戴上耳机的时候,我们经常能感受到声音有明显区别地从左右边传进我们的耳朵里,从而给我们带来更好的听觉体验。你知道是怎么做到的吗?

要知道,声音从发出到被我们的耳朵听到,经历了三个过程——传播过程、生理过程和心理过程。由于生理过程和心理过程几乎不可操控,在这里我们仅仅关注传播过程。

显然,正前方声源的传播过程和正后方声源的传播过程是不一样的!因为我们的耳朵并不是前后对称的。来自正前方的声音经过耳廓反射,可以直接进入耳道;而正后方的声音则需要绕过耳廓才能进入耳道。也正是由于这种不同,我们才可以分辨出声音来源的前后。

耳廓相当于一个给声音进行“加密”的设备,而我们的大脑经过长时间的学习,已经完全掌握了这门“解密技术”,因此,可以轻而易举地听出声源的前后方位。 现在,我们终于有了答案,双耳定位三维空间中声源的方向依赖于耳廓的“加密” 。

为了解密不同声源方位的加密方式,研究人员可以通过测量或者计算得到不同方向的头相关函数,然后组成一个数据库。

我们戴上耳机之后,声音便直接经由耳道,被鼓膜接收了。失去了头部加密的过程,耳机内的声音听起来也就没有了方向感。

但是,随着声信号处理技术的发展,我们可以通过在耳机内部置入电子设备,来模拟头部的加密过程。如果我们的电子设备与头相关函数的加密方法一致,那么经过电子设备加密之后的声音就可以被大脑解密出方位信息,成功地“欺骗”大脑。

正是基于这样的思路,工程师们开发了基于头相关函数数据库的空间音频方法。他们用数字电路来模拟整个的头相关函数数据库,然后对耳机内的声音进行特定方向上的加密,这样,就能够让耳机内的声音听起来具有特定的方向感。

由于这种声音不是从真实的空间中发出来,而是通过信号处理这样一种虚拟的方式“加密”出来的,所以被称为虚拟环绕声。

近些年,随着耳机等可穿戴设备的应用越来越多,虚拟环绕声技术得到了大量的应用,也被科技公司称为沉浸式空间音频技术。