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前言: 3D音效就是用揚(yáng)聲器仿造出似乎存在但是虛構(gòu)的聲音。例如揚(yáng)聲器仿造頭頂上有一架飛機(jī)從左至右飛過(guò)，你閉上眼睛聽(tīng)，就會(huì)感覺(jué)到頭頂真的有一架飛機(jī)從左至右飛過(guò)。這就是3D音效。隨著科技的進(jìn)步，3D音效在日常的娛樂(lè)生活中扮演著越來(lái)越重要的作用。

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音效技術(shù)的發(fā)展 　　【音響網(wǎng)資訊】

　　3D音效就是用揚(yáng)聲器仿造出似乎存在但是虛構(gòu)的聲音。例如揚(yáng)聲器仿造頭頂上有一架飛機(jī)從左至右飛過(guò)，你閉上眼睛聽(tīng)，就會(huì)感覺(jué)到頭頂真的有一架飛機(jī)從左至右飛過(guò)。這就是3D音效。隨著科技的進(jìn)步，3D音效在日常的娛樂(lè)生活中扮演著越來(lái)越重要的作用。近期，微軟申請(qǐng)了一項(xiàng)3D音響系統(tǒng)專利，使用戶無(wú)論坐在或站在何地，都能感受到優(yōu)美的3D音效。3D音效技術(shù)如此迅猛的發(fā)展離不開(kāi)各大廠家的支持，同時(shí)也離不開(kāi)以前一些技術(shù)的積累。在3D音效技術(shù)產(chǎn)生之前，已經(jīng)存在多種聲音表現(xiàn)的方法了，但這些方法的主要目的都是為了更好地再現(xiàn)音場(chǎng)。

　　音效技術(shù)的發(fā)展
　　1、單聲道（Mono）
　　所謂的單聲道就是聲音由一只音箱產(chǎn)生的效果，聽(tīng)眾可以很明顯地聽(tīng)出聲音的來(lái)源就是音箱所擺放的位置，其本身的表現(xiàn)力較為平淡。
　
　　2、立體聲（Stereo）
　　立體聲系統(tǒng)需要一對(duì)音箱來(lái)完成任務(wù)，它通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)中兩只音箱發(fā)出聲音的大小，讓我們誤認(rèn)為聲源來(lái)自兩只音箱之間直線段中的任意位置。特別是當(dāng)使用耳機(jī)的時(shí)候，由于左右兩邊的聲音串音情況很少發(fā)生，所以聲音的定位比較準(zhǔn)確；再加上比較真實(shí)的音場(chǎng)感覺(jué)，使它能夠帶給我們比單聲道真實(shí)許多的表現(xiàn)力�！�
　
　　3、增強(qiáng)立體聲（Extended stereo）
　　這種技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)立體聲的一種延續(xù)，通過(guò)某種算法對(duì)兩只音箱系統(tǒng)中的聲音進(jìn)行處理后，過(guò)去只能反映兩只音箱連線間的聲源位置被擴(kuò)展到了其延長(zhǎng)線上。這對(duì)于當(dāng)兩支音箱放置相距較近的情況有很大幫助。

　　4、四聲道（Quadraphonics）
　　實(shí)際上這也是對(duì)基本的立體聲概念進(jìn)行的擴(kuò)展，它需要的音箱數(shù)目是四只。這樣的安排可以表達(dá)在四個(gè)音箱擺布所構(gòu)成的矩形邊上的聲源位置。雖然這已經(jīng)很類似我們需要的定位音場(chǎng)的需要，不過(guò)實(shí)際上這和真正的3D聲音效果是有區(qū)別的。

　　5、環(huán)繞立體聲（Surround－Sound）　　
　　還是基于立體聲的概念，它在標(biāo)準(zhǔn)的四聲道系統(tǒng)中在聽(tīng)眾正面增加一只音箱來(lái)覆蓋四只衛(wèi)星音箱所包圍的范圍內(nèi)的聲音定位。這就是5聲道系統(tǒng)，甚至為了有更好的低音域表現(xiàn)力，還有人單獨(dú)再放置一個(gè)低音單元，也就是俗稱的5.1系統(tǒng)。
　　
　　如果需要更加精確定位聲音的通路，你甚至可以在聽(tīng)眾的上方、下方來(lái)放置音箱，得到從上面和下面?zhèn)鱽?lái)聲音的效果。這些所有的效果很大程度上都是通過(guò)實(shí)際音箱的擺放位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　不過(guò)以上的音箱設(shè)置方式只讓我們覺(jué)得置身其中，卻沒(méi)有辦法找出準(zhǔn)確方位來(lái)。于是3D音效閃亮登場(chǎng)了。

　　3D音效的理論
　　1、進(jìn)入雙聲道技術(shù)（binaural）
　　在單個(gè)音箱系統(tǒng)中，聲音的來(lái)源總是一個(gè)位置，我們一下子就能確定它的位置，而過(guò)去的多音箱系統(tǒng)，則靠同時(shí)從不同位置產(chǎn)生聲音，欺騙大腦對(duì)聲音位置的辨識(shí)�，F(xiàn)在雙聲道系統(tǒng)則通過(guò)兩個(gè)不同的信號(hào)來(lái)處理聲音，讓兩只耳朵分別接受，并誤當(dāng)作它就是從同一個(gè)位置發(fā)來(lái)的到達(dá)兩個(gè)耳朵的不同信號(hào)，從而確定出聲音的位置。顯然這和立體聲是有本質(zhì)區(qū)別的。和立體聲不同，當(dāng)兩個(gè)外部音箱被用來(lái)傳送雙聲道效果的時(shí)候，聲音必須分別傳送到特定的耳朵里，而不是像立體聲那樣讓兩只音箱的聲音都同時(shí)到兩個(gè)耳朵。這之間的差異就是兩者間聲音定位準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵因素。
　　
　　由兩只音箱來(lái)產(chǎn)生一個(gè)真3D音效是非常困難的。首先，這樣的位置效果容易因聽(tīng)眾位置的不同而大打折扣；其次，聽(tīng)眾探明兩支音箱的準(zhǔn)確位置后，會(huì)對(duì)兩股聲音流所產(chǎn)生的位置識(shí)別感產(chǎn)生抵觸情緒。
　　
　　最成功的從外部聲源傳送能夠準(zhǔn)確表達(dá)聲音方位的系統(tǒng)是采用4只音箱的配置，但很不幸即使采用了4只音箱，也很少有系統(tǒng)是真的在用4路3D聲音，并且采用4路串音消除技術(shù)。絕大多數(shù)系統(tǒng)都是使用兩路獨(dú)立的雙聲道設(shè)計(jì)，然后用立體聲來(lái)混合前置和后置音箱的發(fā)聲狀況。更有甚者是只在前置音箱采用了真3D音效，而其他部分都用傳統(tǒng)4聲道或環(huán)繞立體聲加以混合。
　　
　　2、我們的大腦是如何判斷聲源方位的呢？
　　當(dāng)一個(gè)聲音位于聽(tīng)眾身體一側(cè)的時(shí)候，距離更近這一邊的耳朵能夠聽(tīng)到更大的聲音，而且可以提前一點(diǎn)聽(tīng)到。這種差別在聲學(xué)方面有兩個(gè)術(shù)語(yǔ)IAD（Inter－aural Amplitude Difference）和ITD（Inter－aural Time Difference）來(lái)加以說(shuō)明。大腦就是依靠這兩個(gè)細(xì)微的差別來(lái)確定聲音的位置。
　　
　　耳朵的固有形狀實(shí)際上會(huì)增強(qiáng)或削弱不同的聲音頻率。依靠聲音位置的不同，外耳首先負(fù)責(zé)解決前后方向的不同，因?yàn)槎�朵都是朝前的，自然前面的聲音�?huì)大些，而后面的就會(huì)小些了。而且由于外耳的形狀上下也不對(duì)稱，還可以借此來(lái)確定聲音的高度。
　　
　　聲音在環(huán)境方面的效果不但對(duì)我們確定所處環(huán)境類型有很重要的提示，而且反射效果也幫助我們的大腦來(lái)判斷聲音的距離。另外，聲音被環(huán)境中建筑物等的反射和吸收，比如像墻、門等等也提供給大腦一個(gè)重要的位置信息，所有這些因素都需要被考慮，如果我們要完整地再現(xiàn)一個(gè)3D Audio 效果。不過(guò)要明白，這些效果有的是由人自己的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生而另外的則由外部結(jié)構(gòu)和環(huán)境所產(chǎn)生呢。

　　（1）由人體自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果
　　在1927年，一個(gè)叫做W•Bartlett Jones的人利用一個(gè)帶有麥克風(fēng)以及內(nèi)耳通道的人頭部模型來(lái)錄音。當(dāng)這個(gè)頭被使用的時(shí)候，它的結(jié)構(gòu)影響到了聲音，用這種簡(jiǎn)單的方法，人自身的結(jié)構(gòu)對(duì)聲音的影響被紀(jì)錄了下來(lái)�？窟@種方法，當(dāng)聲音后來(lái)回放時(shí)，經(jīng)由耳機(jī)讓聽(tīng)眾體驗(yàn)到非常逼真的3D聲效。
　　
　　雖然現(xiàn)在已經(jīng)看不到這種技術(shù)的使用，但用人造頭部模型來(lái)從事人對(duì)聲音的反應(yīng)方面的研究卻依然在延續(xù)。
　　
　　除去了前面我們所說(shuō)的IAD和ITD，我們要接觸到的最核心的判斷聲音方位的技術(shù)是HRTF，簡(jiǎn)單說(shuō)這就是個(gè)頭部反應(yīng)傳送函數(shù)（Head－Response Transfer Function）。要具體點(diǎn)呢，可以分成幾個(gè)主要的步驟來(lái)描述其功用。
　　
　　第一步：制作一個(gè)頭部模型并安裝一支麥克風(fēng)到耳膜的位置；
　　第二步：從固定的位置發(fā)出一些聲音；
　　第三步：分析從麥克風(fēng)中得到聲音并得出被模型所改變的具體數(shù)據(jù)；
　　第四步：設(shè)計(jì)一個(gè)音頻過(guò)濾器來(lái)模仿那個(gè)效果；
　　第五步：當(dāng)你需要模仿某個(gè)位置所發(fā)出的聲音的時(shí)候就使用上述過(guò)濾器來(lái)模仿即可。
　　
　　HRTF這個(gè)概念確實(shí)為我們實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的定位帶來(lái)了無(wú)限的好處，但實(shí)際生活中這個(gè)數(shù)據(jù)是變化多端的，畢竟每個(gè)人的頭部和耳朵的大小形狀都不完全相同。事實(shí)上，目前成功地設(shè)置HRTF都是一種提供給大多數(shù)人的近似值。這也就是為什么這里有這么多不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)它的原因了。
　　
　　（2）靠外部環(huán)境產(chǎn)生的效果
　　當(dāng)一個(gè)聲音被產(chǎn)生，聽(tīng)眾首先聽(tīng)到直接傳送過(guò)來(lái)的聲波，很短的時(shí)間間隔以后，一些經(jīng)過(guò)折射或反射的聲波會(huì)又傳入聽(tīng)眾的耳膜。根據(jù)時(shí)間兩者之間的響度差別等等數(shù)據(jù)給了我們關(guān)于聲源距離的線索。當(dāng)反射次數(shù)過(guò)多，大腦會(huì)把后到的信號(hào)和前面的處理信號(hào)當(dāng)成兩個(gè)不同的信號(hào)，這就是我們常遇到的回聲效果了。
　　
　　這里有4種不同的方法可以混合回響成雙聲道效果。第一種方法是對(duì)每一個(gè)反射聲源位置單獨(dú)使用HRTF技術(shù)。比較不幸，這種效果的實(shí)現(xiàn)需要相當(dāng)大的代價(jià)。第二種是平均多個(gè)位置的反射，然后得出一個(gè)相對(duì)位置，從這里應(yīng)用HRTF技術(shù)。第三種方法是把反射放在一邊不處理轉(zhuǎn)而使用標(biāo)準(zhǔn)立體聲或四聲道混合技術(shù)來(lái)處理。第四種方法和前面的做法差不多，但只使用一個(gè)被平均的反射聲源�，F(xiàn)在應(yīng)用最多的方法是第二種，這時(shí)候只使用在在兩支音箱或耳機(jī)的系統(tǒng)中，而第三種則配合4聲道或環(huán)繞立體聲的狀況。

　　3．總結(jié)
　　3D音效定位的核心技術(shù)是HRTF，而ITD以及IAD等現(xiàn)象是我們能體會(huì)出聲音方位感產(chǎn)生的原因。而環(huán)境效果比如反射、阻塞等也有重要的作用。在實(shí)際處理中，我們都需要在HRTF的基礎(chǔ)上加入各種各樣的環(huán)境處理過(guò)程來(lái)更真實(shí)體現(xiàn)實(shí)際效果。

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