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苹果太强,毕竟AirPods,Pro中加入了空间音频功能,与索尼相比

发布时间:2020-06-29 22:21编辑:小狐阅读: 69次 手机阅读

在WWDC 20全球者大会上,苹果除了对五大平台进行了升级外,AirPods Pro也引入了一项新功能—空间音频,同时还支持苹果设备之间的无缝切换。

AirPods Pro可以在不同苹果设备之间进行无缝切换,这个功能没啥好讲的,主要是传输协议的问题,这里我们将重点放在空间音频这项技术上。

苹果太强,毕竟AirPods,Pro中加入了空间音频功能,与索尼相比(图1)

AirPods Pro的空间音频是什么鬼?

首先,我们先要了解什么是空间音频?空间音频也称为环绕音频,这项技术其实已经发展了多年,大到影剧院剧场,小到自家客厅,都有它的身影。此次苹果在AirPods Pro中加入了空间音频功能,其原理是通过定向音频过滤器,对双耳耳廓的声场进行检测。

因为每个人的耳廓形状都有所不同,声波通过TWS传到双耳时,会被不同形状的耳廓回弹形成不同的回响共振,同时过滤掉某些声音。

苹果在iOS 14中加入了新的算法,可以实现对每只耳朵所接受的频率进行微调,以此来呈现出全场景的虚拟声场和环绕音效果。

苹果太强,毕竟AirPods,Pro中加入了空间音频功能,与索尼相比(图2)

按照苹果的说法,AirPods Pro的空间音频支持5.1声道和7.1声道,以及杜比全景声。5.1声道指的是左主声道、中置声道、右主声道、左环绕声道、右环绕声道,外加一个低音声道。相比5.1声道,7.1声道多了两个环绕声道。以上这些声道均支持空间音频。

想要实现真正的环绕声,单靠算法和声源是不够的,还需要考虑耳机与固定声源之间的差异性。因为当你在体验环境声时,声源是固定的,随着你位置的变化,人耳所听到环境声也是不一样的。

因此,苹果通过AirPods Pro内置的加速传感器和陀螺仪,对佩戴者的头部进行实时追踪。当头部移动时,可以对数据进行重新计算,以便佩戴者听到的环境音效与最初的效果一致。

苹果太强,毕竟AirPods,Pro中加入了空间音频功能,与索尼相比(图3)

值得一提的是,除了可以对佩戴者的头部实时追踪外,AirPods Pro的传感器还能够追踪头部和设备之间的运动数据,并且支持数据对比,以确保用户在乘坐地铁或公交遭遇到紧急刹车的状况时,环绕音效不会中断。

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环绕音频索尼也在做!

其实,苹果不是第一家将空间音频技术引入耳机的科技公司。去年CES 2019展会上,索尼就展示了基于空间音频技术打造的360 Reality Audio空间声学音频格式。

360 Reality Audio通过在人耳里创建多个虚拟扬声器,营造了一个环形声场,让佩戴者可以沉浸在音乐的世界,仿佛亲临现场,可以感受到各种声源的方位、距离、角度,从而使得声音变得更加饱满和立体。

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随后,在IFA 2019展会上,索尼打通了两款App对360 Reality Audio的支持,分别是Sony Headphones Connect和索尼精选Hi-Res音乐。

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就目前来看,索尼和苹果实现空间音频的思路完全不一样,前者是做了一个新的音频格式,后者只是将现有的技术引入到AirPods。现在还不清楚苹果是否会像索尼那样,推出类似的空间音频音乐服务,与索尼相比,苹果获取空间音频聆听体验的门槛要更低,毕竟AirPods Pro支持的是5.1和7.1声道,而非新的音频格式。

此外,虽然索尼的360 Reality Audio很黑科技,但是并没有做到像AirPods Pro那样在头部移动下的环绕声定位。

苹果很难打破空间音频技术的天花板

尽管空间音频不是什么新技术,但是苹果却让我们明白了原来TWS耳机也可以获得更加真实的聆听体验。

不过有一说一,AirPods Pro引入空间音频技术,苹果或许可以做到业内顶尖水准,但很难打破现有消费类耳机虚拟声场技术的瓶颈。原因很简单,AirPods Pro的硬件还不够强大。

在解释原因之前,我们需要先了解两个基本概念。

1.什么是声源定位?

我们平时说的“声场”是人们对声音空间感知的集合,包括宽度、纵深感、空间感、方向感和包围感。而这些指标基本上都涵盖在心理声学的概念中。

现实生活中,我们听到的声音是存在距离和方向的,同时声源本身也存在一定的宽度。这些因素组合在一起便是我们听到的声源定位。

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2.现实生活中有哪些影响声源定位的因素?

以架子鼓为例,当鼓手敲击鼓时,鼓会发出的声音会向四周均匀传播,但最先到达人耳的声音是由鼓到人耳的直线距离,因为两点之间直线最短。这种现象在声学中被称为直达声。

与此同时,其他方向传播的声音会经过一次反射后陆续达到人耳,这些声音的总和被称为早期反射声。不过,也有很多声音会经过多次反射才会传到人耳,这类声音的总和则被称为混响,而早期反射声和混响的总和统称为反射声。

简单点来讲,人们的听觉可以感知空间的大小,这种感知能力取决于反射声。而我们之所以能够通过耳朵来辨别声音的方向,除了分别传入我们左右耳的直达声的强度和时间差外,还与直达声入射角度和早期反射声的入射角度有关,也就是所谓的耳廓效应。

当人们的头部的位置发生变化时,人耳所接受到的声音就又不一样了。基于人耳的听觉特性,耳机虚拟声场不仅需要模拟左右耳的声音差异,还有模拟反射声和反射声在左右耳的差异,同时做到实时跟踪头部位置并计算。

苹果太强,毕竟AirPods,Pro中加入了空间音频功能,与索尼相比(图8)

AirPods Pro虽然配备了陀螺仪和加速传感器,以此来实时跟踪头部并对获得的数据进行计算,但是实际效果还有待验证,因为它并没有捕捉具体听音者HRTF(头相关变换函数)的传感器。

另外,现实生活中反射声存在无数路径和可能性,同时每一条反射声还要结合人头部的实时位置和角度进行计算,这一过程的复杂程度可想而知,计算量肯定是非常庞大的,而且计算量会随着精度呈几何级增长。

这就好比英伟达在2018年发布的光线追踪技术一样,该技术需要很强大的算力,除RTX20系列显卡外,其他显卡几乎全部阵亡,而且首批支持光追的游戏表现也不是太好,未达到预期效果,理想和现实存在一定的差距。

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说白了,AirPods Pro本身的芯片算力,想要真正模拟现实生活中的反射声可能只是杯水车薪,就算是iPhone的A13芯片也不一定能担此重任。

因此,AirPods Pro的空间音频想要打破技术瓶颈,难度确实不小。

总结

空间音频的应用场景还是挺广泛的,例如VR领域,在2016年的Google I/O大会上,Google VR团队发布了支持空间音频的VR SDK,同时了如何打造一款VR全景声。此次AirPods Pro上引入空间音频技术,是否可以理解为苹果在为Apple AR/VR混合眼镜铺路呢?

本文相关词条概念解析:

音频

音频是个专业术语,人类能够听到的所有声音都称之为音频,它可能包括噪音等。声音被录制下来以后,无论是说话声、歌声、乐器都可以通过数字音乐软件处理,或是把它制作成CD,这时候所有的声音没有改变,因为CD本来就是音频文件的一种类型。而音频只是储存在计算机里的声音。如果有计算机再加上相应的音频卡——就是我们经常说的声卡,我们可以把所有的声音录制下来,声音的声学特性如音的高低等都可以用计算机硬盘文件的方式储存下来。反过来,我们也可以把储存下来的音频文件用一定的音频程序播放,还原以前录下的声音。

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