты, позволили создать общие паттерны изменения звуковой волны, поступающей к ушам. Разница между исходящим сигналом, микрофоном рядом с манекеном и микрофонами в «ушах» позволила определить, как человеческое тело влияет на распространение звука.
Всё это было необходимо для максимальной очистки данных от загрязняющих исследование влияний. Далее эти данные применялись как фильтр к исходным данным, а основные измерения производились с различными моделями ушных раковин. В исследовании искали закономерности между формой внешнего уха и тем, как искажается сигнал, приходящий с разных направлений — и их нашли. Именно эти изменения в форме сигнала (усреднённые, само собой), используются для трансформации «обычного» звука в «объёмный» при использовании стереонаушников без дополнительных динамиков.
Работает, но не идеально
Аудиокарта в пульте может работать в двух режимах: стерео и 7.1 Системе-то всё равно, сколько у вас на самом деле динамиков, семь каналов звука она обеспечит. Игровой движок или мультимедиа плеер прочитают эту информацию и выдадут соответствующую звукопанораму, отправляя на каждый канал нужный аудиопоток. Далее в игру вступает встроенный чип: добавляет разницу в приходе сигнала для левого и правого уха и применяет усреднённые изменения, полученные при исследованиях. Если вы не обладатель сильно выдающихся ушей, данный процесс в какой-то степени позволяет обмануть мозг и заставить его определить направление, пусть и не так хорошо, как это происходит в реальном окружении.
HyperX Cloud Revolver S
Главное отличие S-версии от предшественника, разумеется, новый пульт со встроенным аудио, возможность подключения через USB и поддержка виртуального 7.1, но и помимо этих изменений в гарнитуре кое-что обновили.
Дизайн корпуса остался прежним, а вот материалы — изменили, больше никакой «игровой» чёрно-красной раскраски. Многим пользователям понравилось строгое оформление гарнитуры CloudX из средней линейки, и переиздание флагмана получило соответствующие цвета: классический чёрный с серыми/серебристыми элементами. Новая модель с отсоединённым микрофоном выглядит как среднестатистические аудиофильские наушники в техно-стилистике.
Улучшения
Характеристики упругости оголовья были пересмотрены: стальная скоба стала мягче, и новые Revolver S не так сильно обжимают голову. Аналогичным образом были заново подобраны параметры для саморегулирующегося оголовья. С учётом всех изменений гарнитура куда мягче сидит на голове и ещё меньше давит на мозги.
Остальную конструкцию оставили без изменений. Чашки динамиков имеют две степени свободы и подстраиваются под голову любой формы, амбушюры и поддерживающая дуга наполнены пенополиуретаном с эффектом памяти, который покрыт качественным кожзамом с микроперфорацией — конструкция дышит и отводит влагу.
Гарнитура отлично садится практически на любую голову, автоматически подстраивается под владельца и позволяет с комфортом общаться, играть или слушать музыку несколько часов к ряду.
Общение
Микрофон перекочевал без каких-либо изменений. Используется всё та же отъёмная гибкая штанга, подключение осуществляется через классический 3.5 мм разъём. Форму держит, легко выпрямляется, надёжный и умеренно гнущийся корпус не даст вам повредить внутренний провод.
Сам элемент всё тот же: электретный, конденсаторный, узконаправленный. Отличная чувствительность, шумоподавление «лучом», направленным точно вам в рот, встроенная защита от задувания, а теперь ещё и встроенная регулировка громкости микрофона в USB-пульте.
USB-звук
Dolby 7.1
Режим включается нажатием единственной кнопки (без него наушники смешивают выставленные 7.1 в стерео). Работать будет при подключении к PC или PS4 / PS4 Pro. Никаких драйверов не просит, определяется системой из коробки, дополнительное ПО ставить не надо. В фильмах с многоканальным аудио технология работает неплохо: чувство направления спецэффекта усиливается, пусть и не так радикально, как при «честном» объёмном звуке.
В играх эффект сильно зависит от многих факторов. В гоночных симуляторах мне удавалось услышать противника «за спиной», почувствовать, с какой стороны меня пытаются обойти. В некоторых шутерах удавалось точнее определить позицию противника на слух, но не во всех. Не всегда удавалось понять направление «диагональных» звуков: спереди-слева или сзади-слева находится оппонент. В любом случае, само направление движения чувствуется лучше, чем при обычном стерео, и хорошо. Мнения знакомых, которым удалось послушать гарнитуру разделились.
Кто-то чётко слышал направление звука, кто-то мог определить направление весьма условно: впереди, слева, справа, иногда сзади. В случае с прослушиванием обычного контента (например, музыки) Dolby 7.1 просто растянет стереобазу. Будет некоторое ощущение присутствия в большом помещении с колонками, а не звука из наушников.
Предустановки эквалайзера
В базовом режиме (все индикаторные светодиоды выключены) гарнитура никак не вмешивается в аудиопоток: воспроизводит то, что вы слушаете в том виде, в каком аудиосигнал ей достался от ПК. Первый режим — увеличение НЧ, второй — вытягивание средних и общее «уплощение» АЧХ, третий — подъём вокального диапазона и резкости звучания.
Один можно использовать для соответствующих музыкальных жанров, другой — для точной настройки звука программным эквалайзером плеера, а последний — в играх, чтоб лучше слышать звонкие звуки типа шагов и голоса сопартийцев.
Звучание музыки АЧХ
Revolver S сохранил атмосферу своего предшественника в звуке. Равномерное заполнение низких, средних и высоких частот, небольшой пик на 3 КГц, дающий ощущение «чистоты» звука. Для относительно низкоомных наушников звук удивительно сбалансированный. Рок-композиции звучат аккуратно, гитары, вокал, ударные — всё слышно предельно чётко, нет ощущения вырванности из контекста или явного доминирования одного из звуков над другим (по крайней мере на тех треках, которые нормально сведены звукорежиссёром и сбалансированы по сцене). Джаз и блюз с медными духовыми напористо врывается в сознание, заполняет его обертонами и хриплым вокалом, в котором с ходу узнаётся «чёрная» манера исполнения. Классические произведения и игра современного оркестра полнозвучны и объёмны, при прослушивании буквально чувствуется тот едва уловимый резонанс массы однотипных инструментов, играющих в унисон.
Слушать музыку приятно, а индивидуальные предпочтения по большему количеству низких или средних частот всегда можно компенсировать эквалайзером. Игровое применение требует от наушников широкой стереопанорамы и чёткого ощущения направления звука, с этим у гарнитуры всё в порядке.
Кривая АЧХ была измерена специалистами из PCgames на стенде, чья цена сравнима с неплохим автомобилем. Манекен головы и торса, соответствующего уровня оборудование по записи и анализу сигнала, соблюдение всех методик и несколько повторных измерений для усреднения полученных величин и поиска отклонений.
TL;DR: HyperX Revolver S — заряжен по полной
Игровое подразделение Kingston HyperX не в первый раз прислушивается к отзывам пользователей, тщательно изучает, анализирует и делает правильные выводы из опыта потребителей их продукции. Гарнитуру прокачали по всем фронтам, не «подрезав» ничего из уже имеющихся достоинств.
Хотели более взрослый, строгий дизайн? Вот он. Корпус всё тот же, но больше никаких ярко-красных акцентов. Едва заметная прострочка светлыми нитями, серебристый логотип да белые сектора, не выдающие своим видом игровое происхождение гаджета.
Жаловались, что у конкурентов есть объёмный звук за эти деньги? Универсальная аудиокарта, работающая с PC и PlayStation уже в комплекте. Этой железке не нужны специальные драйвера и всякое ПО, потребляющее ресурсы вашего компьютера, всё будет работать из коробки. А для владельцев дорогих аудиокарт и любителей музыки с мобильных гаджетов гарнитура всё также умеет подключаться по классическим 3.5 мм разъёмам, удлинитель в комплекте.
Гарнитура слишком жёстко цеплялась за голову и никак не хотела слезать, медленно зомбируя носителя и заставляя распространять продукцию HyperX среди друзей? С первым справились, а уж второе, простите, не баг, а фича. Хорошие гаджеты грех не порекомендовать сопартийцам, вам с ними очередное мировое зло побеждать, а они опять ничего не слышат.
Потрясающий звук и один из лучших микрофонов в гарнитуростроении никуда не делись. Настало время подводить итоги?
Комплектация, цена, где купить
Полные характеристики и комплектация HyperX Cloud Revolver S:
«Объемная» музыка: как VR-технологии передают звук
3D- и VR-технологии охватывают все больше сфер. Самые популярные – это компьютерные игры и киноиндустрия. В одной из последних статей мы рассказывали о возможностях применения VR-технологий в киноиндустрии, а также говорили о 3D-звуке и его перспективах.
В этом материале вы узнаете об особенностях воспроизведения звука и музыки в VR, с какими проблемами сталкиваются аудиоспециалисты и как их можно решить.
«Реально то, что осознаешь»
Есть два способа передачи информации с помощью VR-технологий. В первом случае разработчики стремятся воссоздать картинку, максимально приближенную к реальности. Во втором – сгенерировать совершенно другой мир и атмосферу, создать иллюзию, в которой все происходящее логически связано.
Со вторым способом все просто: если обстановка, персонажи и их действия ненастоящие, значит, и законы этого мира отличаются от реальности. Гораздо сложнее воссоздать то, что само по себе реально. Трудность заключается в том, что в некоторых играх или видеосюжетах возникают странные моменты, которые «выдергивают» человеческое сознание из этой иллюзии.
Разработчикам игр и мультипликаторам знакома гипотеза, которая носит название эффекта «зловещей долины» (uncanny valley). Суть гипотезы в том, что персонаж, который выглядит или действует почти как человек, но все же немного от него отличается, вызывает у нас страх или неприязнь. Нечто похожее происходит и со звуком в VR.
В отличие от зрительного восприятия, определить, какой объект находится перед нами, на слух, гораздо сложнее. Узнать его приблизительные размеры и относительную дистанцию до него можно, только если объект издает звуки. Благодаря тому, что у нас есть богатый «слуховой» опыт восприятия мира, в виртуальной реальности мозг сравнивает новую информацию с тем, что происходит с нами в действительности.
Человеческий голос в данном случае – наиболее «знакомый» для нас фактор: поэтому его наличие в звуковом оформлении игры заметно облегчает наше «слуховое погружение» в виртуальную реальность. Но голос, как и человекоподобный персонаж, подвержен эффекту «зловещей долины». Например, слишком высокая компрессия звука вызовет «недоверие» у нашего сознания.
Видео ниже помогает понять, на что способен наш мозг. Всю информацию о перемещении объектов мозг получает только из звукового сигнала. Эту и следующие видеозаписи рекомендуется прослушивать в наушниках и с закрытыми глазами.
Звук в этом видео был создан с помощью метода бинауральной записи: она осуществляется через два микрофона, а итоговый фрагмент необходимо прослушивать в наушниках.
Помимо специального расположения микрофонов, в записи участвует либо манекен, имитирующий реальную голову, либо так называемый диск Джеклина (на фото ниже). Не путайте понятия «бинауральный» и «стерео». Обычная стереозапись не учитывает расстояние между ушами и отражение звука от головы и ушных раковин – факторы, влияющие на распространение звука.
В современных шлемах виртуальной реальности эти условия, к сожалению, не учитываются. Более того, такие компании, как Project Morpheus и HTC Vive, поставляют VR-шлемы без наушников, предлагая покупателям воспользоваться своей техникой. В комплекте Oculus Rift есть фирменные наушники, но и здесь предполагается замена на модель «более высокого качества».
У геймеров большой популярностью пользуются наушники с технологией Surround Sound 7.1. На сайте сообщества геймеров Kotaku проводилось голосование за лучшие игровые наушники. Самыми популярными моделями оказались беспроводные наушники Astro A50 и Logitech G930, поддерживающие эту технологию. Другими словами, само сообщество определило, что «высокое качество» подразумевает наличие эффекта объемного звучания.
Итак, бинауральное звучание отличается от стерео. Стерео (2.0), в свою очередь, отличается от объемного звука (7.1): Если для бинаурального и стереозвучания требуются специальные способы звукозаписи, то для того, чтобы добиться эффекта пространственного звучания, звук нужно проигрывать через большое количество источников звука. Именно за счет числа динамиков создается эффект погружения.
Однако для VR в первую очередь важно не погружение, а «реалистичность» звучания. Если бинауральную запись подвергнуть обработке через гарнитуры формата 7.1, то конечная запись вряд ли оправдает ожидания слушателя. Это значит, что стандартными методами эту проблему решить не удастся.
Главное – реалистичность
Чтобы добиться реалистичности звучания, нужно учитывать положение тела в пространстве, а также следить за взаимодействием с передаточной функцией головы (HRTF).
В VR у пользователя есть возможность перемещаться и совершать движения головой в любом направлении. Соответственно, если голова, а точнее уши, изменят свое положение, то входящий звуковой сигнал тоже должен измениться. Бинауральная запись может усилить эффект погружения в виртуальную реальность, подчеркнув глубину происходящих событий.
Помимо звуков, которые мы привыкли слышать – так называемых диегетических звуков, существуют также недиегетические звуки: мы не слышим их в повседневной жизни, но они могут быть частью компьютерной игры или фильма. Пример – фоновая музыка или речь повествователя.
В компьютерной игре нас не интересует, откуда исходит голос и музыка. Другое дело –виртуальная реальность. Чтобы вписать недиегетические звуки в виртуальный мир, необходимо использовать связующие объекты. К примеру, логично будет смотреться, если повествователь говорит по радио или в телефонную трубку.
Что касается музыки, то здесь возникают другие вопросы. Конечно, ее можно привязать к радиоприемнику, чтобы было понятно, откуда исходит звук. Но этого не достаточно: музыка, исходящая из него, будет звучать неравномерно.
Одно из возможных решений – применение динамической компрессии вместе с усилением нижних частот, вызывающие «эффект близости». На видео ниже Александр Джей Тернер (Alexander J Turner) подробно разбирает это явление. Оно тесно связано с устройством микрофона: чем ближе к нему говорящий, тем ярче на выходе нижние частоты и тем звук будет более насыщенным.
В играх зачастую используются композиции, записанные в студиях или других акустических пространствах. Эти пространства передают «живость» звучания благодаря тому, что звучание инструментов смешивается со звуковыми отражениями в помещении. Так, на концерте в консерватории не возникает ощущения, что музыка давит или вторгается в личное пространство. Наоборот, мы чувствуем, что она находится на расстоянии от нас.
Однако в VR не используются «слишком живые» записи: слушателю будет непонятно, откуда исходит звук. Альтернативным решением этой проблемы будет запись музыки в нейтральной среде с последующей обработкой, чтобы не нарушать органичность звучания. Также, возможно, стоит отказаться от стереозвучания и свести все к более центрированному звуку. Его можно немного сжать, а затем применить к нему настройки эквалайзера. Тогда музыка будет звучать так, будто она играет не «где-то там», а «у нас в голове».
Эффекта реалистичности можно также добиться за счет ненавязчивого акцента на окружающей ситуации. Например, в следующем видео чувствуется как визуальная, так и звуковая напряженность. Стоит отметить, что эффект от диегетических звуков в этой записи сильнее, чем от недиегетических, и больше акцента делается на обстановке, чем на звуке.
Еще один пример того же подхода. Всего несколько звуков создают нагнетающую и напряженную атмосферу.
Таким образом, звук, выверенный слишком чисто и аккуратно, может показаться искусственным. В то же время, даже если он «грязный», но создает реалистичную картину – с помощью дополнительных звуковых эффектов или динамичной окружающей среды – впечатление от прослушивания будет в разы сильнее.
Иными словами, не надо стремиться сделать звук идеальным. Нужно сделать его как можно реалистичнее, чтобы слушатель мог ощутить те эмоции, которые задумывал создатель того или иного произведения.
Мы постоянно разбираемся в новинках и просто изучаем интересные материалы о звуке. Совсем недавно мы начали готовить тематические дайджесты, пара примеров и других материалов по теме — по ссылкам ниже:
Что такое звуковой эффект Virtualizer в музыкальных проигрывателях и как он работает?
Я использую PlayerPro для воспроизведения музыки на своем смартфоне.
В PlayerPro есть «Звуковые эффекты», которые похожи на менеджер DSP. Одним из звуковых эффектов является Virtualizer.
Когда я включаю Virtualizer, даже на 1%, он действительно меняет восприятие музыки. Звук становится более эхом, и мне кажется, что я нахожусь ближе к музыке. Это дает мне ощущение живого концерта.
Когда я играл с уровнем Virtualizer, я заметил, что существует значительная разница между 0% и 1%. Разница от 1% до 100% также заметна, но она даже близко не похожа на ту радикальную разницу, когда виртуализатор отключен по сравнению с тем, когда он включен.
Что делает Virtualizer? Для чего он вообще нужен?
Как работает Virtualizer?
Как этот звуковой эффект имитирует звук живого концерта (по крайней мере, мне так кажется)?
В описании PlayerPro в Google Play это было упомянуто:
Эффект STEREO WIDENING (виртуализатор)
и быстрый поиск в Википедии о том, что такое Stereo Widening:
Stereo widening
Другой способ посмотреть на этот же эффект, не экстраполируя >. центральный и боковой сигнал из левого и правого сигналов, это просто добавить левый сигнал, слегка ослабленный и инвертированный по фазе, в правый канал и наоборот. Если сделать еще один шаг вперед, то небольшая задержка (20-100 мс) может быть добавлена к инвертированному сигналу, прежде чем смешивать его обратно в оригинал для вывода, добавляя легкую реверберацию к эффекту.
Для чего на самом деле нужен виртуализатор?
Я не могу понять, почему вы задали этот вопрос. Виртуализаторы делают музыку крутой. С его помощью пользователи могут настраивать впечатления от прослушивания музыки. Например, с его помощью вы можете послушать живой концерт в машине.
Разница от 1% до 100% также заметна, но она даже не > приближается к разнице между 1% и 100%. близка к разнице, когда виртуализатор отключен по сравнению с когда он включен.
Это потому, что ваши колонки не настолько мощные. Просто подключите устройство к высококлассным колонкам/наушникам и почувствуйте изменения.
Как работает Virtualizer?
Как этот звуковой эффект имитирует музыку живого шоу (по крайней мере, мне так кажется)?
Почувствуйте себя на живом концерте. Ваши ушные барабаны взаимодействуют с воздухом с помощью особых вибраций (звуковых волн), что и вызывает у вас это ощущение. Дома воздух, попадающий в барабан вашего уха, не имеет той специфики живого шоу. Виртуализатор делает то, что он вибрирует воздух (попадающий в барабан уха) особым образом. Короче говоря, виртуализаторы просто изменяют звук особым образом.
То, как эти алгоритмы работают в фоновом режиме, выходит за рамки этого сайта. Чтобы понять их, вам нужно иметь сильную подготовку в области компьютерных наук и акустики (физики, изучающей механические волны). Это предмет исследования. Я могу поспорить, что даже разработчики PlayerPro не инвестировали время и деньги в его разработку. Они просто использовали открыто доступные библиотеки, разработанные исследовательскими организациями, университетами и т.д.