前言: 3D音效就是用揚聲器仿造出似乎存在但是虛構的聲音。例如揚聲器仿造頭頂上有一架飛機從左至右飛過，你閉上眼睛聽，就會感覺到頭頂真的有一架飛機從左至右飛過。這就是3D音效。隨著科技的進步，3D音效在日常的娛樂生活中扮演著越來越重要的作用。

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音效技術的發展 　　【音響網資訊】

　　3D音效就是用揚聲器仿造出似乎存在但是虛構的聲音。例如揚聲器仿造頭頂上有一架飛機從左至右飛過，你閉上眼睛聽，就會感覺到頭頂真的有一架飛機從左至右飛過。這就是3D音效。隨著科技的進步，3D音效在日常的娛樂生活中扮演著越來越重要的作用。近期，微軟申請了一項3D音響系統專利，使用戶無論坐在或站在何地，都能感受到優美的3D音效。3D音效技術如此迅猛的發展離不開各大廠家的支持，同時也離不開以前一些技術的積累。在3D音效技術產生之前，已經存在多種聲音表現的方法了，但這些方法的主要目的都是為了更好地再現音場。

　　音效技術的發展
　　1、單聲道（Mono）
　　所謂的單聲道就是聲音由一只音箱產生的效果，聽眾可以很明顯地聽出聲音的來源就是音箱所擺放的位置，其本身的表現力較為平淡。
　
　　2、立體聲（Stereo）
　　立體聲系統需要一對音箱來完成任務，它通過調整系統中兩只音箱發出聲音的大小，讓我們誤認為聲源來自兩只音箱之間直線段中的任意位置。特別是當使用耳機的時候，由于左右兩邊的聲音串音情況很少發生，所以聲音的定位比較準確；再加上比較真實的音場感覺，使它能夠帶給我們比單聲道真實許多的表現力。　
　
　　3、增強立體聲（Extended stereo）
　　這種技術是對傳統立體聲的一種延續，通過某種算法對兩只音箱系統中的聲音進行處理后，過去只能反映兩只音箱連線間的聲源位置被擴展到了其延長線上。這對于當兩支音箱放置相距較近的情況有很大幫助。

　　4、四聲道（Quadraphonics）
　　實際上這也是對基本的立體聲概念進行的擴展，它需要的音箱數目是四只。這樣的安排可以表達在四個音箱擺布所構成的矩形邊上的聲源位置。雖然這已經很類似我們需要的定位音場的需要，不過實際上這和真正的3D聲音效果是有區別的。

　　5、環繞立體聲（Surround－Sound）　　
　　還是基于立體聲的概念，它在標準的四聲道系統中在聽眾正面增加一只音箱來覆蓋四只衛星音箱所包圍的范圍內的聲音定位。這就是5聲道系統，甚至為了有更好的低音域表現力，還有人單獨再放置一個低音單元，也就是俗稱的5.1系統。
　　
　　如果需要更加精確定位聲音的通路，你甚至可以在聽眾的上方、下方來放置音箱，得到從上面和下面傳來聲音的效果。這些所有的效果很大程度上都是通過實際音箱的擺放位置來實現的。
　　
　　不過以上的音箱設置方式只讓我們覺得置身其中，卻沒有辦法找出準確方位來。于是3D音效閃亮登場了。

　　3D音效的理論
　　1、進入雙聲道技術（binaural）
　　在單個音箱系統中，聲音的來源總是一個位置，我們一下子就能確定它的位置，而過去的多音箱系統，則靠同時從不同位置產生聲音，欺騙大腦對聲音位置的辨識。現在雙聲道系統則通過兩個不同的信號來處理聲音，讓兩只耳朵分別接受，并誤當作它就是從同一個位置發來的到達兩個耳朵的不同信號，從而確定出聲音的位置。顯然這和立體聲是有本質區別的。和立體聲不同，當兩個外部音箱被用來傳送雙聲道效果的時候，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到兩個耳朵。這之間的差異就是兩者間聲音定位準確與否的關鍵因素。
　　
　　由兩只音箱來產生一個真3D音效是非常困難的。首先，這樣的位置效果容易因聽眾位置的不同而大打折扣；其次，聽眾探明兩支音箱的準確位置后，會對兩股聲音流所產生的位置識別感產生抵觸情緒。
　　
　　最成功的從外部聲源傳送能夠準確表達聲音方位的系統是采用4只音箱的配置，但很不幸即使采用了4只音箱，也很少有系統是真的在用4路3D聲音，并且采用4路串音消除技術。絕大多數系統都是使用兩路獨立的雙聲道設計，然后用立體聲來混合前置和后置音箱的發聲狀況。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4聲道或環繞立體聲加以混合。
　　
　　2、我們的大腦是如何判斷聲源方位的呢？
　　當一個聲音位于聽眾身體一側的時候，距離更近這一邊的耳朵能夠聽到更大的聲音，而且可以提前一點聽到。這種差別在聲學方面有兩個術語IAD（Inter－aural Amplitude Difference）和ITD（Inter－aural Time Difference）來加以說明。大腦就是依靠這兩個細微的差別來確定聲音的位置。
　　
　　耳朵的固有形狀實際上會增強或削弱不同的聲音頻率。依靠聲音位置的不同，外耳首先負責解決前后方向的不同，因為耳朵都是朝前的，自然前面的聲音會大些，而后面的就會小些了。而且由于外耳的形狀上下也不對稱，還可以借此來確定聲音的高度。
　　
　　聲音在環境方面的效果不但對我們確定所處環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判斷聲音的距離。另外，聲音被環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一個3D Audio 效果。不過要明白，這些效果有的是由人自己的結構所產生而另外的則由外部結構和環境所產生呢。

　　（1）由人體自身結構產生的效果
　　在1927年，一個叫做W•Bartlett Jones的人利用一個帶有麥克風以及內耳通道的人頭部模型來錄音。當這個頭被使用的時候，它的結構影響到了聲音，用這種簡單的方法，人自身的結構對聲音的影響被紀錄了下來。靠這種方法，當聲音后來回放時，經由耳機讓聽眾體驗到非常逼真的3D聲效。
　　
　　雖然現在已經看不到這種技術的使用，但用人造頭部模型來從事人對聲音的反應方面的研究卻依然在延續。
　　
　　除去了前面我們所說的IAD和ITD，我們要接觸到的最核心的判斷聲音方位的技術是HRTF，簡單說這就是個頭部反應傳送函數（Head－Response Transfer Function）。要具體點呢，可以分成幾個主要的步驟來描述其功用。
　　
　　第一步：制作一個頭部模型并安裝一支麥克風到耳膜的位置；
　　第二步：從固定的位置發出一些聲音；
　　第三步：分析從麥克風中得到聲音并得出被模型所改變的具體數據；
　　第四步：設計一個音頻過濾器來模仿那個效果；
　　第五步：當你需要模仿某個位置所發出的聲音的時候就使用上述過濾器來模仿即可。
　　
　　HRTF這個概念確實為我們實現對聲音的定位帶來了無限的好處，但實際生活中這個數據是變化多端的，畢竟每個人的頭部和耳朵的大小形狀都不完全相同。事實上，目前成功地設置HRTF都是一種提供給大多數人的近似值。這也就是為什么這里有這么多不同的技術來實現它的原因了。
　　
　　（2）靠外部環境產生的效果
　　當一個聲音被產生，聽眾首先聽到直接傳送過來的聲波，很短的時間間隔以后，一些經過折射或反射的聲波會又傳入聽眾的耳膜。根據時間兩者之間的響度差別等等數據給了我們關于聲源距離的線索。當反射次數過多，大腦會把后到的信號和前面的處理信號當成兩個不同的信號，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。第一種方法是對每一個反射聲源位置單獨使用HRTF技術。比較不幸，這種效果的實現需要相當大的代價。第二種是平均多個位置的反射，然后得出一個相對位置，從這里應用HRTF技術。第三種方法是把反射放在一邊不處理轉而使用標準立體聲或四聲道混合技術來處理。第四種方法和前面的做法差不多，但只使用一個被平均的反射聲源。現在應用最多的方法是第二種，這時候只使用在在兩支音箱或耳機的系統中，而第三種則配合4聲道或環繞立體聲的狀況。

　　3．總結
　　3D音效定位的核心技術是HRTF，而ITD以及IAD等現象是我們能體會出聲音方位感產生的原因。而環境效果比如反射、阻塞等也有重要的作用。在實際處理中，我們都需要在HRTF的基礎上加入各種各樣的環境處理過程來更真實體現實際效果。

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