• QQ空间
  • 收藏

双音腔还是多声道?娱乐耳机定位技术解析

| 2019-04-14 阅读 15

耳机作为我们日常使用的音频设备,其技术发展按理来说已经非常成熟了,一般来说,人们购买耳机更多看重其音质和便携性等。不过,随着娱乐内容技术水准的提升和游戏玩家的增多,一些功能特色鲜明、专门为游戏和娱乐设计的耳机和技术逐渐流行起来。双音腔和多声道,就是最近流行的两种娱乐耳机优化技术。那么,这两类技术都有什么优势,谁更符合用户的选择呢?

多声道耳机登场,更棒的影音体验

多声道音箱的发展,带给耳机发展上新的思路。既然音箱可以多声道,那么耳机自然也可以。不过,相比音箱有足够的空间容纳更多音源,耳机在多声道技术上的发展可谓颇为不易。为了讲清楚多声道耳机的原理,先来看看人类听觉系统是如何工作的。

从生理角度描述的话,人类的听觉系统由左右耳、大脑以及相关神经共同组成。外部声音通过耳廓的集中进入耳道,随后由中耳的鼓膜通过震动和听骨链将声音传至内耳的耳蜗,然后再由耳蜗毛细胞将声音转为生物电通过神经传给大脑,大脑解码并获得声音。从这个过程来看,人类的听觉系统实际上是一个2.0系统。

▲人类的听觉系统是典型的2.0系统

那么,一个2.0的人类听觉系统如何实现听声辨位呢?实际上,人耳的听声辨位,是利用声音的时间差、强度差、耳廓的遮挡效应以及头部的运动来综合判断的,是一个复杂的过程。

举例来说,声音从右边过来的时候,右耳肯定先听到,左耳的时间要慢点,因此人们就可以判断出声音来自右边。不过当声音频率超过1500Hz的时候,波长会小于头部尺寸的一半,因此耳朵就无法分辨是哪里来的声音了,但好在音量还可以帮助我们区分远近,也可以勉强分清楚声音的方位。此外,还有耳廓的遮挡效应,后部的声音由于遮挡,总会小一些,这也可以帮助判断声音来源。对其他的一些声音,比如波长较长的中音,其波形可以绕过人的身体,此时就需要转动头颅来寻找到声音的方位。

从上文可以看出,人耳对声音位置的判断是一个复杂的系统工程,并不是单一因素可以决定的,但是在很多情况下,声音的强度和时间差是可以影响发声位置判断的,这就是多声道耳机最根本的技术来源所在。也就是说,通过调整耳机的发声强度和时间差,是可以实现定位模拟效果的。为了达到这样的效果,在多声道耳机的发展中,也出现了两条道路。

条道路是采用更多的发声单元并对单元的距离、摆放位置进行一定的设计,从而实现对声音位置的模拟。在耳机上,耳机的左右半边都可以实现半幅5.1音频。一款典型的5.1声道耳机左侧有四个扬声器,对应低音、前、后、中央声道,实现了完整的左半侧声场。右侧则稍微简单一些,只有低音、中央和后置三个单元,其中前置单元的声音也由低音喇叭发声,这样可以减少一个单元以节省成本。

▲典型的多声道耳机,清晰可见数个单元。

前文提到,人耳实际上是一个彻彻底底的2.0系统,因此,所有声音在人耳的角度来看,只具有强弱、时间前后等差异,其位置合成更多地依赖于大脑。换句话来说,虽然多声道耳机可以通过更多单元以及单元位置的调整来实现,但原理上两个音频单元、通过合理的算法处理后,也应该能够呈现多声道效果。因此,人们将使用多单元呈现多声道技术的耳机称为物理多声道,而将第二条道路:依旧使用2.0单元,但依靠算法处理的多声道耳机,称为虚拟多声道耳机。

虚拟多声道耳机的算法往往是基于HRTF也就是头相关变换函数进行计算,体现在耳机上就是类似耳机都使用独立的USB声卡完成声音的计算和传输,并不使用板载或第三方声卡。

▲虚拟多声道通过HRTF算法来实现多声道效果

从实际体验来看,采用虚拟多声道技术的耳机由于专用算法的加持,定位效果要比传统2.0声道耳机更强,在影音视频中效果表现颇为出色。比如本刊曾介绍过的HyperX黑鹰S就使用了Dolby Headphone技术实现了声场定位,这项技术通过自带的USB声卡实现,可以手动切换开关满足不同用户需求。


▲HyperX 黑鹰S采用外置USB声卡,支持虚拟7.1声道。

根据众多用户体验来看,在支持7.1声道的影音播放中,其从7个方向袭来的各种声音可以带来远好于立体声耳机的沉浸感、代入感,说得通俗点就像用VR看电影与用显示器看电影的区别一般。但其在游戏上的应用则存在一定的问题,目前支持多声道的游戏太少,比如大热的《绝地求生》就不提供对多声道技术的支持。一些玩家甚至指出,在这些不支持多声道技术的游戏中强行开启多声道技术后,反而有可能造成定位错误。

此外还有资料指出在部分多声道系统反复计算声音的算法中,会存在一定情况的失真,距离感会减弱,对要求精准的FPS游戏中有部分影响。因此有部分玩家甚至在使用7.1声道耳机游戏时会切换到立体声模式,所以多声道耳机更适合的应用暂时还是在影音播放、多声道音乐等娱乐应用,对游戏的兼容性还存在一定不足。

双音腔来袭,更出色的兼容性

那还有什么技术可以帮助人们更好地实现听声辨位呢?近期由游戏硬件厂商HyperX推出的双音腔技术很好地回答了这个问题。

HyperX是存储厂商金士顿旗下的高端电竞品牌,品牌创立于2002年。从最初只有高性能内存一条产品线,现已发展为拥有内存、固态硬盘、闪存盘、游戏耳机、麦克风、键盘、鼠标、鼠标垫、游戏主机配件等多条产品线,专门致力于打造高性能游戏硬件的品牌。同时其不少产品线都获得了很好的发展,根据官方资料,HyperX系列游戏耳机自2014年上市以来,至今已推出7个系列共计20款产品,累计出货量突破700万套。

所谓双音腔技术,是指耳机内部有两个独立的音腔。与音箱类似,耳机也是由扬声器、声学腔体组成。耳机的障板、耳机耳垫以及耳机声道形成了一个腔体。目前大部分普通耳机均采用传统的单音腔设计,即在一个空间里面,输出包含了高频、中频、低频三个频段的声音,也就是说将三种声音混在一起输出,因此耳机腔体的设计对于是否能真实地还原声音、降低噪音也是非常重要的。

▲采用双音腔技术的耳机大幅降低了在低频和高频部分的失真表现

在一些激烈复杂的游戏中,如果存在武器声音、脚步声音以及语音对话的声音同时出现的场景时,一些声音可能就会由于其他声音音量过大或者低音过强,导致细节丢失或者无法清晰呈现。

鉴于单音腔技术存在一些缺陷,因此人们就在考虑是否将不同频段的声音分开在不同的音腔中呈现,这就是双音腔技术。以本刊介绍过的HyperX Cloud Alpha阿尔法游戏耳机为例,这款耳机拥有两个音腔,其中一个音腔负责传播高频与中频声音,另一个音腔则只输出低频声音,将低频部分的输出与高、中频分离开来,从而减少低频对其他两种频段声音的影响。

▲HyperX Cloud Mix天际耳机不仅采用双音腔技术,还拥有Apt-X无线蓝牙连接功能。借助蓝牙技术,耳机可以直接与PC和手机等拥有蓝牙模块的设备连接,更具备低延迟特性,玩家戴上耳机就可直接“作战”。

从HyperX提供的官方数据来看,Cloud Alpha阿尔法耳机在总谐波失真(Total HarmonicDistor tion)测试中,大幅降低了在低频和高频部分的失真表现,比原来的单音腔设计Cloud耳机要好上很多,能为听者呈现出更清晰的音色。除了这款产品外,近期HyperX推出的Cloud Mix天际也采用了双音腔技术,并且还加入了APT-X蓝牙无线连接,实现了几乎无延迟的无线连接。

▲HyperX Cloud Alpha阿尔法游戏耳机是一款定位于高音质和高清定位的高端耳机,拥有双音腔技术,采用了两个50mm的含钕磁铁发声驱动单元。

从实际效果来看,相比传统的耳机而言,双音腔技术的确能够带来更为清晰的定位,多种声音的干扰也被大幅度降低—耳机可以干脆地将脚步声、枪声,以及子弹打在物体上的声音区分开来,几类声音互不干扰,不会因为出现枪声就听不见脚步声,或者因为队友在附近频繁移动,脚步声“淹没”其他声音的现象。

同时玩家可以轻松判断枪声、脚步声、车辆发动机声音的左右方位,提前预估危险,整体效果相比传统耳机有明显的提升,更适合《APEX英雄》、《绝地求生》这类音源复杂、混合度高的游戏。更值得一提的是,由于双音腔技术是通过内部的物理设计来降低干扰,提高定位清晰度,其本身并不涉及任何的处理和算法,因此其游戏兼容性极为出色,能够支持任何游戏。

娱乐游戏两不误,多声道和双音腔你爱谁?

从本文的介绍来看,耳机在经过漫长的发展后,呈现出更多的技术和更好的体验。多声道技术在影音娱乐上有独特的优势,但是在游戏方面还需要进一步加强兼容性和适配度。双音腔技术通过巧妙而独特的物理设计另辟蹊径,实现了干扰降低的同时,不仅加强了声音的定位,没有任何游戏兼容性问题,同时还加强了耳机低音的下潜力度,中高音的通透性与清晰度,在音乐上的表现也要更加出色一些,实现了娱乐、游戏两不误。

▲双音腔结构设计独特,技术优势明显。

更为重要的是,目前双音腔技术非常成熟,就像前面展示的那样,有多款实际产品已经上市,根据厂商的透露,未来还有多款产品将在今年陆续上市。对于这类通过巧妙设计,就能快速达成实用效果的技术,我们认为是非常值得推广的,为此本刊也特地对HyperX研发的双音腔技术颁发《微型计算机》技术创新奖,希望厂商能多多开发类似技术,更快捷、更方便地带给玩家更好的游戏体验。

2019-05-28
娱乐文章 让娱乐“按需分配”,爱奇艺发布全球互动视频标准
  5月9日北京召开了爱奇艺世界大会,在智能视频科技论坛上,爱奇艺发布了全球互动视频标准IVG,并公布了推出互动视频辅助制作工具平台IVP的计划,瞬间燃起视频业... <详情>
2019-05-28
娱乐文章 在线见证娱乐圈最心照不宣的分手?
点击上方“腾讯娱乐”并关注,在这里读懂娱乐圈 来源:企鹅号 作者:水星娱评 六爪娱 张继科景甜咋又因为分手上热搜了!好窒息啊...... 张继科是... <详情>
2019-05-28
娱乐文章 看《我们的师父》才明白,娱乐圈最幸运的爱情,就是找一个为你倒立的人
娱乐鲜报Enertainment Report近年来,娱乐圈各种“渣男”、“渣女”层出不穷,许多人表示不相信爱情了,娱乐圈是不可能有真爱存在的!小编也是如此。 ... <详情>
2019-05-28
娱乐文章 【玩家展示】无级别不锈钢神威狮驼岭,这身装备一看就是娱乐玩家
相关视频——神威狮驼 点击播放视频 109级无极别狮驼岭,这是他的属性面板 不锈钢变身项链 7段三物爆戒指,自我陶醉4级,这应该是老板平时娱乐用的灵饰。 ... <详情>
2019-05-28
娱乐文章 豆瓣9.0,娱乐圈姐妹天团又杀回来了!
点击电影铺子 → 主页右上角 → 设为星标 ★ 你和你学生时代最好的朋友,有多久没见了? 铺子回想了一下,自己也有两年多没和那些曾经说过,要当一辈子朋友的同学... <详情>
2019-05-28
娱乐文章 《腾讯数字生活报告》: 泛娱乐和圈层社交成大趋势
【TechWeb】5月22日消息,在2019腾讯全球数字生态大会上,腾讯研究院、腾讯应用宝、腾讯开放平台联合发布的《腾讯数字生活报告》(以下简称“报... <详情>