Что такое HRTF и СС

Те, кто хоть раз сталкивался с публикациями или рекламными материалами, затрагивающими вопросы 3D-звука, наверняка уже знакомы (хотя бы визуально) с аббревиатурами HRTF и СС. Давайте разберемся, что это такое и зачем это нужно.

HRTF (Head-Related Transfer Functions) — это система бинаурального синтеза, имитирующая особенности пространственного слухового восприятия при использовании двух звуковых каналов (левого и правого). В качестве эталона при создании HRTF использовалась так называемая искусственная голова — специальный манекен с двумя микрофонами, расположенными в ушных раковинах. В результате сравнения сигналов, излучаемых источником из различных точек пространства и воспринимаемых микрофонами, установленными внутри манекена, была получена сферическая диаграмма. На основе этой диаграммы была разработана довольно сложная система фильтров, которые позволяют имитировать соответствующие изменения звуковых сигналов при перемещении их источников относительно головы слушателя.

Иными словами, для того чтобы сымитировать размещение источника звука в какой-либо точке пространства, нам необходимо скорректировать исходный сигнал в соответствии с эталонной диаграммой. Применение HRTF для позиционирования звуковых потоков в пространстве позволяет достичь неплохих результатов при использовании наушников. Однако следует учитывать, что, во-первых, различные модели наушников имеют разные АЧХ, а во-вторых, размеры и форма головы и ушных раковин реальных слушателей отличаются от аналогичных параметров эталонного манекена. В силу этих факторов восприятие звука, формируемого по технологии HRTF, может довольно сильно различаться у разных слушателей.

Обнадеживающие результаты экспериментов с HRTF заставили разработчиков задуматься о переносе этой технологии на обычные акустические системы. Главная проблема заключалась в том, что реализация HRTF требует строгого распределения сигналов: звук левого канала должен поступать строго в левое ухо, а звук правого канала — в правое. При использовании наушников так и происходит, однако с колонками дело обстоит иначе: часть звукового сигнала левого канала огибает голову слушателя и попадает в правое ухо, и наоборот. Для устранения этого нежелательного эффекта используется алгоритм CC (Cross-talk Cancellation), позволяющий сделать так, чтобы сигнал из левого канала поступал только в левое ухо, а из правого — в правое. В случае четырехканальной акустической системы алгоритм CC должен быть реализован и для фронтальной, и для тыловой пары громкоговорителей.