被VR拯救的3D音效 专注欺骗大脑一百年

VR受到无数追捧，随着自身技术的发展，带动了一批产业的升级换代3D音效正是其中的一员。在开发者对游戏画面、内容多年来越发精益求精的发展下，游戏的VR化，终于迎来了游戏音乐的春天。Waves Audio发明带有头部追踪器的Waves Nx耳机实现3D空间音效；谷歌的开源项目Omnitone，为网页VR提供真实的音频系统。3D音效，在音乐发烧友的世界之外，获得了更多行业的关注和投资。不过，这个通过音效让人身临其境，仿佛与表演者身处同一个空间的3D音效，和所有人以为的“现代”、“前沿”不同的是，它的开发有着上百年历史。
 
3D音效：人头录音
 
3D音效的目的就是让你完全置身于现实声音的原始环境中，你能感到鸟从头顶飞过，左边有耳语，右边有街头表演，感受到声音的位置，在脑海中浮现出真实的画面。
 
传统上，录音被分为单声道（Mono）和双声道（Stereo）两种，区别在于捕捉声音的传声器的数量。在双声道录音的基础上，人们改进发明了立体声录音（人头录音），在仿真头的两侧，放置两个人耳形状的传声器。人脑定位声音位置基本依靠三个要素：耳朵的形状、听到声音的时间差和声音对两耳的产生的不同的压力。因为仿真耳朵在外形和密度上都离去还原人耳，所以这类的传声器能和人耳一样地捕捉和传输声音，保持左右耳间的差别。
 
3D音效的历史
 
人头录音的历史可以追溯到19世纪末期，法国的工程师Clement Ader。1881年，Ader开发出了电话戏剧（Theatrophone），一种通过电话服务转播的巴黎戏剧表演，一套套的麦克风从舞台的左边一路排到右边，信号通过电话输，听众只需要一副接收器，就可以在巴黎工业宫中的包厢中听戏。

 
1933年，AT&T的贝尔实验室在芝加哥博览会上展出了双耳立体声，带来了一个在双颊耳前安装了麦克风传输器的机械仿真人奥斯卡。奥斯卡在玻璃房间中捕捉声音，而外面的访客可以听到和它一样的声音。AT&T的这项技术，由Ader的发明改进而来，不过两者的音质都没有什么本质的提升。
 
经历二战，3D音效依旧过不去高音质这道坎，直到1973年，一个德国麦克风公司Neumann生产了革命性的KU-80，也是后来的人头录音设备的原型：一个仿真头，左右两边各有一个传输器，并极大提升了对声音位置的捕捉的灵敏度。同时，人头录音也找到了自己适合的领域，这项技术在广播、实验音乐上都得到了大力发展。摇滚主唱们，如Lou Reed，Thom Yorke，Imogen Heap等都进行了人头录音的实验。
 
上世纪90年代末，一个叫Aureal的公司发布了A3D技术。Aureal的技术能利用电脑本身的两个台式的音箱，不外接音箱的情况下，制造出3D音效，通过A3D，你能够清楚地辨别声音前后左右和上下的位置。A3D是声学工程师们根据3D音效的原理建立了一套数字模型算法，称之为头相关变换函数（Head-related Transfer Function， HRTF）。在精确的HRTF值下，体验者不仅能够感受到声音的方向，并能确切地感受到不同声音来源的远近，并随着自己的移动而感受到和声音源距离的变化。理论上来说，个体差异导致每个人的HRTF值都不相同，不过，人类的大脑有着很强的适应能力，虽然你在一开始使用别人的HRTF数值时，可能产生声音定位困难，但是当你习惯以后，人脑就会自动学习，并主动进行适配。

 
不过，由于Aureal和对手公司Creative的恶性竞争，一场劣币驱逐良币的商业之战下，历经在大量官司的重创Aureal最终因无力经营而倒闭。
 
VR，3D音效的伯乐
 
经历一个世纪的发展，3D音效的技术再次获得了科技界的青睐，不论是VR设备还是VR游戏、视频资源，3D音效都作为VR系统的一个部分，youtube在4月推出的VR直播，就增加了立体声录音。
 
3D音效提供了一个扩展版的虚拟现实，它帮助了很多游戏和设备在视觉上的局限，完整了360°无死角的体验感受，没有声音的执导，人的视觉可能不受画面控制，而仿真的3D听觉的加入，能够很好地控制人的大脑，吸引用户的注意力。
乐队U2，Kanye West的音乐制作人Chris Milk，在过去的机场大型音乐会上，采用了3D音效。一个拥有8个耳朵的全方位立体声头，4对3Dio双耳麦克风，保证覆盖每个90°的空间，在VR设备下，保正观众的听觉和视觉的统一。在阿波罗工作室的Jean-Pascal Beaudoin看来，没有3D音效的VR体验是非常容易失败的：当你的大脑定位到声音来自左边时，它会预判当你左转90°后，声音的来源应该在你的正前方，而如果此时，声音依旧在你的左边，那么大脑就会将你从刚才的沉浸式体验中抽离出来。

 
不过，3D音效在VR内容中占的比重依旧不高，不论是电影还是游戏，音效常常是最后一个被考虑到的因素，VR不论是作为媒介还是内容，从设计伊始就考虑到内置人头录音，才能让让3D音效获得最大化的充分利用。
 
普伦斯顿大学机械与航空工程教授Edgar Choueiri，领衔3D音效和应用声学实验室数十年，在自己位于纽约上东区的家中，以一个世纪前的理论为基础，复原并优化了一套完整的双声道录音系统：BACCH SP，一个让每对音响都保留声音提示的过滤器，并以此创造出3D音效。Jawbone采用普林斯顿大学的这个算法，为无线蓝牙音响jambox制造过滤器，创造3D音效。运用同一套算法的App，BACCH-dSP，在头部追踪器的配合下，能够定位听者的头部动作，更精确地创造出3D音效的环境，软件的OS版本也实现了3D音效在笔记本上的应用。
VR对音效的高要求，被遗忘在历史角落的3D音效终于再次复苏，各家的VR设备都让它不再是可有可无的佐餐小菜，而是沉浸式体验成败的关键。