Grabación binaural
La grabación binaural es un método de grabación de sonido que utiliza dos micrófonos dispuestos con la intención de crear una sensación de sonido estéreo tridimensional para el oyente, como si estuviera realmente en la sala con los artistas o los instrumentos.. Este efecto a menudo se crea utilizando una técnica conocida como grabación de cabeza ficticia, en la que se ajusta una cabeza de maniquí con un micrófono en cada oreja. La grabación binaural está diseñada para reproducirse con auriculares y no se traducirá correctamente en altavoces estéreo. Esta idea de un espacio tridimensional o "interno" forma de sonido también se ha traducido en un avance útil de la tecnología en muchas cosas, como la creación de estetoscopios "en la cabeza" acústica y películas IMAX pudiendo crear una experiencia acústica tridimensional.
El término "binaural" se ha confundido con frecuencia con un sinónimo de la palabra "estéreo", debido en parte al mal uso sistemático a mediados de la década de 1950 por parte de la industria discográfica, como palabra de moda de marketing. Las grabaciones estéreo convencionales no tienen en cuenta el espacio natural entre las orejas ni la "sombra de la cabeza" de la cabeza y los oídos, ya que estas cosas suceden naturalmente cuando una persona escucha, generando diferencias de tiempo interaurales (ITD) y diferencias de nivel interaural (ILD) específicas de su posición de escucha. Debido a que la diafonía del altavoz con el estéreo convencional interfiere con la reproducción binaural (es decir, porque el sonido del altavoz de cada canal se escucha en ambos oídos y no solo en el oído del lado correspondiente, como sería el caso de los auriculares), se requieren auriculares o se requiere la cancelación de diafonía de señales destinadas a altavoces como Ambiophonics. Para escuchar con un altavoz estéreo convencional o reproductores de MP3, puede ser preferible una cabeza ficticia sin pinna para grabaciones cuasi-binaurales como el micrófono de esfera o el ambiófono. Como regla general, para obtener verdaderos resultados binaurales, una cadena de sistema de grabación y reproducción de audio, desde el micrófono hasta el cerebro del oyente, debe contener uno y solo un conjunto de pinnas (preferiblemente del propio oyente), y una cabeza-sombra.
Historia
La historia de la grabación binaural se remonta a 1881. La primera unidad binaural, el théâtrophone, fue inventada por Clément Ader. Consistía en una serie de micrófonos telefónicos de carbono instalados a lo largo del borde frontal de la Ópera Garnier. La señal se enviaba a los suscriptores a través del sistema telefónico y requería que usaran unos auriculares especiales, que tenían un pequeño altavoz para cada oído.
En 1978, Lou Reed lanzó el primer disco pop binaural producido comercialmente, Street Hassle, una combinación de grabaciones en vivo y de estudio.
Binaural permaneció en un segundo plano debido al costoso equipo especializado requerido para grabaciones de calidad y al requerimiento de auriculares para una reproducción adecuada. Particularmente en los días previos a Walkman, la mayoría de los consumidores consideraban que los auriculares eran un inconveniente y solo estaban interesados en grabaciones que pudieran escucharse en un sistema estéreo doméstico o en automóviles. Por último, los tipos de cosas que se pueden registrar no tienen un valor de mercado típicamente alto. Las grabaciones de estudio tendrían poco que beneficiarse del uso de una configuración binaural, más allá de la alimentación cruzada natural, ya que la calidad espacial del estudio no sería muy dinámica e interesante. Las grabaciones que son de interés son las actuaciones orquestales en vivo y las grabaciones ambientales "ambientales" grabaciones de sonidos de la ciudad, la naturaleza y otros temas similares.
La era moderna ha visto un resurgimiento del interés en binaural, en parte debido a la disponibilidad generalizada de auriculares, métodos de grabación más baratos y el mayor interés comercial general en la tecnología de audio de 360°.
La comunidad ASMR en línea es otro movimiento que ha empleado ampliamente las grabaciones binaurales.
El auge de Dolby Atmos y otras tecnologías de películas de audio de 360° en relación con el entretenimiento comercial ha visto un aumento en la popularidad del uso de la simulación binaural. Esto es con el propósito de adaptar completamente la banda sonora de 360° para audífonos y audífonos. Los usuarios pueden ver películas y música en 360° con la experiencia de sonido envolvente envolvente intacta a pesar de usar solo los dos altavoces de los auriculares. En particular, cualquier banda sonora multicanal completa de 360° se convierte automáticamente en audio binaural simulado cuando se escucha con auriculares.
Técnicas de grabación
Con un método de grabación simple, dos micrófonos se colocan a 18 cm (7 ") de distancia uno del otro. Este método no creará una grabación binaural real. La distancia y la ubicación se aproximan aproximadamente a la posición de los canales auditivos de un ser humano promedio, pero eso no es todo lo que se necesita. Existen técnicas más elaboradas en formas preempaquetadas. Una unidad de grabación binaural típica tiene dos micrófonos de alta fidelidad montados en una cabeza ficticia, insertados en moldes con forma de oreja para capturar completamente todos los ajustes de frecuencia de audio (conocidos como funciones de transferencia relacionadas con la cabeza (HRTF) en la comunidad de investigación psicoacústica) que ocurren naturalmente cuando el sonido envuelve la cabeza humana y tiene "forma" por la forma del oído externo e interno.
Técnicas de regrabación
La técnica de regrabación binaural es simple pero no está bien establecida. Sigue los mismos principios de Worldizing, una técnica utilizada por los diseñadores de sonido de películas en la que el sonido se reproduce a través de un altavoz en una ubicación del mundo real y luego se vuelve a grabar, tomando consigo todos los aspectos y características del entorno del mundo real..
Usar el espacio para manipular un sonido y luego volver a grabarlo se ha hecho mediante el uso de cámaras de eco en los estudios de grabación durante muchos años. En 1959, Irving Townsend usó una cámara de eco durante el proceso de posproducción del álbum Kind of Blue de Miles Davis de 1959. "[el efecto de la cámara de eco en Kind of Blue es] solo un poco de dulzura. En 30th Street, se tendió una línea desde la mesa de mezclas hasta un sótano de concreto de techo bajo, de aproximadamente 12 por 15 pies de tamaño, en cualquier lugar donde instalamos un altavoz y un buen micrófono omnidireccional."
En la regrabación binaural, se utiliza un micrófono binaural para grabar el contenido que se reproduce en una configuración de altavoces multicanal. Por lo tanto, la cabeza binaural, o micrófono, teóricamente está grabando cómo los humanos escucharán el contenido multicanal. La banda sonora de una película, por ejemplo, será grabada por el micrófono binaural con todas las señales ambientales de la ubicación dada, así como las reverberaciones, incluidas las creadas comúnmente por el torso humano (suponiendo que se utilice un modelo HATS). Este método, al igual que ciertas grabaciones binaurales realizadas con un Neumann KU 100.
Usando un escáner de resonancia magnética, Brüel & Kjær y DTU recolectaron las geometrías de una gran población de oídos humanos. Al capturar la geometría completa del canal auditivo, incluida la parte ósea contigua al tímpano, estos datos se procesaron posteriormente para determinar la geometría promedio del canal auditivo humano. Basado en esto, el Simulador de cabeza y torso de alta frecuencia (HATS) Tipo 5128 crea una reproducción muy realista de las propiedades acústicas, cubriendo el rango de frecuencia audible completo (hasta 20 kHz).
Reproducción
Hay algunas complicaciones con la reproducción de grabaciones binaurales a través de auriculares. El sonido captado por un micrófono colocado en o en la entrada del canal del oído tiene un espectro de frecuencia muy diferente al que sería captado por un micrófono independiente. La función de transferencia de cabeza de campo difuso (HRTF), es decir, la respuesta de frecuencia en el tímpano promediada para sonidos provenientes de todas las direcciones posibles, es bastante grotesca, con picos y caídas que superan los 10 dB. Las frecuencias de alrededor de 2 kHz a 5 kHz en particular se amplifican mucho en comparación con la presentación de campo libre.
Problemas conocidos
Problemas de timbre
En enero de 2012, BBC R&D trabajó junto con BBC Radio 4 para producir una producción binaural de Private Peaceful, el libro de Michael Morpurgo. La dramatización de 88 minutos contó con una reproducción de un sistema de altavoces 5.1 y tuvo 4 variaciones. Al comienzo de cada variación, el oyente escucharía una serie de señales de prueba que le permitirían elegir qué versión le brinda al oyente la mejor experiencia espacial. Al hacer esto, BBC R&D ha aceptado que habrá variaciones en el éxito de la reproducción binaural y, por lo tanto, proporcionó diferentes mezclas basadas en diferentes conjuntos de datos HRTF. El lanzamiento de Private Peaceful estuvo acompañado de una encuesta que se pidió a todos los oyentes que completaran. Hizo preguntas sobre el éxito que tuvo la reproducción binaural con los oyentes y qué versión (1-4) pensó el oyente que fue la más exitosa.
Durante una entrevista con Chris Pike de BBC R&D en septiembre de 2012, Pike afirmó que "puede obtener una buena impresión espacial, pero la coloración tímbrica suele ser un problema". El problema de la coloración tímbrica se menciona en una gran cantidad de investigaciones sobre mejoras espaciales y, a veces, se considera como el resultado del mal uso o la cantidad insuficiente de datos HRTF al reproducir audio binaural, por ejemplo, o el hecho de que el usuario final simplemente no responde. bien a los datos HRTF recopilados. Francis Rumsey afirma en el artículo de 2011 "De todos modos, ¿de quién es la cabeza?" que "los HRTF mal implementados pueden dar lugar a una calidad tímbrica deficiente, una externalización deficiente y una serie de otros resultados no deseados". Obtener los datos HRTF correctos es un punto clave para que el producto final sea un éxito y, posiblemente, al hacer que los datos HRTF sean lo más extensos posible, habrá menos margen de error, como problemas de timbre. Los HRTF utilizados para Private Peaceful se diseñaron midiendo las respuestas de impulso en una sala reverberante, hecho para capturar una sensación de espacio, pero no es muy externo y hay problemas de timbre obvios, como señaló Pike.
Juha Merimaa de Sennheiser Research Laboratories descubrió que el uso de filtros HRTF para reducir los problemas de timbre no afectó la localización espacial lograda previamente usando los datos cuando se probó en un panel de oyentes. Esto explica que hay formas de reducir los efectos de los problemas de timbre en el audio que se ha procesado con datos HRTF, pero esto significa una mayor manipulación del ecualizador del audio. Si se va a seguir explorando esta ruta, los investigadores tendrán que estar contentos con el hecho de que el audio se está manipulando en gran medida para lograr una mayor sensación de conciencia espacial, y que esta manipulación adicional provocará cambios irreversibles en el audio, algo los creadores de contenido pueden no estar contentos. Habrá que tener en cuenta cuánta manipulación es apropiada y en qué medida, si la hay, afectará esto a la experiencia de los usuarios finales.
Problemas de timbre relacionados con los auriculares
Las condiciones de escucha ideales probablemente se experimentarán con auriculares diseñados y calibrados para brindar una respuesta de frecuencia tan plana como sea posible para reducir la coloración del audio que el usuario está escuchando. En la mayoría de las circunstancias, esto no ha parecido un problema suficiente para que los usuarios finales inviertan en auriculares que les permitan escuchar el audio exactamente como lo pretendía el creador del contenido y, en cambio, continuarán usando auriculares incluidos o, en algunos casos, hacer inversiones en auriculares respaldados y marcados por ciertos artistas. Como se discutió anteriormente, existen problemas de efectos tímbricos presentes al usar datos BRIR y HRTF para crear audio espacialmente mejorado, técnicas utilizadas por Chris Pike y BBC R&D. Los resultados experimentaron problemas de timbre y, por lo tanto, es posible que este método aún no sea una forma exitosa de crear audio espacialmente mejorado para auriculares, pero estos problemas de timbre también se experimentan con la elección de auriculares. "[¿Son los problemas tímbricos provocados por el uso de datos BRIR y HRFT] peores que la diferencia entre unos auriculares baratos que obtienes con un reproductor de mp3 y unos agradables Sennheisers"?
Micrófonos binaurales de uso común
Brüel &erio; Simuladores de cabeza y torso de Kjær (HATS)
Diseñado para usarse en pruebas electroacústicas in situ en, por ejemplo, teléfonos, auriculares, dispositivos de audioconferencia, micrófonos, audífonos, audífonos y protectores auditivos.
Neumann KU 100
El Neumann KU 100 es un micrófono de cabeza ficticia que se usa para grabar en estéreo binaural. "Se asemeja a la cabeza humana y tiene dos cápsulas de micrófono integradas en los oídos". El Neumann es un micrófono binaural de uso común y cuenta con el uso de los equipos de investigación y desarrollo de la BBC.
G.R.A.S. Cabeza y amplificador; Simulador de Torso KEMAR (SOMBREROS)
KEMAR se inventó inicialmente en colaboración con la industria audiológica para el desarrollo de audífonos y sigue siendo el estándar de facto para esta industria; sin embargo, desde entonces, el uso de KEMAR se ha extendido a una multitud de otras industrias como: telecomunicaciones, prueba de protección auditiva, desarrollo automotriz, etc. KEMAR está diseñado utilizando una gran investigación estadística para acercarse lo más posible a las medidas humanas promedio. El modelo KEMAR también es el único micrófono en esta lista que presenta un modelo de torso. Se ha visto que los reflejos del torso contribuyen considerablemente a la creación de una grabación binaural exitosa.
Gama 3Dio
La gama 3Dio de micrófonos binaurales cuenta con dos moldes de silicona para los oídos (pabellón auricular) separados por 19 centímetros (7,5 pulgadas), una distancia cercana a la media entre los oídos humanos. Los micrófonos se colocan dentro de la gama de oídos desde Primo EM172 en los modelos Free Space y Free Space XLR, hasta DPA 4060s en el modelo Pro II. La gama 3Dio es considerablemente más barata que la Neumann KU 100, por ejemplo, y, por lo tanto, se usa más a nivel de consumidor a prosumidor. La principal diferencia de los modelos 3Dio respecto a KEMAR o KU 100 es la ausencia de modelo de cabezal. El 3Dio se basa completamente en el uso de moldes pinna para lograr un efecto binaural de la grabación estéreo.
Sonido.Códigos Kaan
Kaan es un micrófono binaural de bricolaje para artistas de sonido. Es un modelo impreso en 3D que promedia el canal auditivo humano para promediar la frecuencia de resonancia inherentemente presente en cada ser humano. Debido al factor de forma y al peso, facilita el muestreo de entornos que, de otro modo, serían más difíciles con otros micrófonos junto con ADC y grabadoras.
Los micrófonos se colocan exactamente en el tímpano usando Primo EM 172 y 235 mm, siendo la distancia promedio de lóbulo a lóbulo de la oreja. La forma sigmoidea en el canal de Kaan compensa en mayor medida la falta de la cabeza.
Profesionales de sonido SP-TFB-2
Micrófono estéreo portátil en el oído que se usa como un auricular y se coloca dentro del pabellón auditivo humano. Este micrófono utiliza el pabellón auricular del usuario para crear el efecto binaural.
ZiBiónico
El ZiBionic One es un micrófono binaural para grabación ASMR. Las formas y tamaños específicos de un dispositivo de grabación binaural "afectan el comportamiento, como la absorción, transmisión, reflexión, interferencia, de las ondas acústicas". De manera similar a 3Dio, ZiBionic no tiene cabeza modelo, pero la sombra de la cabeza y la forma del cuerpo se doblaron de tal manera que las técnicas de grabación ASMR (fuente de sonido de corto alcance, por ejemplo, susurros) se pueden detectar de manera más efectiva con las dos cápsulas dentro de los micrófonos en forma de oreja.
Verso de gancho
El Hooke Verse es un dispositivo binaural relativamente nuevo que consiste en un conjunto de micrófonos portátiles que se conectan a dispositivos de grabación mediante Bluetooth con grabación sin pérdidas. El códec desarrollado permite al usuario capturar audio junto con video. Además, el dispositivo utiliza micrófonos para reducir el ruido del viento, un problema común con los dispositivos portátiles y los teléfonos inteligentes. "Los fabricantes de teléfonos inteligentes se enfrentan a un doble problema con el ruido del viento. No solo hay turbulencia presente en el flujo de aire en general, sino que la forma rectangular de un teléfono inteligente produce remolinos minúsculos a su alrededor."
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