耳机里的声音为什么会有方向感？( 二 ) 在影院看电影的时候

现在，我们终于有了答案，双耳定位三维空间中声源的方向依赖于耳廓的“加密”[2,3] 。
耳机的虚拟环绕声
更加科学地讲，加密声音的不仅仅是耳廓，还有头部轮廓和肩膀等身体部位。由于这一系列的影响都与头部有关，因此这种加密方法也被研究人员称为：头相关函数（HeadRelatedTransferFunction）[4,5] 。
头相关函数可以理解成我们头部对于声音的加密方法，这种加密是针对不同方位的。也正因为头部对于各个方向上的声音加密方式不一样，我们的大脑才可以解密出声音的方向。
为了解密不同声源方位的加密方式，研究人员可以通过测量或者计算得到不同方向的头相关函数[4,6] ，然后组成一个数据库。

文章图片
图片来源：Veer图库
我们戴上耳机之后，声音便直接经由耳道，被鼓膜接收了。失去了头部加密的过程，耳机内的声音听起来也就没有了方向感。
但是，随着声信号处理技术的发展，我们可以通过在耳机内部置入电子设备，来模拟头部的加密过程。如果我们的电子设备与头相关函数的加密方法一致，那么经过电子设备加密之后的声音就可以被大脑解密出方位信息，成功地“欺骗”大脑。
正是基于这样的思路，工程师们开发了基于头相关函数数据库的空间音频方法。他们用数字电路来模拟整个的头相关函数数据库，然后对耳机内的声音进行特定方向上的加密，这样，就能够让耳机内的声音听起来具有特定的方向感。

文章图片
图片来源：百度百科
举例来说，在一场真实的音乐会上，小提琴在听众的左边45° ，钢琴在听众的右边45° ，无论是小提琴的声音，还是钢琴的声音，都能够经过听众的头部进行加密，现场声音听起来就有很好的方向感。
如果线上的观众也想通过耳机获得身临其境的体验，那么耳机内部的数字电路可以选择左边45°的头相关函数来加密小提琴的声音，右边45°的头相关函数加密钢琴的声音，这样就能够“欺骗”大脑，让耳机内的声音听起来也有很好的方向感。
由于这种声音不是从真实的空间中发出来，而是通过信号处理这样一种虚拟的方式“加密”出来的，所以被称为虚拟环绕声。
近些年，随着耳机等可穿戴设备的应用越来越多，虚拟环绕声技术得到了大量的应用，也被科技公司称为沉浸式空间音频技术。
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
来源：中国科普博览
【耳机里的声音为什么会有方向感？】编辑：荔枝果冻