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忘了3D屏幕吧——我们需要像现实生活中那样的3D音频

音频质量的倒退让我们只能听到单薄、简化后的MP3。是时候让孩子们知道他们错过了什么了。

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插画:David Plunkert

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几十年前,一家高端音响店的销售员严重误判了我的社会经济地位,给我播放了一段极其高质量的、关于一个不知名爵士乐团的录音,使用的是价值1万美元的音响系统,在一个声学效果完美的房间里。我踉踉跄跄地走出来,鸡皮疙瘩起了一身,头发也竖了起来,成了一个刚入门的音响发烧友的潜在追随者。我确信,这仅仅是踏上一次又一次令人惊叹的音效体验之旅的开始。那个房间里的设备包括大金属箱子里闪烁的真空管、巨型木制音箱里振动的球顶,以及转动的塑料唱片。毫无疑问,技术创新有一天会将这个笨重的系统缩小到足以随身携带,并且价格便宜到不会触发我婚前协议的鲁莽行为条款。更重要的是,我确信更宏伟的音频质量领域还在前方。到了2011年,谁能想象到会有多么令人难以置信的听觉享受在等待着呢?

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在某些方面,技术确实带来了进步。今天的iPod Shuffle小得几乎只相当于带音频功能的珠宝。价格方面也没什么可抱怨的;用一张新发行的CD的钱,你就能买到一个相当不错的MP3播放器。只是有一个小小的难题:现在的音质很糟糕,比我30年前用廉价立体声系统听的还要差。

导致我们听觉能力倒退的最大罪魁祸首是低质量数字音乐文件的泛滥。生产高端音响扬声器的Newform Research公司创始人John Meyer说:“如果你不打算听高质量的录音,你就不需要高质量的系统。” 嘿,告诉我的孩子们吧。他们太乐意半永久地把一团团塑料塞进耳朵里,以换取听近乎TB级的播放列表,而这些播放列表的音质充其量也就是平庸之辈。

音乐和电子行业欣然迎合了我们对便利性的日益痴迷,并在此过程中毫不犹豫地牺牲了音质。早在20世纪80年代,音响发烧友们就已经指出,那些新式数字CD缺乏最佳黑胶唱片那种细腻和温暖。而如今最流行的标准格式,MP3文件,其潜在保真度只有CD录音的一小部分。

MP3的问题在于它们是“有损”的,这意味着它们确实丢失了一些声音。当你的大脑听到由多种频率组成的声音时(几乎所有的音乐都是如此),它倾向于关注当下最容易感知到的频率,而大部分忽略其余的。大多数MP3文件为了缩小文件大小,干脆省略了音乐中更细微的部分——多达实际录音内容的85%。

理论上我们应该不会太在意丢失的部分,但实际上,仔细听的人会发现这种音质的降低很难忽视,尤其是在高质量的家用立体声系统上播放MP3时。对我的孩子们来说,这种平淡无奇已经成了录制音乐的默认标准:他们已经学会了喜欢统一响亮、被剥离到只剩下直白人工清晰度的音乐,而失去了所有温暖、圆润的音频潜流。

好消息是,加拿大通信研究中心(CRC)高级音频系统组主任Louis Thibault的实验室正在开发一种更优越的音乐文件编码方式。这种技术涉及到绘制音乐随时间在频率和幅度上的变化,从而生成一个图,将音乐描绘成一种粗糙的3D山景。这样可视化录音,你可以用几何形状来描述音乐,而不是一堆频率。这种方法可以节省大量的空间,就像描述一个圆,用中心点和半径比描述圆的每一个小片段更有效。“看起来,与MP3相比,我们可以将文件大小减小约50%,同时保持相同的音质,”Thibault说。

反过来说,这种所谓的“面向对象压缩”可以在相同大小的文件中提供比典型的16位MP3更高的保真度。与此同时,据报道,苹果公司正在开发一款能够处理更高分辨率的24位录音的新数字音乐播放器,但谁想要更贵、更慢的下载,而且会让现有的音乐播放器过时呢?如果Thibault的压缩方案能够如他所愿成为标准,我们可以保留我们的16位音乐播放器,耳机也可以轻松跟上;一副50美元的优质耳机已经远远超过了灌输到其中的音乐的潜力。我的孩子们发现他们错过了什么时,可能会经历一场听觉冲击。

但是,提高数字录音的保真度只能把我带回到很多年前在音响店的起点。我真正想要的是一种能够震撼我的听觉世界、就像那个令人痛苦的销售员很久以前所做的那样。所以我联系了Karlheinz Brandenburg,他不仅是德国伊尔梅瑙的弗劳恩霍夫数字媒体技术研究所所长,还是MP3文件的大部分开发者,也是一位音频技术传奇人物。果然,Brandenburg已经远远超出了仅仅致力于将更高保真度的录音压缩到更小文件的范畴。他现在追求的是空间真实感的声音。

在现实生活中,我们听到的一切都高度依赖于空间定位,原因有三。首先,你的耳朵形状很奇怪;其次,你周围的环境会干扰所有在你到达你之前反弹回来的声波;第三,你的另一只耳朵的形状也很奇怪。声音可能先到达你的右耳,然后是左耳;一部分声音可能被你身后的墙壁反射,而另一部分则被你面前的咖啡桌部分吸收。每一种声音都会被你耳朵里奇怪的 the flap 迷宫独特地过滤,而你头部的每一次轻微转动或点头都会改变整个听觉画面。

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纽约大学音乐技术项目副主任Agnieszka Roginska说:“你的大脑会利用所有这些信息,提取出不仅声音是什么、声源在哪里,还能感知到你周围的环境。”她也在研究空间真实感的声音。

你可能从来没有注意到你的录制音乐听起来空间感有多么糟糕,因为你从来没有听过不是这样做的录音。传统的音频技术可以捕捉和回放录制中的每一个音符、每一次低语和每一次沙沙声,但它无法重现原始声音复杂的方向性变化。(环绕声只能提供一个粗略的方向感,说明某个特定声音是从哪个方向传来的。)

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因此,我想邀请您参观迪士尼世界的“鬼屋”,那里拥有世界上最先进的3D音响系统之一。这项技术基于Brandenburg实验室的工作,它通过间隔几英尺的扬声器环绕着一群听众。每个扬声器都发出略有不同的声音版本,声学上重现了录制时的方向相关环境。或者,去奥地利布雷根茨音乐节(Bregenzer Festspiele)看看,那里的一个系统在6800个座位的露天场馆周围布满了800多个扬声器,以一种让每个人都置身于现场的方式播放歌剧音乐。“你坐在外面,但听起来就像你在音乐厅里占有绝佳座位一样,”Brandenburg说。观众甚至能听到声音随着表演者在舞台上来回移动而跟随着他们。

一个家庭版本最早可能在明年就可以买到,价格约为20万美元。对我来说不太可能,除非我和唐纳德·特朗普同住。

所以,下一个巨大的音质飞跃就在那里,但价格已经飙升到1万多美元——即使我有钱,我也只能坐在客厅的沙发上才能听到。我想知道的是:我什么时候才能用一个便携式播放器和耳机来享受它?

Brandenburg无法在耳机上获得与房间里一堆扬声器一样的效果。Roginska带来了更好的消息。她的团队一直在开发数学模型,研究不同的耳朵如何过滤来自不同方向的不同声音。有了这些知识,团队就可以为耳机构建过滤方案,使录音听起来就像在真实世界中一样。我什么时候能买到这项技术?Roginska建议我问问Sennheiser耳机公司位于加州帕洛阿尔托研究实验室的音频科学家Veronique Larcher。我做到了,但Larcher在记录上什么也没告诉我。我认为这是一个好兆头。公司只有在认为自己可能真的知道如何实现某件事时才会守口如瓶。

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与此同时,Roginska的团队已经将他们的技术应用到一个名为AudioMaps的3D音频软件程序中,该程序利用一些移动设备上的陀螺仪传感器来确定设备指向的方向。例如,如果你正在听纽约市的音频导览,你只需将你的iWhatever指向帝国大厦,旁白听起来就会像是真的从大楼里发出的。

要是我有一部iPhone,而且我从来不去景点猎奇。然而,我感觉很奇怪地确信,就在不久的将来,David H. Freedman空间定制耳机将会问世,用于收听即将装满我口袋音乐播放器的超高保真、面向对象压缩音乐文件。

嘿,这又不是技术第一次让我失望。

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