3D音效深度探究
3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用体验分析
3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用体验分析在音乐欣赏中，声音的环绕感是一种十分重要的要素，它可以让听众感受到更加逼真和沉浸式的音乐体验。
而3D环绕声技术的出现，为音乐欣赏带来了全新的层次和感受。
在这篇文章中，我们将对3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用进行分析，探讨其所带来的体验。
首先，3D环绕声技术可以增强音乐的立体感。
传统的音乐播放方式往往只有左右声道，使得音乐的声音来源相对集中。
而通过3D环绕声技术，音乐的声音可以被分成多个不同的声道，使得听众可以感受到声音的更多方向感。
例如，在一个演唱会的现场，3D环绕声技术可以模拟出不同位置的声音，比如演唱者的声音从舞台的左侧传来，乐器的声音从舞台的右侧传来，这种立体的声音让人仿佛置身于现场，身临其境，从而更好地欣赏音乐。
其次，3D环绕声技术可以提升音乐的深度和层次感。
音乐作品通常会有不同的音轨，如主唱、伴奏、和声等，通过3D环绕声技术，这些音轨可以被分别处理，使得听众能够更加清晰地分辨出不同的音轨，从而更好地感受到音乐的深度和层次感。
比如，在一首流行歌曲中，主唱的声音可以从前面传来，伴奏的音乐可以从后方传来，和声的声音可以从两侧传来，这种层次感让人能够更好地体会到音乐的多样性和丰富性。
此外，3D环绕声技术还可以增强音乐的空间感。
音乐作品中的不同乐器有不同的音色和音质，通过3D环绕声技术，每个乐器的声音可以被定位在不同的空间位置中，使得听众可以感受到音乐作品中每个乐器的位置和远近。
例如，在一首交响乐曲中，小提琴可以被定位在前方的左侧，大提琴可以被定位在后方的右侧，这种空间感让人仿佛身临其境，能够清晰地感受到每个乐器的声音。
除了以上几点，3D环绕声技术还可以提供更加沉浸式的音乐体验。
传统的音乐播放方式往往局限于一个点源的声音，而通过3D环绕声技术，音乐的声音可以从整个音乐环境中传来，使得听众仿佛完全融入到音乐中。
这种沉浸式的音乐体验可以让听众忘却周围的环境，全心投入到音乐欣赏中，获得更加真实和愉悦的感受。
耳机3d环绕音效原理
耳机3d环绕音效原理
耳机3D环绕音效原理是基于声音的定位和分离来实现的。
通
常耳机会采用多声道驱动单元，每个驱动单元都有特定的声道分配。
这些驱动单元通过不同的振动和震动效果产生不同的声音频率和音质。
在音频信号输入到耳机后，首先经过声道分离处理。
这个过程会将不同声道的音频信号分离出来，以便在耳机中被不同的驱动单元接收和处理。
每个驱动单元负责播放特定声道的音频信号。
接下来是声音定位的过程。
耳机中的多声道驱动单元通过产生不同的音频频率和声音振动，利用人耳对声音方向的感知能力，模拟出声音的定位效果。
这种模拟效果使得听者可以感受到声音源的位置和方向，从而获得更加立体和真实的音频体验。
实现3D环绕音效的关键在于合理分配每个声道的音频信号，
并确保驱动单元的性能和振动效果能够准确地模拟出声音的定位和方向。
此外，耳机的音质和音频处理技术也会影响到3D
环绕音效的效果。
综上所述，耳机3D环绕音效的原理就是通过声道分离和声音
定位，利用驱动单元的不同振动效果和声音频率，模拟出声音源的位置和方向，从而实现更加真实和立体的音频体验。
基于感知重建技术的3D音频研究
基于感知重建技术的3D音频研究随着3D技术和虚拟现实技术的不断发展，3D音频技术已经逐渐成为研究热点。
而感知重建技术作为3D音频技术的一个分支，更是备受关注。
那么，什么是感知重建技术呢？感知重建技术是一种为了给人带来听觉感受的3D音频技术。
它的基本思想是通过一定的算法来对音源或者对象进行空间定位和重建，从而使听者产生听觉上来源于立体空间中的声音感觉。
通过感知重建技术，可以实现立体声、全景声、音场增强、环境模拟等多种3D音效。
感知重建技术的实现离不开空间声学和心理声学知识的支持。
其中，空间声学研究的是声波在三维空间中的传播规律，而心理声学研究的是人的听觉特性和听觉心理感受。
在感知重建技术的研究中，需要综合运用这两个学科的知识来实现立体声效果的合成。
感知重建技术的实现方法有很多，但基本思路都是对音源的信号进行分析，并经过算法处理后将其转化为立体声场的声音。
常见的算法包括传统的距离衰减算法、延时和出现角算法、欧氏距离算法、时频显示等。
在感知重建中，有一个重要的概念——HRTF（Head-Related Transfer Function），即头相关传递函数。
HRTF是指人的耳朵、头部和躯干等生理结构构成的声学滤波器对声波的影响。
在3D音频中，通过获取听者的HRTF可以对音频信号进行过滤，从而使听者感觉到声音来自于不同方向的位置。
此外，在感知重建技术的研究中还有两个重要的工具：声场捕捉技术和声场合成技术。
前者是指通过捕捉现实世界中的音场数据，如声音的位置，深度，大小，方向等信息，来模拟3D声场。
后者是指在虚拟环境中模拟声音，将声源的位置、音量、延迟等参数进行合成，从而实现立体声效果。
感知重建技术的应用领域非常广泛，不仅仅局限于虚拟现实、游戏等领域。
此技术还可以应用于音乐、电影、广播、电话会议、健康、环保等其他方面。
通过3D音频技术和感知重建技术，可以让听者更加真实地感受到声音的来源和方向，从而带来更好的体验。
三维声技术的原理及应用
三维声技术的原理及应用一、三维声技术的原理三维声技术是一种可以模拟或再现真实声场的技术。
它通过利用多个声音源的位置和方向信息，以及音频处理算法，使听者能够感受到来自不同方向的声音。
以下是三维声技术的原理。
1.多声道录制：为了实现真实的三维声效，首先需要使用多个方向的麦克风进行录制。
这些麦克风在不同位置上捕捉到的声音将提供给音频处理系统。
2.空间声源定位：空间声源定位是三维声技术的关键之一。
通过使用声音波动在空间中的传播速度和麦克风的位置信息，可以计算出声源的方位角和仰角。
这意味着我们可以确定声源相对于听者的位置。
3.声音定位算法：一旦确定了声源的位置，声音定位算法将计算出适合于人耳的声波传播路径和声音属性。
通过对声音信号进行延迟、增益和滤波等处理，可以创造出听者身临其境的感觉。
二、三维声技术的应用三维声技术已经在许多领域得到了广泛应用。
以下是一些常见的应用领域。
1.电影和电视：三维声技术在电影和电视中的应用越来越广泛。
通过将声音从左、中、右扬声器和环绕扬声器中发出，观众可以感受到来自不同方向的声音。
这为电影和电视剧增添了更加身临其境的感觉。
2.游戏：三维声技术对于游戏来说也非常重要。
游戏开发者可以利用这项技术创造出更加逼真和沉浸的游戏体验。
听者可以通过耳机或多声道扬声器听到来自不同方向的游戏声音，使他们感觉到自己置身于游戏世界中。
3.虚拟现实：虚拟现实是另一个重要的应用领域。
通过将三维声技术与虚拟现实眼镜和耳机结合使用，可以给用户带来更加逼真和沉浸的虚拟体验。
用户可以感受到来自不同方向的声音，增强其对虚拟现实世界的感知。
4.音乐制作：三维声技术在音乐制作中也起到重要的作用。
音乐制作人可以通过使用立体声技术，将不同乐器的声音分配到不同位置的扬声器中，创造出更加立体和逼真的音乐效果。
5.教育和培训：三维声技术在教育和培训领域也有广泛应用。
通过将声音从不同方向传递给学生或培训员工，可以提供更加身临其境的学习和培训体验。
3D音效
谢谢观看
提到音效有很多人可能都认为这是那些音乐爱好者们提出的无聊的要求，其实目前在电脑设备中音效不仅仅 只给那些音乐爱好者们带来享受，也给游戏爱好者们带来了一定的震撼力。
假如你在玩一款CS或者是QUAKE 3的射击游戏，加上一套相当不错的3D音效装置，那种感觉就像是身在其中， 射击时的枪声，中弹时的惨叫，以及轻微的脚步声，都可以提高整个游戏的质量。
2.A3D Interactive：这一技术在于“互动”，它能为互动游戏及一些交互式的软件应用产生交互式的3D音 效，营造出非常真实互动的3D听觉环境。我们知道，在现实中所听到的声音并不是一成不变的，而是随着我们的 行动、所处环境以及声源与人耳相对位置的不断变化而做着相应的即时变化，就是我们所说的“互动”。像 Dolby Surround这样的环绕声技术，在多音箱系统的辅助下确能达到极佳环绕效果，但这些技术都是非互动性的， 对于现在的互动游戏和交互式软件就显得力不从心。要在软件应用中获得这些真实互动的听觉体验，就必须在回 放声音时模拟出这些互动音效，这就要求音频处理系统能够实时地计算出音频的变化并回放出来。而A3D Interactive可以说是PC上这一技术的先驱，一套支持A3D的应用程序加上A3D音效处理系统，就能产生极其真实 的3D互动音效。
3D音效
用扬声器仿造出似乎存在但其实是虚构的声音
01 技术简介
03 相似技术
目录
02 A3D技术 04 技术总结
3D音效就是用扬声器仿造出似乎存在但其实是虚构的声音。例如扬声器仿造头顶上有一架飞机从左至右飞过， 你闭上眼睛听，就会感觉到头顶真的有一架飞机从左至右飞过。这就是3D音效。大约是在前几年，Diˉamond Multimedia公司大胆地推出了一张全新PCI规格的Monster Sound音效卡。它们利用微软的DirectSound API来 解决游戏声音相容性的问题，并且推出了ISA卡与旧的DOS游戏相容，这是当时极少数声卡胆敢与声霸卡规格不相 容的产品之一。而这张卡得以生存的原因主要在于这块声卡拥有自己的API函数库，也叫A3D系统。它最大的长处， 就是3D立体音效。
基于OpenAL的三维音效技术的研究
第24卷第2期湖 北 工 业 大 学 学 报2009年04月V ol.24N o.2 Journal of H ubei U niversity of T echnology Apr.2009[收稿日期]2009-03-20[作者简介]杨珠敏(1986-),女,湖北仙桃人,武汉理工大学硕士研究生,研究方向:计算机辅助设计及仿真.[文章编号]1003-4684(2009)022*******基于OpenAL 的三维音效技术的研究杨珠敏,陈定方(武汉理工大学智能制造与控制研究所,湖北武汉430063)[摘 要]三维音效是一组声音效果的集合,用来加强由扬声器或耳机等声音输出设备所产生的立体感,或使听众产生一种错觉,即声音来自于三维空间的各个方位,包括听众的前后左右及上方、下方.在虚拟环境中,使用3D 音效模拟音源的位置与运动,以物理运动学、物理声学、人的生理声学、心理声学等的研究成果为理论基础,以数字信号分析、处理、合成为实现手段,以耳机或扬声器为输出工具,实时合成能反映等效三维真实空间中运动物体特性的音频信号.讨论了三维音效的关键技术,包括声音的定位、头相关传输函数,以及相关的编程工具OpenAL 的特性,并与Direct X DirectSound 进行比较,最后给出一个OpenAL 的实例.[关键词]三维音效;环境音效扩展;OpenAL [中图分类号]TP391.9[文献标识码]:A 随着科技的进步和社会的发展,虚拟现实技术已广泛地应用于越来越多的行业领域.三维音效在虚拟现实中可以更真实地表现和模拟现实事物,从而给用户提供一个关于视觉、听觉、触觉的全方位的临场感.三维音效的主旨是营造一个虚拟的声音环境,通过特殊的HR TF (头部反应传送函数)技术营造一个趋于真实的声场,从而获得更好的听觉效果和声场定位.目前主流的3D 音效的软件包有OpenaAL 和微软的Direct X Direct Sound ,本文主要研究OpenAL 的应用,并与Direct X Direct Sound 作出简单对比,以便进一步改进和提高3D 音效的研究与开发.1 三维音效的理论基础1.1 声音的性质声音是机械波,其高低取决于物体振动的频率.实验证明,人耳对2500～3500Hz 的声音最为敏感[1].1.1.1 响度和音高 响度是人对声波强度的主观感受,是声强的属性,取决于振幅.音高是人对声波振动变化频度的感受,是频率的属性,受振动物体的大小、质量和张力的影响.响度和音高与物理测量出来的频率没有线性对应的关系.1.1.2 复音 单一频率的声音被称为纯音,而现实中的大多数声音都是由多种声音叠加而成的复音.1.1.3 声响掩蔽 也称为同步掩蔽,指一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音.如当2个声音同时存在时,较小的声音因被较大的声音盖过而无法分辨.1.1.4 哈斯效应(Haas Effect ) 当2个强度相等而其中1个经过延迟的声音同时到听者耳中时,如果延迟在30ms 以内,听觉上将感到声音好像只来自未延迟的声源,并不感到经延迟的声源存在.当延迟时间超过30ms 而未到50ms 时,则听觉上可以识别出已延迟的声源存在,但仍感到声音来自未经延迟的声源.只有当延迟时间超过50ms 以后,听觉上才感到延迟声成为一个清晰的回声.1.2 声音的定位1.2.1 双耳效应 声音的定位主要由双耳效应决定,即人依靠双耳间的音量差、时间差和音色差判别声音方位.声音强弱不同时,可感受出声源与听音者之间的距离.此外,环境的反射和折射等其他因素也是人耳能够对声源进行空间定位的重要原因.1.2.2 环境效应 听者一般通过声音的大小来判断声源与其的距离.声音大的较近,声音小的较远,这是因为声音随着距离的增加而有所衰减.实验表明,原始声音与经过听者周围物体表面反射和散射等作用后的声音强度之比是判断声源距离的重要因素.环境的反射声与回响还可以营造环境感,帮助人耳分辨声音来自何种环境.1.2.3 实时性 声音也会与图像场景一样实地改变.声源或听者速度的改变都会影响到达听者耳中声音的效果.因此要创建良好真实的三维声音效果还要实时地改变声音相关属性使之与视觉效果变化一致,从而产生更强烈的真实感.2 三维音效技术及OpenAL2.1 三维音效API与HRTF算法A PI即编程接口,其中包含着关于声音定位与处理的指令与规范,其性能将直接影响三维音效的表现力.当前主流A PI有Micro soft的Direct Sound 3D、美国Aureal公司的A3D和CREA TIV E公司的EAX(环境音效扩展集)等.其中A3D定位效果最好,EAX则着重对各种声音在不同环境条件下变化和表现进行渲染.HR TF,Head Related Transfer Function,头相关传递函数,是人耳听觉空间特性的数学表达,其原理较复杂.一些声卡厂商和相关领域的研究部门都在参与这种算法的开发和设计工作.各公司开发的HR TF算法并不通用.2.2 OpenALOpenAL即Open Audio Library,是一个跨平台的3D音频编程接口,最初是专为游戏引擎的设计而开发,但现在已广泛用于各种其他音频应用领域.OpenAL由Creative公司、nVidia公司和Loki 工作室发起并开发,其风格与Open G L类似.当前很多硬件生产商、平台开发商和中间件提供商都在使用OpenAL进行声音处理,这样使应用程序开发者能开发出跨平台的、可重用的音频系统[3],这是OpenAL最大的优势.OpenAL可以处理音频并输出到缓冲器以及从输入缓冲器中收集声音数据. OpenAL的基本数据类型定义与Open G L相似,从而可以与Open G L代码无缝集成.OpenAL提供了一系列精细复杂的三维声音效果,如衰减、方向性和多普勒效应,但是它缺乏一些如混响、反射和声音闭塞或被障碍物阻塞等环境效果.没有这些环境效果,听者可以辨别声音的方向,但无法指出声源的位置.所以Creative公司将自己研发的EA X(环境音效扩展集)附加到了OpenAL 中,其结构如图1所示[4].2.2.1 OpenAL三要素OpenAL的使用有3个核心对象:Buffer(缓冲器),Sources(声源)和Listener(听者).缓冲器用来存储声音数据,然后把它附加在声源上.设置声源属性并播放,听众就能根据声源的位置和方向听到声音.建立声源、缓冲器和一个听众,然后更改声源的位置和方向,听众就能动态地感受到3D声音[3].在初始化OpenAL时,至少要打开一个声音设备,在该设备中至少创建一个声音环境,而听众则是隐含的且只有一个,声源和缓冲器都可以有多个,声源与缓冲器的关系是多对多的关系.缓冲器独立于具体的声音环境,由设置的所有声音环境所共享.图1 带环境音效扩展的OpenAL结构图2.2.2 对象属性1)缓冲器函数al GenBuffer(AL sizei,AL uint)用来创建一个或多个缓冲器.alBufferf,alBuffer3f, alBufferfv,alBufferi,alBuffer3i,alBufferiv用于设置缓冲器的属性值.2)声源alSourcef,alSource3i,alSource3f,al2 Sourcefv,这些函数用来设置声源的属性值.缓冲器和声源的属性值的类型包括整形值属性、浮点型、矢量型等,不同类型的值需要用到的函数不同.2.2.3 队列缓冲器由于不能打断连续的声音,需要一个队列将缓冲器排队.此时要用到函数alSourceQueueBuffers 和alSourceU nqueueBuffers,分别用于把一个缓冲器或多个缓冲器附加在一个声源上且在声源上调用alSourcePlay播放声音和释放已播放的缓冲器.被空出的缓冲器用来装载新的声音数据或被丢弃.只要有一个新的缓冲器在队列中就不断播放声音. 2.3 DirectSoundDirect Sound是微软多媒体技术Direct X的组件,封装了大量音频处理A PI函数,可提供快速混音、硬件加速功能,并可直接访问相关设备,允许进行波型声音的捕获、重放,也可通过控制硬件和相应的驱动来获得更多的服务.Direct Sound的优势在于速度,它允许最大效率地使用硬件,并拥有良好的兼容性.但Direct Sound只能用于Windows平台.相对于OpenAL,Direct Sound对缓冲区划分得更细,包括主、从缓冲区和静态缓冲区及流缓冲区,可分别进行读写和锁定.然而,OpenAL的功能却更44湖 北 工 业 大 学 学 报2009年第2期 为丰富,它可以实现Direct Sound的全部功能,还可实现硬件O GG/MP3解码、环境音效等.3 基于OpenAL的三维音效处理实例笔者在普通微机上实现一火车站的示例程序,使用OSG1.2建立虚拟三维场景,使用OpenAL1.1控制3D音效.三维音效的控制处理可以独立于三维场景的建立,并在场景中调用.在使用OpenAL 时要包含相应的头文件,如果要使用环境音效扩展集则要包含环境音效库文件,调用al Effectf函数添加要使用的音效.实例中关于三维音效的处理主要在播放器文件player中.此程序实现了创建声音环境,建立声源、缓冲器,声音的播放、暂停、停止,以及改变声源、听者的位置.3.1 建立三维音效环境及对象在打开声音设备之后就要创建缓冲器、声源并进行初始化,示例代码如下:ALCdevice3device=alcOpenDevice("Generic Software");∥声间设备ALCcontext3context=alcCreateContext(device,NULL);∥声音环境alcMakeContextCurrent(context);∥初始化环境al GenBuffers(1,buffer);∥创建缓冲器al GenSources(1,source);∥创建声源alutLoadWAV File(filename[type],&format,&data,&size,&freq, &loop);∥加载音频文件alBufferData(buffer[type],format,data,size,freq);∥附加到缓冲器alut UnloadWAV(format,data,size,freq);∥卸载音频文件alSourcei(source[type],AL_BU FFER,buffer[type]);∥设置声源属性也可调用函数alut Init(0,NULL)初始化设备.通过名字调用allsExtansionPresent检查EA X,然后用al Get ProcAddress分配变量给函数指针的方式来使用环境音效扩展集.对于通常用的声音,可用al Get Error得到错误信息.调用al Get Sources能得到声源的数量.将缓冲器附加到声源上用alSourcei.在退出程序前需调用alut Exit清除OpenAL.3.2 听者属性设置听者在漫游场景时其速度、位置和方向都会改变,在程序中就要随之改变听者的相应属性,示例代码如下:alListenerfv(AL_POSITION,listenerPos);∥听者位置alListenerfv(AL_V ELOCIT Y,listenerVel);∥听者速度alListenerfv(AL_ORIEN TA TION,listenerOri);∥听者方向3.3 多普勒效应OpenAL实现了对多普勒效应的模拟.听者听到的声音的频率由声源的速度、听者的速度、预定义的声音的速度3个因素决定.多普勒效应可用公式表示:F′=F×(DV-D F×V I)/(DV+D F×V S).其中F’表示多普勒效应频率,V表示听众速度,V S 表示声源速度,F表示实例速度,DV多普勒速度, DV表示多普勒因子.多普勒速度默认为343.在OpenAL中没有单位的概念,所以在编程时只要统一的单位即可.多普勒因子用于夸大或强调多普勒效应,为0则表示不采用多普勒效应进行模拟;在0到1之间是减弱效果;大于1是则是增强多普勒效应的效果.可调用函数ALvoid alDoppler Factor(ALfloat factor)修改多普勒因子值,AL void alDopplerVelocity(ALfloat velocity)修改多普勒速度值.3.4 声音闭塞和回声当听者与声源之间有不透明的物体时,声波只能通过穿过物体或衍射而到达听者耳中,这样听者听到的声音就会模糊不清,这种现象就叫做声音闭塞现象.衍射后的声音,其高频率部分会被过滤掉.声音闭塞可通过环境音效的过滤器(Filter)实现.示例代码如下:al GenFilters(1,filter);∥创建过滤器al Filterf((3filter),AL_LOWPASS_GA IN,gain);∥设置过滤器属性声波在传播过程中,碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等)将发生反射.能与原声区分开的反射声波叫做回声.人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强,并且与原声的时差须大于0.1s.当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚.回声用环境音效(Effect)实现.示例代码如下:AL boolean Create Effect(AL uint3pui Effect,ALenum eEffect2 Type);∥创建环境音效AL boolean Set EFXEAXReverbProperties(EFXEAXREV ERB2 PROPER TIES3p EFXEAXReverb,ALuint ui Effect);∥设置回声4 结论在实例场景中,火车汽笛三维声音效果显著,有明显的方位感和多普勒效应,与火车站其他声音的各自独立,叠加效果较好,声音的可见范围控制效果明显,使虚拟环境中的用户产生较强的沉浸感和真实感.三维声音在现实中有很重要的应用,如各种3D游戏、科研、军事、航空航天以及各种电子消费领域.例如在虚拟汽车和飞行器驾驶模拟系统中,三维54 第24卷第2期 杨珠敏等 基于OpenAL的三维音效技术的研究的声音效果可以帮助驾驶员判断周围环境和突发事件发生的地点和方位,使得驾驶能够更加安全和有效地进行.OpenAL无疑是三维音效处理技术中有较大优势的一员,它包含了对声音的各种基本处理方式,并融合了环境音效扩展集,这种框架为程序员提供了功能强大、使用方便的音频处理方式.[ 参 考 文 献 ][1] 闫相斌.移动便携平台三维音效增强技术的研究[D].西安:西安电子科技大学图书馆,2008.[2] 王生九.虚拟听觉空间和虚拟环绕声技术的研究及其DSP实现[D].南京:东南大学图书馆,2006.[3] OpenAL1.1Specification and Reference Version1.1[Z].[s.l.]:Creative Labs Inc,2005.[4] OpenAL Effects Extension Guide[Z].[s.l.]:CreativeLabs Inc,2006.R esearch on3D Sound E ffect B ased on OpenALYAN G Zhu2min,CH EN Ding2fang(Research I nst.of I ntelli gent M anu f.and Cont rol,W uhan U ni v.of Tech.,W uhan430063,Chi na)Abstract:3D sound is a group of sound effect s which can enhance t he stereo image generated by loudspeak2 er or headp hones,or make an illusion t hat t he sound resource can be placed in anywhere in t he3D space, including behind,above and below t he listener.In virt ual environment,t he place and movement s of so und resource are simulated wit h3D audio effect s,based on t he t heories of p hysical kinematics,p hysicalacous2 tics,p hysiologicalacoustics and p sychological acoustics,by means of digital signal analysis,p rocessing, and synt hesis,wit h loudspeakers and headp hones as outp ut devices,which can synt hesize real2time equiva2 lent s of t he audio signals of moving object s in3dimensional space.This article discusses t he key technolo2 gy of3D sound effect,including location of sound,HR TF(Head Related Transmission Function)and fea2 t ures of OpenAL,compared wit h Direct X Direct Sound,and p resent s an instance of OpenaAL in t he end. K eyw ords:3D sound effect;environmental audio extensions;openAL[责任编校:张 众] (上接第30页)On the R ealization of Tw o2degree Joint of RobotL I Xin2sheng1,2,YI J un1(1S chool of Mechanical Engi n.,H ubei U ni v.of Technolog y,W uhan430068,Chi na;2S ta f f Room of I nd ust ry and A utom ation,H ubei Mechanical I n d ust ri al S chool,H uan gs hi435003,Chi na)Abstract:Joint robot is famous for it s swift ness,but most joint robot s′joint has only one rotation degree. The two2joint is realized by connecting cro ss,servomotors driving gear to t ransfer energy.It is more com2 pact t han t he single joint and accurate and easy to cont rol.But t he two2joint robot is more complicated in mechanism.The key of t he two2joint robot research lies in mechanism st ruct ure,overload and drive con2 t rol.K eyw ords:two2degree;joint;robot;cross[责任编校:张培炼] 64湖 北 工 业 大 学 学 报2009年第2期 。
3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用体验分析
3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用体验分析3D环绕声技术是一种通过在音频处理过程中模拟立体声声场的技术，让听众在音乐欣赏过程中获得更加立体、逼真的听觉体验。
这种技术在近年来得到广泛应用，不仅在家庭影院、游戏和影视制作领域得到了普及，也在音乐领域中开始受到重视。
通过3D环绕声技术，音乐可以在听众耳边产生更加立体和生动的效果，带来更加身临其境的感受。
首先，3D环绕声技术可以让音乐声音更加立体。
传统的音乐录制是在左右声道上进行的，听众只能感受到音乐声音的左右分布。
而通过3D环绕声技术，音乐可以在前后、上下方向上产生移动，使得听众仿佛置身于音乐现场之中，能够感受到更加真实的三维声场。
这种立体声音效不仅可以增加音乐的逼真感，也可以提升音乐的沉浸感，让听众更加投入到音乐的世界之中。
其次，3D环绕声技术可以增强音乐的层次感。
在传统的音乐录制中，音乐声音的层次感有限，听众很难感受到音乐中不同声部之间的层次和分离度。
而通过3D环绕声技术，音乐可以在不同的音轨上进行处理，使得不同的声部有不同的位置和深度，让听众更加清晰地听到每一个声部所呈现的内容。
这种层次感不仅可以提升音乐的听感体验，也可以让听众更好地理解和欣赏音乐的内涵和结构。
此外，3D环绕声技术还可以增强音乐的情绪表达。
通过调节声音的位置、深度和大小等参数，音乐制作人可以创造出不同的音乐表现效果，使得音乐更加生动、动感和真实。
在听众欣赏音乐时，这种情感表达更加直接和感染力，能够更好地触动听众的情感共鸣，让听众更加深入地体验到音乐所传递的情感和意义。
综合来看，3D环绕声技术在音乐欣赏中的应用体验是非常丰富和有趣的。
通过这种技术，音乐不再仅仅是声音的传递，而是一种全方位的感官体验。
听众可以在音乐中感受到更加立体、逼真的声音效果，听到更加清晰、层次明显的声部分离，体验到更加直接、感染力强的情感表达。
因此，随着科技的不断进步和发展，3D环绕声技术必将在音乐领域中获得更广泛的应用，为听众带来更加丰富、深入的音乐享受体验。
3D立体声音效技术的研究与应用
3D立体声音效技术的研究与应用现今，随着科技的飞速发展，人们对于音乐和声音的追求也不断在升级。
而3D立体声音效技术就是其中一项最新且受欢迎的技术。
随着此项技术的日益成熟，它不仅已经得到广泛应用，还让我们领略到了前所未有的音乐和声音体验。
一、 3D立体声音效技术的背景立体声音效的概念已经存在了相当长的时间，而目前所说的3D立体声音效技术是一种更加完美的提升。
3D立体声音效技术的研发过程可以概括为三个时期：第一阶段： 20世纪60年代到80年代初期在这一时期，立体声音效主要采用的是基于干涉和波束模式的技术。
这些技术可以为听众创造出一种模拟的3D音效体验。
但是，由于音效的传输介质的限制（如CD、磁带等），以及设备的限制（如扬声器等），导致其效果并不十分完美。
第二阶段： 20世纪80年代初期到90年代中期在这段时间内，我们看到了一些基于头跟踪和全景声的发展。
这种技术被广泛应用于电影制作和游戏开发领域，并且获得了很好的反响。
不过，同样无法获得真正意义上的完全3D音效体验，所以这个提升阶段并没有持续太久。
第三阶段：21世纪初至今如今，我们已经见证了3D立体声音效技术的快速发展。
其中一个主要的变化，是安装在记录、传输、和播放设备的处理器所带来的增强。
这些处理器可以在原本的2D基础上，更加准确地识别和重现声音的3D层次变化和定位，从而获得了更真实而完美的体验效果。
二、 3D立体声音效技术的特点其实，3D立体声音效技术最大的特点，就是让听众真正获得“身临其境”（immersive）的体验。
这个词的含义是指在听觉上也能收到全方位的刺激，就像是在现场参加演出或观看电影一样。
3D立体声音效技术不但可以感知音效的空间定位，还能体验音效的深度、高度和声音的远近距离，从而为听众打造最真实的3D立体声音效效果。
这些特点也使得3D立体声音效技术被广泛用于电影制作、游戏开发、音乐倾听和虚拟现实等领域。
三、 3D立体声音效技术的发展趋势在未来，3D立体声音效技术的发展将越来越普及和直观化。
如何解读DTS：X沉浸式3D音效
如何解读DTS：X沉浸式3D⾳效要说去年家庭影院市场上最炙⼿可热的技术是什么，很多⼈会第⼀时间想到:沉浸式3D⾳效。
抛开复杂的原理和编码实现⽅式不谈，沉浸式3D⾳效与传统的5.1，7.1环绕式⾳效最⼤的区别就是：声⾳不再是从前-后/左-右的⼀个平⾯维度传来，⽽是从包括上-下的360度⽅位传来，将听众包围其中。
从⽽实现更好，更真实的临场体验。
⽬前市场上⽀持沉浸式3D⾳效的选⼿共有2位：杜⽐全景声和Auro 3D。
那么在蓝光碟时代占主导地位的DTS公司对于这⼀划时代的⾳效⾰命⼜如何应对呢？⽇前DTS已经宣布将在2015年3⽉正式发布DTS:X，作为沉浸式3D⾳效的有⼒竞争者。
并且宣布所有的主要⽇系和欧美系功放⼚商，⽆论是主流还是⾼端，都将毫⽆例外的⽀持DTS:X格式。
但是很可惜，迄今为⽌DTS未公布关于DTS:X技术的任何细节，但是从已公布的有限信息中或许我们可以解读出⼀些端倪。
关键词：灵活性，沉浸式和互动性。
灵活性：对于⽬前的杜⽐全景声和Auro 3D，最受到诟病和质疑的就是他们都推荐安装独⽴的天花板喇叭。
其中Auro 3D更是推荐安装总共3层最多13个喇叭，全景声也推荐安装4个天花板喇叭以实现最好的效果。
对于⾮独⽴影⾳室的烧友，⽐如客厅影院，这⼏乎是不可完成的任务。
即使对于独⽴影⾳室，也是⼀项⽐较浩⼤的⼯程。
虽然杜⽐全景声还可以通过独⽴的反射模块实现，但效果却远不如真正安装2-4个天花板喇叭。
这⼀切⽆疑提⾼了沉浸式3D⾳效的进⼊门槛。
那么对于DTS:X这个后来者，它所说的灵活性，是指对于喇叭的安装更灵活，⽆需顶部安装，还是说可以兼容现有的杜⽐全景声或者Auro 3D的喇叭布局？让我们拭⽬以待。
同时，灵活性也可能暗⽰DTS:X能够很好的兼容现有的设备和5.1、7.1布局，或者是灵活利⽤现有的混⾳设备来让混⾳师更容易的创作DTS:X作品。
沉浸式：作为现有全景声和Auro 3D的有⼒竞争者，我们期待DTS:X能够带来与之匹敌的沉浸式体验。
三维声（3D Audio）音频技术方案与标准测试探讨
研究·技术与应用３８引言从工业时代至今，对声音技术的探讨，一直贯穿在社会发展过程中。
声音技术在发展过程中经历了以麦克风、扬声器为代表的单声道音频、双声道立体声音频，再到之后的5.1环绕声，7.1环绕声音频等，声音技术日趋成熟，直至发展到今天的三维声（3D Audio）技术，从而使声音技术达到炉火纯青的地步。
三维声技术的应用推广，使广播电视业和新闻业进一步发展创新。
1.三维声的相关概述1.1三维声的含义所谓三维声，是指借助音箱阵列或耳机等，继而为听众创造出别样的声音影像，这些声音影像兼具三维空间感和方位感，从而使听众在虚拟的场景中保持清醒的头脑，对于发声的位置可以做出准确判断，而这些声音，则与人们在现实世界中所听到的方式符号一致，从而满足人们对声音感知的需求。
1.2三维声的分类一般来讲，三维声通常分为三层空间。
第一层空间则为人耳高度，也就是说，声音所能达到的高度，则为环绕声音箱所在的高度。
第二层空间则是指与人耳位置从30度仰角的高度，鸟鸣声、风吹声，则表现得尤为明显，是这一层空间高度的典型代表。
第三层空间高度则表现为人耳正上方所听到的声音，当然，这一层高度也被称为“上帝之音”，飞机飞过的轰鸣声，暴风雨来临之前的雷鸣声等，则是这一层空间高度的典型例证。
2.三维声技术分析2.1声道的实现方式分析为了对三维声进行全面了解，需要对三维声的发声技术进行探讨。
三维声这一技术的实现，依托三种形式，第一种则为基于声道的方式，第二种属于声传床+对象的方式，第三种方式也为基于场景，从而使三维声这一技术得以凸显和应用。
首先要探讨基于声道的实现方式，这种方式表现为要对声道配置进行预先设定，进而将每个声道的音源可以直接映射到其指定的扬声器位置中。
这种声道方式制作的音频可以确保声音达到预期的效果，但是为了确保声音可以在听众因为范围之内，需要听众对位置进行准确选择，基于声道方式制作的音频声音传播范围小，需要在特定的扬声器布局里重新播放，继而使其声音效果更为完美。
3d音效原理
3d音效原理
3D音效是一种音频技术，旨在通过模拟人耳接收声音的方式
来创造出更加真实、立体的听觉体验。
这种技术的原理基于人类的双耳听觉系统。
由于我们的耳朵位置分布在头部两侧，每只耳朵接收到的声音会有微小的时间差以及音量差异。
基于这个原理，3D音效通过在音频信号中加入时间差和音量差，使得我们可以感受到声音的方向和距离。
具体实现3D音
效的方法有多种，下面介绍一些常见的技术：
1. 立体声（Stereo）：通过将不同的声音分别传送到左右两个
扬声器中来模拟人耳的双耳接收。
这样可以产生出左右分离的声音，从而使听者能够感受到声音的左右方向。
2. 定位（Panning）：这是一种通过调整声音信号在左右扬声
器之间的平衡来模拟声音的移动方向。
通过调整平衡，可以使得声音在左右扬声器之间来回移动，从而让听者感受到声音的运动轨迹。
3. 多声道（Multichannel）：多声道的音频系统通过在空间中
布置多个扬声器来模拟声音在三维环境中的传播。
根据声音信号的不同，可以将声音从不同的扬声器中播放出来，以实现更加真实的空间感受。
4. 环绕声（Surround Sound）：环绕声是一种通过将多个扬声
器放置在听众周围以更好地模拟真实声场的技术。
通常采用
5.1或7.1声道系统，将声音从前后左右等多个方向播放出来，
使得听者能够感受到更加立体和逼真的环境声音。
综上所述，3D音效通过模拟人耳接收声音的方式来创造出更加真实、立体的听觉体验。
通过合理地调整声音的时间差、音量差以及扬声器的布置方式，可以实现立体声、定位、多声道和环绕声等不同的3D音效效果。
三维立体声音效是如何实现的？
三维立体声音效是如何实现的？一、声音空间定位技术声音空间定位技术是实现三维立体声音效的核心之一。
通过将声音分别从左、中、右三个声道输出，使得听者可以感受到声音从各个方向传来的效果。
对于水平方向的声音定位，常用的方法是通过调节声音的相对强度和相位差来实现。
当声音从左方传来时，左声道的音量较大，右声道的音量较小，从而使听者有种声音从左边传来的感觉。
同样，当声音从右方传来时，右声道的音量较大，左声道的音量较小。
此外，还可以通过在不同位置放置不同的声音源，来实现真实的三维立体声音效。
二、混响效果的模拟混响效果是指声音在各种环境中反射、衍射、折射等现象的影响。
在现实生活中，声音在不同的房间、空间中会产生不同的混响效果，给人以立体声音的感觉。
在三维立体声音效的实现过程中，可以通过模拟各种环境中的混响效果，使听者感受到真实的环境声音。
例如，在歌剧院中演唱的声音会产生较长的混响时间，而在小型演播室中录制的声音则会有较短的混响时间。
通过对这些不同混响效果的模拟，可以增加声音的层次感和真实感。
三、频率均衡和声道平衡技术频率均衡和声道平衡技术是三维立体声音效中的另外两个重要技术。
频率均衡技术可以对不同频率的声音进行调节，使得不同频段的声音能够更好地传达出来，增加声音的层次感和分辨率。
而声道平衡技术则可以对不同声道的音量进行调节，使得左、中、右三个声道的音量达到平衡，避免出现声音偏重一侧的情况。
通过这两种技术的应用，可以使听者感受到更加平衡和立体的声音效果。
四、降噪和消除干扰技术在现实生活中，周围环境中的噪音和干扰声会对人们的听觉体验产生影响。
因此，在三维立体声音效的实现过程中，降噪和消除干扰技术也是必不可少的。
降噪技术可以通过减少周围环境中的噪音干扰，使得听者能够更加专注地感受到立体声音效。
而消除干扰技术则可以通过信号处理和滤波等方法，将干扰声从声音信号中剔除，使得听者能够更加清晰地感受到声音的细节和层次。
在三维立体声音效的实现过程中，声音空间定位技术、混响效果的模拟、频率均衡和声道平衡技术以及降噪和消除干扰技术等是不可或缺的关键技术。
3d环绕实现的原理
3d环绕实现的原理
3D环绕是一种通过音频技术实现的沉浸式音效效果，使听者仿佛置身于现场的环境中。
其原理涉及声源定位、多声道音频处理和耳返效应等多个方面。
首先，声源定位是实现3D环绕的关键。
人耳通过左右听觉器官接收到的声音差异来判断声源的方位。
在3D环绕系统中，通过在各个扬声器中放置不同位置的声源，使得声音通过扬声器产生的时间差和相位差模拟出真实的声音定位效果。
其次，多声道音频处理是3D环绕的重要技术手段。
通过在不同的扬声器中播放不同的音频信号，实现对声音的方向、宽度和深度等方面的精确控制。
这些处理技术包括声音延迟、相位差处理、频率调节等，通过对原始音频进行处理，使得听者可以感受到来自各个方向的声音，从而增强真实感和沉浸感。
此外，耳返效应也是3D环绕实现的重要原理之一。
耳返是指声音从外耳道反射到耳腔中的现象，在真实环境中听者可以通过耳返判断声源的远近和位置。
3D环绕系统通过模拟这种耳返效应，使得听者在听取音频时能够感受到立体的声音效果。
综上所述，3D环绕实现的原理是通过声源定位、多声道音频处理和耳返效应等技术手段来实现的。
通过合理安置扬声器和准确处理音频信号，可以使听者在听取音频时获得更加真实和沉浸的环绕音效。
这对于电影院、家庭影音系统和游戏等领域的音频体验都具有重要的指导意义。
交互式设计中的3D立体声技术研究
交互式设计中的3D立体声技术研究随着科技的不断发展，交互式设计已经成为了许多领域不可或缺的技术。
而在交互界面的设计中，3D立体声技术也被越来越广泛地应用到了各种软件和游戏中，它不仅可以为用户带来更加生动的视觉效果，还可提高用户的沉浸感和交互性。
因此，对于交互式设计来说，3D立体声技术研究显得尤为重要。
一、3D立体声技术的定义及其优点3D立体声技术是指通过利用声音分布的空间差异，来模拟出三维多方位的听觉效果。
不同于普通的双声道音频，3D立体声可以给用户带来更加逼真的听觉效果，使用户能够更好地感受到声音的来源，提高听觉的沉浸感。
3D立体声技术在交互式设计中的应用也非常广泛，可以为各类软件和游戏提供更加真实、具有冲击力的音效，也可以增加用户在各种情境下的感受，使其更加身临其境。
此外，3D立体声技术还可以通过模拟各种声源和空间环境来让用户更加清晰地辨别出声音的来源，从而提高了产品和游戏在交互性方面的体验。
二、3D立体声技术在游戏中的应用在游戏领域中，3D立体声技术应用最为广泛，其主要应用于游戏的音效部分。
通过模拟各种声源和空间环境，可以让用户更加清晰地辨别出声音的来源，从而达到提高沉浸感和游戏体验的目的。
在一些竞技类游戏中，3D立体声技术更是发挥了至关重要的作用，能够帮助玩家更加精准地捕捉到敌方的位置和行动，从而提高了玩家的竞技实力。
同时，3D立体声技术还能够打造出更为逼真的游戏氛围，比如在恐怖游戏中，玩家可以通过听觉来感受各种怪异的声音，从而让玩家更加真切地感受到恐怖的氛围。
在一些角色扮演类游戏中，3D立体声技术还能够创造出更加真实的世界观，比如让玩家感受到各种自然声音，从而增加游戏的真实感。
三、3D立体声技术在电影中的应用除了游戏领域外，3D立体声技术在电影领域中也应用非常广泛。
它可以为电影营造更加逼真的环境，让观众能够更好地沉浸到电影中。
特别是在一些大片的配乐设计上，3D立体声技术也起到了不可忽略的重要作用，能够打造出更加震撼的音乐效果，让观众更能够感受到电影的气氛和情感。
3D音频技术分析
3D音频技术分析摘要：3D音效根据人耳对声音信号的感知特点，使用信号处理方法对声源到两耳之间的传递函数进行模拟，以重建复杂三维虚拟空间声场，3D音频技术的实现主要依靠两种技术：HRTF( Head Related Transfer Function)头部相关传输函数的技术；WFS( Wave Field synthesis)波场合成技术。
HRTF头部相关传输函数在3D音频领域已经逐渐发展完善，HRTF数据库对听音者音频优化提供了更好地保证；波场合成WFS的3D音频技术目前的应用还处于探索阶段，该技术需要大量的扬声器单元，多个扬声器的输入输出对数据运算同样是一个巨大的工程。
关键词：3D，音频，HRTF头部相关传输函数，WFS 波场合成第一章3D音频技术人耳的基本声音定位原理是IID和ITD。
IID（Interaural Intensity Difference:两耳声强差），它的意思是说离音源较近耳朵收到的声音强度要比另一侧高，感觉声音会大一些。
ITD（Interaural Time Difference:两耳时差），它的意思是说人站的方位不同，声音达到两耳的时间也有差别，人们会感觉到音源早达到耳朵的那边。
人耳听到的声波，经过阻碍物的反射，外耳轮廓的过滤，声波能量减弱，消失，延迟，接收声音会与音源发生有很大变化，依靠这些变化，可以确定周围环境。
3D音效需要重建听觉的三维空间真实自然的特点，需要支持以上的定位效果，IID、ITD、外耳、反射，分析他们在不同角度声音的变化，然后通过计算机模拟来建立虚拟的声音系统。
三维音频（3D audio），也称为虚拟声(virtual acoustics)、双耳音频(binaural audio )，空间声(spatialized sound)等，它根据人耳对声音信号的感知特点，使用信号处理方法对声源到两耳之间的传递函数进行模拟，以重建复杂三维虚拟空间声场。
1.1 3D音频技术原理3D音效的两个重要的因素：定位与交互。
头戴式耳机的虚拟音效 了解3D音效和虚拟环绕的效果
头戴式耳机的虚拟音效了解3D音效和虚拟环绕的效果头戴式耳机的虚拟音效了解3D音效和虚拟环绕的效果现如今，随着科技的发展，音乐和电影等媒体娱乐项目在我们的生活中越来越重要。
为了获得更好的听觉享受，人们开始追求更高质量的音效设备。
头戴式耳机凭借其出色的音效效果和便携性逐渐成为众多音乐爱好者的首选。
在头戴式耳机中，虚拟音效技术有着独特的作用。
本文将探讨头戴式耳机的虚拟音效以及3D音效和虚拟环绕音效的效果。
一. 3D音效3D音效是一种将声音在三维空间中精确定位的技术。
通过3D音效处理的耳机，可以模拟声音从不同方向、不同距离传输到我们的耳朵中，给我们带来身临其境的听觉效果。
1. 原理3D音效的实现依赖于人耳的空间定位能力。
我们的耳朵位于头部两侧，当声音从不同的方向传入时，由于声波到达我们左右耳的时间差以及声音在耳朵之间的频率差，我们可以通过这些信息判断声音的方向和距离。
为了模拟这种感觉，3D音效技术可以使用多个扬声器单元或使用虚拟化处理将声音通过两个扬声器模拟成由特定方向传入的声音。
同时，3D音效技术还可以结合音效编码和解码算法，提供更加真实的听觉体验。
2. 效果3D音效技术可以使我们感受到真实的环绕感。
例如，当我们听一首雨淅沥沥下的歌曲时，耳机可以通过3D音效技术让我们感觉到雨滴从头顶落下并划过耳边，为我们带来逼真的听觉体验。
二. 虚拟环绕音效虚拟环绕音效是一种通过特殊的编码和解码算法，通过两个扬声器模拟多个扬声器环绕效果的技术。
这种技术使得我们只需要两个扬声器就能获得类似于多音箱配置的环绕音效。
1. 原理虚拟环绕音效技术通过编码和解码算法处理声音信号，将其转换为适合在两个扬声器上播放的信号。
虚拟环绕音效常用的编码算法有Dolby Pro Logic、DTS Neo:6等。
这些算法可以根据声音信号的相位差、能量差和宽度等特征进行处理，使得声音在两个扬声器中呈现出类似于多个扬声器环绕配置的效果。
2. 效果虚拟环绕音效让我们仅通过两个扬声器就能感受到来自各个方向的声音。
识别与合成三维声场的算法及应用研究
识别与合成三维声场的算法及应用研究随着虚拟现实技术的广泛应用，音频在虚拟环境中的重要性不断凸显。
传统的音频录制与播放只提供了二维声场，即音频的“左右”、“前后”方向。
然而，在虚拟现实应用场景下，用户需要感知到更加真实的声音场景，比如听到飞行器从上方飞过或听到自行车从后方经过。
因此，识别与合成三维声场成为虚拟现实技术中不可或缺的一部分。
一、三维声场的定义和传播三维声场即声波在三维空间中传播形成的声音场景，其中涉及的声音特征主要包括声源的位置、方向、大小和形状等。
在虚拟现实技术中，三维声场的表现形式通常是用头戴式耳机或扬声器阵列来模拟人耳的听觉系统，提供用户全方位的立体感知。
三维声场在虚拟现实领域的应用非常广泛，比如虚拟现实游戏、音乐演出、电影制作等。
二、三维声场识别的方法三维声场的识别一般分为两种，分别为传统的物理模型方法和深度学习方法。
其中，物理模型方法是通过预先建立空气传播模型，计算声波传播过程中衰减和声源位置间的距离关系来模拟声音场景。
深度学习方法则是通过训练神经网络，直接将输入的声音数据与对应的声源位置、大小、形状等特征进行匹配，从而达到三维声场的识别。
三、三维声场合成的方法三维声场的合成也分为两种方法，分别为波场合成和深度学习合成。
波场合成法是在空气传播模型的基础上，将多个声源的波形数据相加得到合成声音。
而深度学习合成则是通过训练神经网络，将保真合成技术应用到三维声场合成中，以实现高保真合成。
四、三维声场技术在虚拟现实中的应用三维声场技术在虚拟现实中的应用非常广泛，比如在虚拟现实游戏中，可以通过三维声场实现更加真实的游戏体验；在虚拟现实音乐演出中，可以通过三维声场模拟多个演出乐器的位置与音色，实现更加沉浸式的音乐表演；在虚拟现实电影制作中，可以通过三维声场模拟电影中的不同场景，增强观众的观影体验等。
五、三维声场技术的未来发展随着虚拟现实技术的不断发展，三维声场技术也在不断升级和完善。
在未来，三维声场技术可能会更深入地融入虚拟现实技术，比如通过人工智能技术实现更加智能的声音识别和合成，把虚拟现实体验推向更高的层次。
3d音频技术
3D音频技术一、3D音效随着软、硬件的不断发展，传统的双声道单层面立体声音场，已经不能满足人们的需要。
为了得到更好的立体感受和空间感受，科学家借助数字化音频生成了一种全新的声音——模拟3D音效。
日常生活中，我们用两只耳朵来听东西，从各处音源中获得信息，再通过人脑的计算来定位声音。
计算机模拟人脑的3D音效计算，通过数字音源播放出来，让我们感到自己处身于虚拟的世界。
既然在现实世界中，我们可以用一双耳朵分辨出3D音场，那么仅靠贴近耳朵的两只耳机也能实现近似效果。
你可能会问，用两只扬声器也可以吗？答案是否定的，因为扬声器离人耳的距离太远了，在空气中传播时造成了失真，效果绝对没有多扬声器系统那么好，否则各厂商也不会狂推四声道产品。
以两个音箱实现的3D音效，对算法有很高要求，但不需要太复杂的硬件。
用多音箱达到的3D音效，需要极为昂贵的硬件和复杂的扬声器位置设定，对软件的要求相对较低。
二、人类的听觉为了更好地说明3D音效对我们的影响，有必要先讲解一下人类的听觉系统。
人耳的基本声音定位原理是IID和ITD。
两侧声音强度差别（Interaural Intensity Difference，IID）指距离音源较近的哪一边耳朵，所收到的声音强度比另一侧高，感到声音更大一些。
两侧声音时间延迟差别（Interaural Time Difference，ITD）指方位的不同，使声音到达两耳的时间有差别，人们会觉得声音位于到达时间早些的那一边，IID+ITD的结果是把音源定位到以听者两耳之间连线为轴线的锥体范围之内。
耳廓（外耳）的作用是滤波器，根据声音的不同角度，加强/减弱音波能量，过滤之后传给大脑，让我们更准确地声源的位置。
耳廓的大小有限，因此能够收到的音波范围也有限，通常是20Hz到20KHz，即波长16米到1.6厘米的音波。
换言之，低于此范围是次声波，高于此范围是超声波。
由于两耳机的距离约为15厘米（除非你的头特别大），当波长大于15厘米时IIT和ITD将会减弱。
电影院的3D音效和环绕音响设备
电影院的3D音效和环绕音响设备在如今的娱乐生活中，电影院已经成为了人们放松身心、享受视听盛宴的重要场所。
而在电影院的众多魅力元素中，3D 音效和环绕音响设备无疑是为观众带来身临其境观影体验的关键因素。
当我们走进电影院，准备沉浸在电影的世界里时，首先冲击我们感官的往往就是那强大而震撼的声音效果。
3D 音效和环绕音响设备就像是一支神奇的魔法棒，将电影中的每一个声音细节都栩栩如生地呈现在我们的耳边，让我们仿佛置身于电影的场景之中。
那么，究竟什么是 3D 音效和环绕音响设备呢？简单来说，3D 音效是一种能够让声音具有立体感和空间感的技术。
它通过复杂的算法和音频处理，使得声音不再是单纯地从前方的扬声器传来，而是能够在整个观影空间中自由穿梭，营造出一种逼真的三维音效环境。
比如，在一部战争片中，当炮弹从头顶呼啸而过时，我们能够清晰地感受到声音的方向和距离，仿佛炮弹真的就在我们身边飞过。
环绕音响设备则是实现 3D 音效的重要硬件基础。
通常，电影院会在观众席的各个位置布置多个扬声器，包括前置、后置、侧置等。
这些扬声器协同工作，将不同的声音元素准确地传递到相应的位置，从而形成一个环绕式的声音场。
当电影中的角色在场景中移动时，他们的声音也会随之在各个扬声器之间流畅地切换，让我们能够准确地感知到角色的位置和动作。
为了实现出色的 3D 音效和环绕音响效果，电影院在音响设备的选择和安装上可谓是下足了功夫。
首先，扬声器的品质至关重要。
高质量的扬声器能够提供清晰、准确、富有动态的声音，无论是低沉的轰鸣声还是尖锐的高音，都能够完美呈现。
常见的知名扬声器品牌有JBL、BOSE 等，它们以其卓越的音质和可靠性在电影院音响领域占据着重要地位。
除了扬声器，音频处理器也是不可或缺的一部分。
音频处理器负责对声音信号进行处理和分配，确保各个扬声器能够接收到准确的音频信息。
它能够根据电影的音频轨道，实时调整声音的音量、平衡、延迟等参数，以达到最佳的音效效果。
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3D音效深度探究随着电脑的家用市场和游戏市场逐渐为人们所重视，“多媒体”这个词几乎在一夜间传遍了大街小巷，这时的PC已经不再只有简单的主机、显示器、鼠标键盘三大件了，音箱也成了它最显著的标志。
一、音效技术的发展早期，出于对电子乐器彼此交换信息的需要，MIDI生产商协会（MIDI Manufacturers Association）制订了音色及打击乐器排列表的电子乐器数字化接口，简称为MIDI。
从80年代开始许多计算机就已经拥有了这些接口，不过那时计算机所扮演的角色只是音序器而已，声卡的最主要用途便基于此了。
幸运的是，在电脑游戏的刺激下，声音产生的技术得到了进一步的发展。
到了九十年代， Y amaha公司开始让频率调制（FM）技术出现在当时的电脑上，虽然其效果无法和今天的三维音效相比，但同PC小喇叭提供的效果相较不知要好多少倍。
不过人们并没有就此满足，90年代中期，波表合成的方式开始崭露头角。
它的原理是预先对乐器声音进行取样，并将之保存下来，重放时靠声卡上的微处理器或PC系统内的CPU经过处理来发声。
根据处理方式的不同主要又分为软波表和硬波表两种。
这时的声卡已经开始走向成熟。
FM合成和波表合成技术；内建可控制外部的电子乐器、甚至还身兼二职提供游戏操纵杆功能的MIDI接口、CD音频连接线、线路输入、话筒输入等等都成为比较固定的模式。
不过为了建立临场的真实感人们开始了更深层次的寻求。
最初大家的注意力都集中在如何更好地再现音场的方向上，下面我们就来看看这些现在已经普遍使用的方法。
1．单声道（Mono）所谓的单声道就是声音由一只音箱产生的效果，听众可以很明显地听出声音的来源就是音箱所摆放的位置，其本身的表现力较为平淡。
（图1）2．立体声（Stereo）立体声系统需要一对音箱来完成任务，它通过调整系统中两只音箱发出声音的大小，让我们误认为声源来自两只音箱之间直线段中的任意位置。
特别是当使用耳机的时候，由于左右两边的声音串音情况很少发生，所以声音的定位比较准确；再加上比较真实的音场感觉，使它能够带给我们比单声道真实许多的表现力。
（图2）3．增强立体声（Extended stereo）这种技术是对传统立体声的一种延续，通过某种算法对两只音箱系统中的声音进行处理后，过去只能反映两只音箱连线间的声源位置被扩展到了其延长线上。
这对于当两支音箱放置相距较近的情况有很大帮助。
（图3）4．四声道（Quadraphonics）实际上这也是对基本的立体声概念进行的扩展，它需要的音箱数目是四只。
这样的安排可以表达在四个音箱摆布所构成的矩形边上的声源位置。
虽然这已经很类似我们需要的定位音场的需要，不过实际上这和真正的3D声音效果是有区别的。
（图4)5．环绕立体声（Surround－Sound）还是基于立体声的概念，它在标准的四声道系统中在听众正面增加一只音箱来覆盖四只卫星音箱所包围的范围内的声音定位。
这就是5声道系统，甚至为了有更好的低音域表现力，还有人单独再放置一个低音单元，也就是俗称的5.1系统。
（图5）如果需要更加精确定位声音的通路，你甚至可以在听众的上方、下方来放置音箱，得到从上面和下面传来声音的效果。
这些所有的效果很大程度上都是通过实际音箱的摆放位置来实现的。
不过以上的音箱设置方式只让我们觉得置身其中，却没有办法找出准确方位来。
于是3D音效闪亮登场了。
二、 3D音效的理论1．进入双声道技术（binaural）在单个音箱系统中，声音的来源总是一个位置，我们一下子就能确定它的位置，而过去的多音箱系统，则靠同时从不同位置产生声音，欺骗大脑对声音位置的辨识。
现在双声道系统则通过两个不同的信号来处理声音，让两只耳朵分别接受，并误当作它就是从同一个位置发来的到达两个耳朵的不同信号，从而确定出声音的位置。
显然这和立体声是有本质区别的。
（图6）和立体声不同，当两个外部音箱被用来传送双声道效果的时候，声音必须分别传送到特定的耳朵里，而不是像立体声那样让两只音箱的声音都同时到两个耳朵。
这之间的差异就是两者间声音定位准确与否的关键因素。
（图7）由两只音箱来产生一个真3D音效是非常困难的。
首先，这样的位置效果容易因听众位置的不同而大打折扣；其次，听众探明两支音箱的准确位置后，会对两股声音流所产生的位置识别感产生抵触情绪。
最成功的从外部声源传送能够准确表达声音方位的系统是采用4只音箱的配置，但很不幸即使采用了4只音箱，也很少有系统是真的在用4路3D声音，并且采用4路串音消除技术。
绝大多数系统都是使用两路独立的双声道设计，然后用立体声来混合前置和后置音箱的发声状况。
更有甚者是只在前置音箱采用了真3D音效，而其他部分都用传统4声道或环绕立体声加以混合。
2．我们的大脑是如何判断声源方位的呢？当一个声音位于听众身体一侧的时候，距离更近这一边的耳朵能够听到更大的声音，而且可以提前一点听到。
这种差别在声学方面有两个术语IAD（Inter－aural Amplitude Difference）和ITD（Inter－aural Time Difference）来加以说明。
大脑就是依靠这两个细微的差别来确定声音的位置。
（图8）耳朵的固有形状实际上会增强或削弱不同的声音频率。
依靠声音位置的不同，外耳首先负责解决前后方向的不同，因为耳朵都是朝前的，自然前面的声音会大些，而后面的就会小些了。
而且由于外耳的形状上下也不对称，还可以借此来确定声音的高度。
（图9）声音在环境方面的效果不但对我们确定所处环境类型有很重要的提示，而且反射效果也帮助我们的大脑来判断声音的距离。
另外，声音被环境中建筑物等的反射和吸收，比如像墙、门等等也提供给大脑一个重要的位置信息，所有这些因素都需要被考虑，如果我们要完整地再现一个3D Audio 效果。
不过要明白，这些效果有的是由人自己的结构所产生而另外的则由外部结构和环境所产生呢。
（1）由人体自身结构产生的效果在1927年，一个叫做W·Bartlett Jones的人利用一个带有麦克风以及内耳通道的人头部模型来录音。
当这个头被使用的时候，它的结构影响到了声音，用这种简单的方法，人自身的结构对声音的影响被纪录了下来。
靠这种方法，当声音后来回放时，经由耳机让听众体验到非常逼真的3D声效。
虽然现在已经看不到这种技术的使用，但用人造头部模型来从事人对声音的反应方面的研究却依然在延续。
除去了前面我们所说的IAD和ITD，我们要接触到的最核心的判断声音方位的技术是HR TF，简单说这就是个头部反应传送函数（Head－Response Transfer Function）。
要具体点呢，可以分成几个主要的步骤来描述其功用。
第一步：制作一个头部模型并安装一支麦克风到耳膜的位置；第二步：从固定的位置发出一些声音；第三步：分析从麦克风中得到声音并得出被模型所改变的具体数据；第四步：设计一个音频过滤器来模仿那个效果；第五步：当你需要模仿某个位置所发出的声音的时候就使用上述过滤器来模仿即可。
HRTF这个概念确实为我们实现对声音的定位带来了无限的好处，但实际生活中这个数据是变化多端的，毕竟每个人的头部和耳朵的大小形状都不完全相同。
事实上，目前成功地设置HRTF都是一种提供给大多数人的近似值。
这也就是为什么这里有这么多不同的技术来实现它的原因了。
（2）靠外部环境产生的效果当一个声音被产生，听众首先听到直接传送过来的声波，很短的时间间隔以后，一些经过折射或反射的声波会又传入听众的耳膜。
根据时间两者之间的响度差别等等数据给了我们关于声源距离的线索。
当反射次数过多，大脑会把后到的信号和前面的处理信号当成两个不同的信号，这就是我们常遇到的回声效果了。
（图10）这里有4种不同的方法可以混合回响成双声道效果。
第一种方法是对每一个反射声源位置单独使用HRTF技术。
比较不幸，这种效果的实现需要相当大的代价。
第二种是平均多个位置的反射，然后得出一个相对位置，从这里应用HRTF技术。
第三种方法是把反射放在一边不处理转而使用标准立体声或四声道混合技术来处理。
第四种方法和前面的做法差不多，但只使用一个被平均的反射声源。
现在应用最多的方法是第二种，这时候只使用在在两支音箱或耳机的系统中，而第三种则配合4声道或环绕立体声的状况。
3．总结3D音效定位的核心技术是HRTF，而ITD以及IAD等现象是我们能体会出声音方位感产生的原因。
而环境效果比如反射、阻塞等也有重要的作用。
在实际处理中，我们都需要在HRTF的基础上加入各种各样的环境处理过程来更真实体现实际效果。
三、主流3D音效API就像3D图形技术一样，任何上述过程被执行都需要硬件和软件或软件和软件配合来共同完成任务。
这就需要一些约定俗成的语言用于执行相应的功能，也就是应用程序接口：API。
世人皆知的API是DirectX，从3.0开始DirectX加入了3D音效方面的效果。
不过真正的硬件加速方面的功能是从5.0才开始的。
我们也可以把他叫做DirectSound3D，这不单是一种已经标准化的接口技术，而且还整合了软件仿真等技术。
虽然DirectSound3D已经被开发者广泛采用，但到目前为止他并不是我们的唯一选择。
Aureal也提供了他们自己的API，名字叫做A3D。
另一个标准的环境是I3DL2规范。
这个标准被设计出来允许开发者开发出相互兼容的环境音效产品。
从DirectSound3D扩展出来的Creative EAX则和他关系密切。
下面我们还是来详细看看。
1．Creative的技术Creative公司在1997年展示了他们的环境音效技术，并很快配合DirectSound3D推出了1.0版。
最初的环境音效只能做很少的事情。
但随后而来的2.0版整合了阻塞、闭塞等特效以及通过提供单独的控制来改善了回响模型，以及反射、削弱等等。
之后EAX 3.0问世，回响的模型被进一步完善，现在可以单独控制每个特殊来源的反射，而且在环境变化时，效果显得更加平滑了。
创新的EAX 3.0技术通过他们自己的EMU10K1 SoundBlaster LIVE音频处理器提供硬件加速功能，因为EAX是从DirectSound3D API上扩展出去而得的，任何开发者都能在兼容他们的前提下提供出自己的技术。
2．Aureal的技术Aureal是近来PC音效技术发展的主要贡献者。
从1995年他们的第一代产品问世，Aureal 3D音效技术已经发布了三代产品。
Aureal－1和Aureal－2被分别整合在他们自己的V ortex－1和V ortex－2芯片里。
他们之间有什么不同呢？当微软在1996年发布DirectX3的时候，他们希望开发者能够满足使用软件执行的3D音效被整合到API中。
但其实当时真正做的事情实在太少了。
就因为这个原因，Aureal抓住这个机会在1997年开发了V ortex1芯片来硬件加速3D音效。