关于耳机空间音频，你需要知道的一切

在购买耳机时（不仅仅是游戏耳机），您可能在营销材料中看到过“空间音频”、"7.1"、DTS、“环绕声”和“3D声音”等术语，那么，耳机中的空间音频究竟是如何工作的呢？让我们深入探讨空间音频的历史，了解耳机环绕声工作的技术，并看看主要标准。

增强声音一直是电影院体验的吸引力。照片Jake Hills拍摄

环绕声是如何在电影院中发展的？

环绕声是为了使观影体验更加刺激，并扩大屏幕边界之外的体验而开发的。

在众多技术创新成就中，华特迪士尼公司声称首次在电影中商业化使用了环绕声。1940 年，为了发行革命性的动画电影《幻想曲》，该公司推出了一种名为Fantasound的多声道音响系统。只有两家影院安装了完整的 54 个扬声器设置。尽管该系统令人印象深刻，但对于大多数影院来说，这个概念过于复杂和昂贵。因此，电影环绕声在 20 世纪 60 年代彻底消亡。

从1976年杜比立体声的开始发布，毫无疑问，《星球大战》（1977 年）的成功也为杜比带来了巨大的推动力，杜比在 20 世纪 80 年代和 90 年代推动了影院环绕声的大规模采用。在此期间，杜比从 4 声道杜比 SR 迭代到 6.1/7.1 声道杜比数字环绕声 EX。其他公司，如数字影院系统 (DTS) 和索尼，也将自己的技术带入了环绕声领域。

2012 年，杜比全景声 (Dolby Atmos) 沉浸式音响系统再次升级。它扩展了传统的 5:1 和 7:1 空间音频设置，通过整合天花板扬声器，为聆听体验引入了顶部维度，从而使声音能够反射到更多表面上。总体而言，杜比全景声旨在让听众沉浸在听觉“氛围”中，营造出一种“风景”环境，更准确地反映我们对声音的体验。

杜比全景声 (Dolby Atmos) 发布后，DTS 在其DTS:X中推出了一款竞争产品。该产品于 2015 年推出，旨在实现杜比全景声 (Dolby Atmos) 所承诺的相同场景声音，而无需额外的天花板安装扬声器 - 虽然增加高度尺寸肯定有助于复制 3D 体验。尽管如此，DTS 承诺 DTS:X 将能够通过传统的 5:1 和 7:1 空间设置实现相同的效果。

环绕立体声是如何进入家庭的？

20 世纪 70 年代，人们曾尝试将 4 声道四声道音响设备推向家庭市场，但 1982 年，随着 3 声道杜比环绕声的推出，环绕声才真正进入客厅。1987 年，杜比环绕声升级，采用杜比 Pro Logic 技术，总共 4 个音频声道。

在家中享受与影院同等的体验（一直是我们的梦想）照片由Chauhan Moniz拍摄

家庭环绕声于 1995 年实现数字化。与完整影院版本一样，家庭杜比数字系统是5.1声道系统。一年后，竞争对手 DTS 系统作为家庭版本推出。杜比数字 EX 和 DTS-ES 都是 6.1/7.1 声道系统，并添加了额外的后置环绕声道。杜比全景声家庭影院与传统的 5.1 和 7.1 布局兼容。例如，7.1.4 杜比全景声系统是传统的 7.1 布局，带有 4 个顶置或“启用”杜比全景声的扬声器。

能通过耳机获得空间音频吗？

我们只有两只耳朵，但我们无需转动头部就能区分前后、左右、上和下的声音。有没有想过我们是如何做到这一点的？

耳机可提供比立体扬声器更令人信服的3D声场。照片由Biaz Erzetic拍摄

我们的头部相关传递函数 ( HRTF ) 指的是我们的肩膀、头部和外耳对来自不同来源的声波在到达耳膜之前产生的影响。这些物理相互作用会影响我们听到的声音的不同频率内容的水平、时间和相位关系。作为我们听觉系统的一部分，我们的大脑已经学会了解码所有这些变化，以辨别声音可能源自我们周围空间的哪个位置。

如果你在耳朵里放置微型麦克风并捕捉信号，它们将包含你的 HRTF 效果。当通过耳机播放时，你将获得完美的双耳录音。事实上，即使使用假人头或人形物体创建的通用 HRTF，效果仍然非常令人印象深刻。

如果你在耳朵里放置微型麦克风并捕捉信号，它们将包含你的 HRTF 效果。当通过耳机播放时，你将获得完美的双耳录音。事实上，即使使用假人头或人形物体创建的通用 HRTF，效果仍然非常令人印象深刻。

通过耳机以受控方式获取和重现这些信号，您可以在空间中重现听觉事件并以极其逼真的方式体验它。因此，双声道录音可以捕捉空间音频。尽管双声道录音是最古老的空间音频形式，但它仍然占据着一席之地，森海塞尔最近的产品就利用了这项技术。

“真实”环绕耳机和“虚拟”环绕耳机有什么区别？

电影和游戏带有多声道音频，旨在通过扬声器播放给多个听众，并且有两种不同的方法可以通过耳机播放空间音频：

1、硬件：耳机两侧均有多个扬声器驱动器，以反映每个声道扬声器的最佳位置的方式放置在耳朵周围。这被称为“真正的”环绕耳机。

2、软件：在标准耳机中添加外部或内部处理功能，接收多声道音频流，并应用某种基于 HRTF 的双耳算法将这些音频声道置于每只耳朵周围的虚拟空间中。这被称为“虚拟”环绕耳机。

真正的环绕声在机械上很复杂，需要的耳机体积大、价格昂贵、重量重，但只需要家庭影院接收器多年来一直具备的基本多声道解码功能。虚拟空间音频不需要特殊的耳机硬件，但需要大量信号处理才能创建令人信服的虚拟声场。

虚拟环绕声方法包括跟踪头部运动并相应地改变左右音量。无论从哪个角度观看屏幕，这都会感觉声音直接从屏幕传来。它的优势还在于，当与头部运动跟踪相结合时，可以锁定虚拟环绕扬声器的位置，这样当转动头部时声源就不会移动。这使体验更接近耳机模仿的电影院或游戏体验。到目前为止，只有包含头部（运动）跟踪技术的更先进的系统才具备此功能。

空间音频通常被称为“虚拟环绕声”，因为它复制了被多个音频源包围的体验。

随着数字信号处理器变得越来越便宜，功耗越来越低，虚拟空间音频耳机已经让硬件环绕声方法基本过时。与新技术一样，耳机中虚拟空间音频的实现也有很多竞争性方案。

主要竞争空间音频标准有哪些？

这些技术有几个共同点。空间音频信号被实时处理，并呈现为耳机的两个通道。处理发生的位置取决于应用程序和特定的硬件配置。音频处理可以在游戏平台（如PC或Xbox One）上的软件中进行，也可以在将音频传输到耳机的基站中进行，也可以在外部放大器/处理器中进行，还可以在耳机本身中进行。

以下是目前最流行的耳机空间音频系统的摘要：

耳机版杜比全景声 (Dolby Atmos)

在耳机中基于对象的空间音频方面，杜比全景声 (Dolby Atmos) 显然是领头羊。它有适用于 PC、Xbox One、Xbox Series X/S 和手机的耳机实现。它的工作原理是使用音频信号处理将 Atmos 对象元数据转换为耳机两个驱动器的双耳虚拟 360 度输出。这项技术是对之前杜比耳机技术的重大改进，允许将数百个声道处理成虚拟空间音频体验。

DTS 耳机：X

Headphone:X 是另一个高知名度的专有基于对象的空间音频系统。它还可以接收多声道流并将其转换为耳机的空间音频。除了提供完整的多声道影院体验外，它还可以使用和增强游戏音频空间提示，使游戏体验完全沉浸其中。

Creative Super X-Fi

Creative 将其 Super X-Fi 技术称为耳机音频全息技术，采用复杂的算法和计算密集型技术。通过用手机拍摄三张脸部和耳朵的照片，通过复杂的头部和耳朵映射过程为每个用户创建定制贴合度。它可用于便携式耳机放大器套装，以及公司的耳机。

Windows Sonic

Windows 10 操作系统中免费提供虚拟空间音频解决方案 Sonic。您可以通过查看音频设备属性来访问它：适用于耳机的 Windows Sonic。即使电影或游戏没有明确说明它适用于 Windows Sonic，该功能也会增强体验，无论源材料是什么。

Apple Spatial Audio

Apple 的空间音频旨在为其AirPods（第 3 代）、AirPods Pro、AirPods Max和Beats Fit Pro耳机提供 3D 环绕声。此功能作为 iOS 14 的一部分推出，并在特定硬件配置中使用头部跟踪，使其成为目前可用的更先进的产品之一。

索尼 360 Reality Audio/3D 音频

索尼还为音乐爱好者和游戏玩家提供了自己的基于对象的空间音频版本。要使用耳机体验 360 Reality Audio 音乐，您需要下载其移动应用程序并拍摄每只耳朵的照片。这些照片将生成个性化的声音配置文件，可以将其上传到受支持的流媒体服务之一（Deezer、Nugs、Tidal）。只要您有 PlayStation 5，PlayStation 3D Audio 就可以与任何耳机以及它自己的耳机配合使用。您可以选择 HRTF 配置文件以获得最佳效果。

Waves Nx

音频插件制造商 Waves 的高端 360 度空间音频系统可让您体验具有逼真 3D 音效的电影、音乐和游戏。这可能是最复杂的竞争者，它通过结合房间模拟和运动跟踪来改进耳机提供 3D 音频的方式，让听众沉浸在虚拟现实音频环境中。最容易找到与 Audeze Mobius和HyperX Cloud Orbit S等高端游戏耳机捆绑销售的产品。

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