آنچه خواهید خواند
Virtual Surround Sound چیست و چگونه کار میکند؟
فناوری Virtual Surround Sound میتواند صدایی فراگیر و فضاسازی صوتی چشمگیری تولید کند، حتی در شرایطی که هیچ سیستم صوتی فراگیر واقعی در اتاق نصب نشده باشد. این موضوع باورکردنی به نظر نمیرسد، زیرا با یکی از اصول اساسی آکوستیک در تناقض است.
به طور معمول، انسان فقط زمانی میتواند منبع صدا را درست تشخیص دهد که اسپیکر یا منبع صوتی دقیقاً در همان مکانی قرار داشته باشد که صدا باید از آنجا به گوش برسد. اما برخی ترفندهای صوتی خاص، دقیقاً این مشکل را حل میکنند.
تاریخچه کوتاه
در گذشته، سیستمهای چنداسپیکری برای دستیابی به صدای فراگیر مورد استفاده قرار میگرفتند. اما به مرور زمان، نیاز به نسخه قابلحملتر یا سادهتری از صدای سهبعدی احساس شد. بنابراین، ایده Virtual Surround Sound شکل گرفت تا با استفاده از تکنیکهای پردازش سیگنال، صدایی شبیه به سیستمهای بزرگ خانگی با چندین اسپیکر ایجاد شود. این فناوری ابتدا در هدفونها و سپس در تلویزیونها، سیستمهای صوتی و کامپیوترها رایج شد.
اصول پایه در Virtual Surround Sound
آیا واقعاً جهتمندی صدا تا این حد بر تجربه شنیداری ما تأثیر میگذارد؟ وقتی کسی جلوی ما بایستد و کف بزند، حتی با چشمان بسته میدانیم تقریباً کجای فضا قرار دارد. اگر چند متر به سمت چپ برود، شنوایی ما میتواند تا حدود زیادی مشخص کند که حالا کجا ایستاده است.
شاید این مسئله بدیهی به نظر برسد، اما مغز ما برای دستیابی به این قابلیت، پردازش خاصی را انجام میدهد. آگاهی فضایی فقط بر اساس سمتی که صدا از آن میآید تعیین نمیشود، بلکه از مجموعهای از اطلاعات مختلف محاسبه میشود. در اصل، سه عامل دیگر در این میان نقش دارند:
تفاوت زمانی در دریافت امواج صوتی بین گوش چپ و راست
برای نمونه، موج صوتی که از سمت راست میآید ابتدا به گوش راست برخورد میکند و بعد به گوش چپ میرسد. شنوایی ما حتی تفاوتهای زمانی اندکی را که بین گوش چپ و راست وجود دارد، تشخیص میدهد.
اختلاف در فشار صوت
اختلاف فشار صوتی میان دو گوش به ما اجازه میدهد متوجه جهتی شویم که صدا از آن منتشر میشود. گوش دورتر از منبع صوت، فشار صوتی کمتری دریافت میکند. البته تفاوت فشار صوت و تفاوت زمانی به تنهایی برای تشخیص همه جهات کافی نیستند. مثلاً صداهایی که دقیقاً از جلوی ما یا پشت سر ما ساطع میشوند، فقط با اتکا به این دو عامل قابل تشخیص دقیق نیستند.
رنگ صوت یا همان ویژگیهای فرکانسی
گوش ما از «رنگ صوت» برای درک جهت حرکت امواج صوتی استفاده میکند. بسته به زاویه ورود موج صوتی به گوش، این موج تحت تأثیر ساختار خاص لاله گوش و همچنین شکل سر و بدن ما دچار اعوجاج میشود و این اعوجاج نشانهای برای شناسایی جهت است.
Virtual Surround Sound در عمل
امروزه میتوان امواج صوتی را با دقت بسیار بالایی اصلاح و تنظیم کرد. با این کار، از همان سه عامل بالا به گونهای استفاده میشود که گوش ما صدا را از جهاتی بشنود که واقعاً هیچ منبع صوتی در آن جهتها قرار ندارد. حتی امکان شبیهسازی منبع صوتی در پشت سر شنونده نیز وجود دارد.
برای تولید Virtual Surround Sound، کدکهای صوتی باید این اختلافهای زمانی، سطوح صدا و رنگ صوت را به طور دقیق بازتولید کنند تا شنونده تصور کند سیگنال صوتی از جهتی خاص به گوش میرسد. اگر این فرایند پیچیده به نظر میرسد، واقعاً همینطور است. سیگنالهای صوتی از طریق دو کانال، یعنی یکی برای هر گوش، پردازش شده و وارد حالت فراگیر مجازی میشوند. در نتیجه میتوان این صدا را هم از سیستمهای استریو و ساندبارها و هم در انواع هدفون دریافت کرد.
متداولترین کدک فراگیر مجازی در حال حاضر Virtual Speaker ساخت Dolby است. افزون بر آن، استانداردهای دیگری برای ایجاد صدای فراگیر مجازی مثل 3D Sonic Emotion ،DTS Surround Sensation و برخی استانداردهای صدای فراگیر مجازی برای هدفونها نیز وجود دارند.
درک صدا
سیستمهای Virtual Surround Sound از ویژگیهای پایهای اسپیکر، امواج صوتی و شنوایی بهره میبرند. یک اسپیکر، اصولاً وسیلهای است که پیامهای الکتریکی را به امواج صوتی تبدیل میکند. این کار به کمک یک دیافراگم یا مخروط صورت میگیرد که به سرعت به سمت جلو و عقب حرکت میکند و هوا را فشرده یا رقیق میکند. در حرکت رو به بیرون، دیافراگم یک تراکم (فشار بالاتر) در هوا ایجاد میکند و در حرکت رو به عقب، یک انبساط یا فشار کمتر پدید میآورد.
تراکم و انبساط نتیجه جابهجایی ذرات هوا هستند. وقتی ذرات به هم فشار میآورند، ناحیهای با فشار بالاتر ایجاد میکنند و این ذرات همچنین به مولکولهای مجاور خود هم فشار وارد میکنند. وقتی فاصله میگیرند، ناحیهای با فشار کمتر شکل میگیرد و از ذرات مجاور فاصله میگیرند. به این ترتیب، مناطق فشار بالا و فشار پایین در قالب یک موج طولی در فضا حرکت میکنند.
وقتی این موج نواحی فشار بالا و پایین به گوش شما میرسد، چند اتفاق میافتد که نتیجه آن درک شما از صداست. ابتدا موج از لاله گوش بازتاب مییابد. لاله گوش ساختار خارجی گوش است. سپس صدا وارد مجرای گوش شده و پرده صماخ را به حرکت درمیآورد. این حرکت پرده، زنجیرهای از واکنشها را در ساختارهای ظریف گوش داخلی رقم میزند. در نهایت لرزشها به عصب حلزونی میرسند و به صورت پیام عصبی به مغز منتقل میشوند. مغز این پیامها را به شکل صدا تفسیر میکند.
فرایند تفسیر در مغز باعث میشود معنای صدا را متوجه شویم. اگر صدا از یک سری واژه تشکیل شده باشد، این واژهها را میتوانیم به جمله تبدیل کنیم و متوجه معنایشان شویم. اگر صدا یک آهنگ باشد، میتوانیم متن، آهنگ و ریتم را درک کنیم و تصمیم بگیریم از آن لذت میبریم یا نه. همچنین میتوانیم به خاطر بیاوریم که آیا پیشتر همان آهنگ را شنیدهایم یا آهنگهای مشابه را قبلاً تجربه کردهایم.
ابزارها و تکنیکهای Virtual Surround Sound
علاوه بر برهمکنش امواج صوتی با بدن انسان، اسپیکرهای فراگیر مجازی از ابزارها و روشهای مختلفی برای ایجاد توهم صدای 5.1 کاناله استفاده میکنند. برخی از سیستمها، مخصوصاً آنهایی که پردازش دیجیتال صدا را به کار میگیرند، امواج صوتی را به صورت فیزیکی به سمت دیوارهای اتاق بازتاب میدهند. در چنین مواردی، بخشی از صدا از دیوار پشت سر شما بازمیگردد و اینطور به نظر میرسد که صدا از پشت سر شنونده پخش میشود.
این سیستمها معمولاً نیاز دارند که ابعاد اتاق را وارد کنید یا با استفاده از میکروفون، فرایند کالیبراسیون را انجام دهید. در غیر این صورت، بازتاب صدا ممکن است در زوایا یا نقاط نامناسب رخ دهد. خیلی از سیستم های استریویی نیز از حذف تداخل صدا استفاده میکنند.
این کار اساساً بهرهگیری خلاقانه از تداخل مخرب است تا تداخل ناخواسته بین صدایی که باید گوش چپ بشنود و صدایی که باید گوش راست بشنود، حذف شود. در این صورت کمتر پیش میآید که گوشها از سیگنال مخصوص به گوش دیگر اطلاع پیدا کنند و افکت فراگیر مصنوعی را خراب کنند.
الگوریتمها و روشهای حذف تداخل، به پردازشگر کامپیوتری نیاز دارند که اغلب در قالب ریسیور/آمپلیفایر ارائه میشود. این دستگاه دارای یک چیپ پردازش صداست که میتواند امواج صوتی را در زمان واقعی تحلیل کرده و الگوریتمها را روی آنها اعمال کند.
بزرگترین ضعف سیستمهای فراگیر مجازی این است که حس فراگیر بودن یک توهم است، نه نتیجه پخش صدا از چند اسپیکر واقعی. برای حفظ این توهم، باید در جای درست بنشینید و چشمهایتان به صفحه تلویزیون باشد. اگر بیش از حد به چپ یا راست متمایل شوید، حس صدای فراگیر دروغین به هم میریزد، چون شما از میدان صوتی هدایت شده خارج میشوید.
گاهی صداهایی که باید از چپ به راست اتاق حرکت کنند یا از جلوی شما به پشت شما منتقل شوند، به صورت قطع شده یا غیرطبیعی به گوش میرسند. از آنجا که واقعاً صدا از دو اسپیکر میآید، ممکن است میدان صوتی نسبت به یک مجموعه اسپیکر کامل، قدرت و شکوه کمتری داشته باشد.
کلام آخر
Virtual Surround Sound ابزاری ارزشمند برای کسانی است که میخواهند تجربه شنیدن چندبعدی را با تجهیزاتی محدودتر داشته باشند. این فناوری در کنار مزایایی نظیر هزینه پایین، قابلیت حمل و آسان بودن نصب، با محدودیتهایی همچون وابستگی به هدفون یا انواع ساندبار مواجه است.
با این حال، توسعه مداوم الگوریتمهای پردازش صوت باعث شده صدای فراگیر مجازی روزبهروز به صدای واقعی نزدیکتر شود. در نتیجه، اگر به دنبال ارتقای تجربه شنیداری خود هستید و فضای مناسب یا امکانات نصب چندین اسپیکر را ندارید، استفاده از فناوری Virtual Surround Sound راهحلی منطقی و کاربردی خواهد بود.
پاسخگوی سوالات شما هستیم
دیدگاهی وجود ندارد!