Виртуальный объемный звук — это аудиосистема, которая пытается создать ощущение, что источников звука гораздо больше, чем есть на самом деле. Чтобы добиться этого, необходимо разработать некоторые средства, которые заставят слуховую систему человека думать, что звук исходит откуда-то, откуда его нет. Самые последние примеры таких систем разработаны для имитации настоящего (физического) объемного звука с использованием одного, двух или трех громкоговорителей. Такие системы популярны среди потребителей, которые хотят наслаждаться объемным звуком без большого количества громкоговорителей, которые традиционно требуются для этого. [1]
Виртуальная система объемного звучания должна предоставлять средства для 2-мерного изображения звука, используя некоторые свойства слуховой системы человека. Способ, которым слуховая система локализует источник звука, является темой, изучаемой в области психоакустики . Таким образом, виртуальные системы объемного звучания используют знания психоакустики, чтобы «обмануть» слушателя. Существует несколько способов, с помощью которых это было предпринято.
Некоторые методы используют знание функции передачи, связанной с головой (HRTF). С помощью соответствующей HRTF можно рассчитать сигналы, необходимые на барабанных перепонках для того, чтобы слушатель воспринимал звук с любого направления. Затем эти сигналы воссоздаются на барабанной перепонке с помощью наушников или метода расчета перекрестных помех. [2] [3] Недостатком этого подхода является то, что очень сложно заставить эти системы работать для более чем одного слушателя одновременно.
Некоторые виртуальные системы объемного звучания работают, направляя сильный звуковой луч для отражения от стен комнаты, так что слушатель слышит отражение на более высоком уровне, чем звук непосредственно из громкоговорителя. Одним из примеров этой технологии является коммерчески доступный цифровой звуковой проектор от Cambridge Mechatronics (ранее 1 Ltd). Он использует 40 микродрайверов и 2 низкочастотных динамика, а также проекционную технологию для управления направлением звука. Звук микродрайверов фокусируется в группы «лучей», которые отражаются от стен комнаты. Звук центрального канала проецируется непосредственно в положение прослушивания. Другим примером является S-Logic, продаваемый немецким производителем наушников Ultrasone . С помощью этой технологии (которую также можно считать гибридом HRTF и методов, основанных на отражении), децентрализованное позиционирование преобразователя используется для распространения звука по наружному уху в попытке имитировать звук, слышимый через динамики.
Для того, чтобы виртуальное окружение было эффективным, комната должна быть как физически симметричной относительно перпендикуляра к линии между динамиками, так и поглощающих характеристик левой и правой стен. Поглощающий предмет мебели, расположенный близко к одному динамику и не соответствующий с другой стороны, приведет к смещению звукового поля в сторону «живой» стороны комнаты. Получающаяся «звуковая сцена» подвержена асимметрии.
Восприятие направления во многом зависит от относительного времени, в течение которого звук достигает каждого уха, и любой разницы в амплитуде звука в каждом ухе. Можно создать источник звука, имеющий выходную характеристику, которая быстро меняется в зависимости от направления и частоты сигнала. Эти виды источников создают звуковые поля, которые быстро изменяются вокруг комнаты слушателя. Их часто называют диффузными источниками, это происходит потому, что их выход напоминает диффузное звуковое поле — звуковое поле, в котором звуковые волны распространяются во всех направлениях с равной вероятностью. В диффузном поле звук в каждом ухе слушателя настолько отличается, что мозг не может понять, откуда пришел звук. Диффузный источник, расположенный перед слушателем, будет трудно локализовать, и его можно использовать для передачи объемных сигналов. [4]