Oszukać ucho

Postanowiliśmy sprawdzić, czy można zastąpić specjalnymi, "wielokanałowymi" słuchawkami tradycyjny zestaw kilku kolumn. Okazało się, że po niewielkich kompromisach w wypadku najlepszych produktów jest to realne.

Postanowiliśmy sprawdzić, czy można zastąpić specjalnymi, "wielokanałowymi" słuchawkami tradycyjny zestaw kilku kolumn. Okazało się, że po niewielkich kompromisach w wypadku najlepszych produktów jest to realne.

Sposobów na uzyskanie dźwięku wielokanałowego z komputera jest wiele. Najpopularniejszy to, oczywiście, zaopatrzenie się w odpowiednią kartę dźwiękową i kupno zestawu kolumn 5.1 lub z większą liczbą kanałów (6.1 czy nawet 7.1). Choć jest to dobra metoda na otoczenie się dźwiękiem, ale w praktyce niewygodna z powodu plątaniny kabli i problemu z umiejscowieniem poszczególnych kolumn wokół słuchacza. W dodatku cena zmusza często do wyboru zestawu oferującego gorsze brzmienie. Alternatywa to dobry, dwukanałowy zestaw kolumn wspomagany najczęściej subwooferem lub słuchawki, wyposażane w coraz wymyślniejsze systemy tworzące iluzję otaczania dźwiękiem. Zestawy takich właśnie słuchawek chcemy przedstawić.

Ile słuchawek, tyle koncepcji

Z kartą dźwiękową słuchawki Creative'a łączymy cyfrowo (optyczne lub elektryczne kable) lub analogowo - minijack

Z kartą dźwiękową słuchawki Creative'a łączymy cyfrowo (optyczne lub elektryczne kable) lub analogowo - minijack

Producenci dostarczają je nie tylko jako samodzielne urządzenia, lecz także w kompletach z kartami dźwiękowymi z interfejsem USB 2.0. Poszczególne modele wywołują wrażenie przestrzenności dźwięku całkowicie odmiennymi metodami. Część z nich kreuje wirtualne środowisko wielokanałowe, w innych zastosowano rozwiązanie sprzętowe - w parze nauszników montowanych jest aż osiem głośniczków. Nie brak też słuchawek bezprzewodowych wyposażonych w mechanizmy tworzenia iluzji otoczenia dźwiękiem z wielu kolumn.

Dużo kolumn, duże wyzwanie

Nie zdecydowałbym się na rozmieszczenie wokół stanowiska komputerowego sześciu czy ośmiu kolumn. Powód jest prosty: przeraża mnie plątanina kabli i problem z rozstawieniem całego kompletu. W konfiguracji 7.1 należy zawiesić kolumny boczne na przeciwległych ścianach i na trzeciej ścianie kolejne dwie kolumny. Jeśli nie ma odpowiednich do tego warunków lokalowych, trzeba kombinować, co z tym fantem zrobić. Można, oczywiście, kupić podstawki pod kolumny satelitarne i otoczyć się baterią małych "standów". Co innego, jeśli chodzi o instalację pełnowymiarowego systemu kina domowego. Zwykle lokuje się go w większym pomieszczeniu i w tym wypadku warto przyłożyć dużą wagę do sposobu instalacji. Przy okazji remontu mieszkania, a najlepiej jeszcze na etapie budowy można zainstalować tunele, którymi poprowadzi się okablowanie tak, aby nie rzucało się w oczy. Oczywiście dla każdego kwestia instalacji będzie odrębna, sądzę jednak, że podobne zdanie ma wiele osób.

Zdając sobie sprawę z tego, co tracę, nie kupując wielokanałowego zestawu kolumn komputerowych, zdecydowałbym się raczej na porządny zestaw 2.1, pasujący do mojego środowiska "okołokomputerowego".

Wielokanałowe nauszniki

HQ-2300D można z powodzeniem wykorzystać także z DVD, słuchając muzyki wzbogaconej o wirtualne efekty.

HQ-2300D można z powodzeniem wykorzystać także z DVD, słuchając muzyki wzbogaconej o wirtualne efekty.

Próby uzyskania dźwięku surround ze słuchawek trwają od lat. Najpierw pojawił się w stacjonarnych amplitunerach, wzmacniaczach czy samodzielnych procesorach surround kina domowego, gdzie zastosowano algorytmy kreowania pól przestrzennych opracowane przez Dolby czy SRS Labs. Wkrótce po premierze rozwiązania te trafiły do komputerów, gdzie dziś jako algorytmy do obróbki dźwięku masowo stosowane są w licznych aplikacjach, zwłaszcza programowych odtwarzaczach DVD itp. Po latach badań laboratoryjnych już wiemy, że słuch ludzki oszukać można dość łatwo. Zdecydowanie trudniej stworzyć wrażenie w miarę precyzyjnej lokalizacji źródeł dźwięku w wypadku korzystania jedynie z kolumn stereofonicznych niż ze słuchawek. Gdy korzystamy z tradycyjnych głośników, nasz mózg przeprowadza skomplikowane kalkulacje pozwalające stwierdzić, skąd dobiega dźwięk. Do tego celu wykorzystuje różnice w opóźnieniu dźwięku docierającego do każdego ucha. Do słuchacza dociera jednak nie tylko fala biegnąca prosto z głośnika, ale też liczne jej odbicia zmodyfikowane przez kształt małżowiny usznej. Jeżeli korzystamy ze słuchawek, dźwięk trafia niemal bezpośrednio do błony bębenkowej. W efekcie słyszymy go "w środku głowy". W systemach typu Dolby Headphone dźwięk jest poddawany specyficznej obróbce zależnie od tego, z którego głośnika powinien dochodzić. Informujemy, w jaki sposób osiągnięto dobre rezultaty w tej dziedzinie, jakie najpopularniejsze standardy dźwięku wirtualnego są stosowane w nowoczesnych słuchawkach oraz czym się różnią.

Dolby Headphone

Jedynie słuchawki Creative'a mają sprzętowe dekodery Dolby Headphone, DD 5.1 i DTS 5.1.

Jedynie słuchawki Creative'a mają sprzętowe dekodery Dolby Headphone, DD 5.1 i DTS 5.1.

Opracowana przez Dolby Laboratories technologia emulowania dźwięku sześciokanałowego za pośrednictwem słuchawek stereofonicznych. Gdy korzystamy z zestawu wielokanałowego, do naszych uszu dociera nie tylko dźwięk bezpośrednio emitowany przez każdą z kolumn, lecz także fale odbite od ścian, mebli i innych przedmiotów w pomieszczeniu. Gdy fala dźwiękowa dociera do uszu słuchacza, dźwięk z każdej kolumny przyjmuje określone właściwości, które mózg analizuje, otrzymując informacje na temat lokalizacji kolumn, właściwości pomieszczenia oraz specyfiki samego nagrania. Nowoczesne procesory cyfrowe pozwalają na rozbicie dźwięku stereofonicznego na pięć, a nawet więcej kanałów. Algorytm Dolby Headphone tworzy do pięciu wirtualnych kolumn. Sygnał kanału basowego (czyli kanał 1 w systemie dźwięku 5.1) miksowany jest do lewego i prawego kanału w jednakowych proporcjach. Procesor przetwarza wszystkie informacje o sześciu kanałach i koduje je do dwóch kanałów reprodukowanych przez słuchawki. Do tworzenia wrażeń przestrzennych służy zaawansowany algorytm modelowania dźwięku w pomieszczeniu. Iluzja obcowania z dźwiękiem wielokanałowym wynika z zasad funkcjonowania ludzkiego mózgu. Człowiek reaguje na odległość, kierunek oraz na przemieszczanie się dźwięku. Potrafi lokalizować i śledzić nawet kilka dźwięków jednocześnie, ponieważ dźwięk z określonego źródła docierający do każdej małżowiny usznej ma odmienną charakterystykę. Już w latach 60. XX wieku rozpoczęto badania, których celem było oszukanie ludzkiego mózgu w kwestii lokalizacji i interpretacji dźwięku za pomocą elektronicznego przetwarzania sygnału audio. Okazało się, że jest to trudniejsze, niż naukowcy sądzili. Identyfikujemy docierające dźwięki w ściśle określony sposób, np. płynące z lewej strony docierają do prawego ucha nieco później niż do lewego. Dodatkowo poziom dźwięku odbieranego w prawym uchu jest niższy niż w lewym. Ponadto dźwięki docierające do małżowiny usznej są filtrowane. Badacze odkryli, że te subtelne różnice w czasie, poziomie głośności oraz częstotliwości są niezbędne, aby mózg zlokalizował źródło dźwięku i jego położenie w przestrzeni.

Wirtualne marzenia

Parametry techniczne i wyniki testów

Parametry techniczne i wyniki testów

Wydawało się, że opracowanie algorytmów pozwalających na tworzenie iluzji przestrzenności będzie bardzo proste. Tak się jednak nie stało, bo każdy słuchacz, z powodu różnic choćby w budowie głowy i uszu, odbiera dźwięk w odmienny sposób. Dopiero na początku lat 90. australijska firma Lake Technology Limited (wchodząca dzisiaj w skład koncernu Dolby) dokonała odkryć, które pozwoliły stworzyć system dający wiarygodną iluzję dźwięku przestrzennego odbieranego w oczekiwany sposób przez każdego słuchacza. Dźwięk emitowany w słuchawkach po przetworzeniu algorytmami Dolby Headphone symuluje brzmienie kolumn umieszczonych w pewnej odległości od słuchacza. Symulowane są odbicia fal dźwiękowych od ścian i obiektów wykonanych z różnych materiałów. Co istotne, algorytm dokonuje obróbki dźwięku, nie powodując żadnego opóźnienia, dlatego nie dochodzi do rozsynchronizowania obrazu z dźwiękiem. Do poprawnej lokalizacji dźwięku wielokanałowego nie są potrzebne specjalne słuchawki. Algorytm można wprowadzić do procesora DSP albo przeprowadzać obliczenia metodą programową. Co ciekawe, materiał audio może być zapisany już z dodanymi efektami przestrzennymi Dolby Headphone. Dzięki temu dźwięk z symulacją wielokanałowości towarzyszy nam także podczas spaceru, kiedy słuchamy muzyki z odtwarzacza MP3 czy CD.

SRS Surround

Choć Dolby Headphone ma mocną pozycję rynkową, firma SRS, korzystając z podstawowych algorytmów Dolby Headphone, opracowała ulepszony, jej zdaniem, mechanizm tworzenia iluzji dźwięku przestrzennego. SRS TruSurround XT nie multiplikuje wirtualnych kolumn zestawu kinowego, lecz jak najwierniej odtwarza wrażenie otoczenia dźwiękiem. To druga generacja systemu SRS TruSurround, która wprowadziła dodatkowe algorytmy - Dialog Clarity oraz TruBass.

TruSurround pozwala na tworzenie iluzji obcowania z dźwiękiem wielokanałowym podczas słuchania muzyki ze źródeł dwukanałowych. Obsługuje formaty do siedmiu kanałów (6.1). W wersji XT dokonuje obróbki cyfrowej dźwięku oddzielnie do przednich i tylnych kanałów, które dopiero później są miksowane i reprodukowane przez stereofoniczne źródła dźwięku. Początkowo zwiększany jest poziom głośności każdego z kanałów wejściowych. Dokonując obróbki sygnału kanałów przednich, algorytm wykrywa czy docierający sygnał audio jest monofoniczny czy wielokanałowy. W drugim wypadku odpowiednie algorytmy przypisywane są do kanału centralnego, kodowanego następnie do kanału prawego i lewego. Jeśli w sygnale wejściowym jest kanał centralny, to poprawia się go algorytmem Dialog Clarity. Jeśli kanału centralnego nie ma, to zarówno kanał lewy, jak i prawy są poddawane obróbce algorytmem Dialog Clarity. W odróżnieniu od Dolby Headphone, system firmy SRS można stosować zarówno w słuchawkach, jak i tradycyjnym, stereofonicznym zestawie kolumn.


Zobacz również