空间音频是什么？它与双耳音频有什么联系？

您可能之前听说过空间音频的一些内容，但是空间音频究竟是什么？为什么像谷歌、苹果和三星这样的大公司要将其整合到产品中？空间音频与杜比全景声是否相同？本文将详细介绍空间音频是什么以及为什么我们应该关注它。

音频历史

当我们没有使用耳机或耳塞时，我们在三维空间中聆听声音。声音来自各个方向（上、下、左、右、前、后以及它们之间的任何位置），我们的大脑可以解读这些声音以确定方向。

一个多世纪以来，人们一直在寻求能够在任何地方模仿这种自然体验的技术。1881年，法国工程师克莱门特·阿德发明了“Théâtrophe”（剧场电话），它使用80个麦克风连接巴黎歌剧院的整个舞台。这些麦克风创建了一种双耳声音（即使用两个麦克风记录声音的方法，复制人们在现实生活中体验到的三维立体声音）。因此，歌剧爱好者可以在两公里外听到这些声音。

声学在第一次世界大战和二战早期的飞机定位中起到了重要作用。每个国家都有自己独特的接收和放大噪音的方法，以帮助听到飞机发动机并定位它们。现在看来可能有些滑稽，但很明显，音频是战争的关键技术。

大约30年后的1972年，诺伊曼公司发布了他们的第一个商业双耳录音系统，使得在各种应用中重现空间声音变得容易且一致。这种技术和方法都得到了改进，包括引入使用阵列而不仅仅是两个不同的麦克风在给定空间中更详细地记录声音的新技术。

今天，先进的音频技术被整合到各种设备中，用于各种音频应用，从音乐到游戏，包括音响条、耳机、TWS耳塞、汽车和XR设备。

空间音频家族树

随着时间的推移，我们听音频的方式也在变化。最初是单声道输出，例如听收音机，所有声音都来自同一个来源。随着时间的推移，音频播放逐渐发展到使用更多扬声器，为听众提供更丰富和沉浸式的声音体验。

最早的形式是立体声，使用两个扬声器，然后发展成4个扬声器。后来演变为5.1、7.1环绕声（分别使用5个和7个扬声器，带有低频扬声器播放低频声音），以及用于更大空间输出的大型扬声器阵列（超过7个扬声器）。

虽然5.1和7.1环绕声系统模拟您周围的声音，因为扬声器围绕您在同一高度，它只在您周围的一个平面上。Dolby Atmos已经进入了音频领域，提供了上下方向的音频提示，以获得更沉浸式的体验。

什么是空间音频？

什么是使得谷歌、苹果和三星等大公司将其集成到其产品中的吸引力？空间音频与Dolby Atmos有何不同？您可能已经注意到，我从未称我的先前的声音体验为空间音频。虽然有人会认为，任何有两个或更多扬声器的场景都可以根据字典对空间的定义（与空间有关或占据空间）称之为空间。嗯...我同意这个说法。

然而，在行业中，空间音频指的是一种非常特定的体验。您可能还会听到它被称为3D音频，或者三星称之为360度音频。这种体验的技术术语是头部跟踪双耳音频。让我们来分解一下。双耳音频指的是通过在一个仿真头的耳朵位置处使用两个麦克风录制的音频。就像下面图片中的Neumann仿真头一样。

这样做可以让你听到与你实际听到相匹配的音频，因为麦克风的位置与你正常的耳朵位置相同。

如果需要更多的了解，请查看Rit Rajarshi的精彩插图：

左边的鸟叫声到达了听众的头部。但由于人类头部的一只耳朵距离声源比另一只更远，声音到达两只耳朵的时间不同。大脑处理和解释这种时间差异，给我们提供了声音的相对位置。因此，将这些组件组合在一起创建了一个“声音地图”，将您置身于一个沉浸式空间中。这真的很酷，但还不是非常真实。这就是头部跟踪组件发挥作用的地方。

在现实世界中，物体在你周围是静止的，声音来自相对于你的头部（以及随后是你的耳朵）的这些位置。例如，假设你听到了从你身后的体育场爆发出的欢呼声。如果你向左或右转头，你可以集中你的听觉注意力在这个声音上，但它的位置不会改变。

同样，即使移动了声音，它也会保持原来的位置。下面的动画显示了双耳音频和头部跟踪双耳音频之间的差异。当你转动头部时，世界不会跟着你旋转，而是保持原来的位置。

这些组件的结合创造出了一个真正沉浸式的体验，或者我们在行业中称之为空间音频。

此体验的另一个部分是头相关传递函数（Head Related Transfer Function，HRTF）。这些算法用于确定声音在到达和行进到耳道时如何反弹、散射和扩散。还要考虑耳朵之间的距离。简而言之，这确定了任何给定的独特头形状如何影响声音，并调整声音，使音频提示尽可能逼真。

通过结合所有这些组件，双耳录制、HRTF 和头部跟踪，您将获得一个完整、全面、完全沉浸式的音频体验，产生一种身临其境的感觉。