Технология NSS от Lear позволит услышать объемный звук в наушниках

Китайская компания Lear начала свой путь как один из многих изготовителей кастомных внутриканальных мониторов, но быстро показала, что они готовы к любым инновациям и не боятся идти на эксперименты. Сложнейшее устройство их флагмана, гибридной модели Lear BD4.2 продемонстрировало это очень наглядно, но в компании решили, что им недостаточно экспериментов со звуком в рамках имеющихся уже наработок, и начали совершенно новый проект, амбициозно названный «Система естественного звука», или Natural Sound System.

Для начала необходимо сделать небольшое отступление в область психоакустики, это научная дисциплина, изучающая особенности восприятия звука человеком. Из этой интереснейшей области знаний нас интересует один вопрос — как человек отличает направление на источник звука (эта способность называется бинауральным эффектом). На данный момент открыто три механизма, с помощью которых человек способен это сделать.

1. Разница в амплитуде сигнала (громкости звука). Этот метод работает в основном для частот выше 1 КГц, поскольку для них длина волны меньше размера головы человека. То ухо, которое слышит звук громче — находится к нему ближе, и по разнице громкости мы определяем направление.
2. Разница в фазе сигнала. Нейроны, воспринимающие звук, способны определить сдвиг фазы звукового сигнала, вызванный разницей времени, за которое он доходит до каждого уха, в 10–15°, это соответствует точности определения около 10 мкс. Лучше всего этот механизм работает также на частотах около 1—4 КГц
3. Разница в спектре сигнала. Звук отражается от ушной раковины, головы и даже плеч, это вносит в спектр сигнала искажения, которые наш мозг также использует в роли источника информации о направлении сигнала (особенно в вертикальной плоскости). Этот механизм достаточно неточен, поскольку в отличие от многих животных, человек не обладает подвижными ушными раковинами, и для более точного определения направления мы вынуждены вращать головой.

Как понятно из изложенного выше, этот механизм у людей весьма несовершенен. Во-первых, мы очень плохо определяем направление на источник низкочастотных звуков. Во-вторых, наш мозг зачастую ошибается, например, в безэховой камере или в воде стандартные механизмы не работают. В-третьих, этот механизм не работает для звука в наушниках.

Все описанные выше способы определения направления основаны на том, что мы слышим звук сразу двумя ушами. Обычные стереозаписи создаются чаще всего для прослушивания в колонках, а в этом случае вы все равно слышите сигнал обоими ушами: левое ухо слышит и правую колонку, и наоборот. При прослушивании в наушниках каждое ухо слышит только свой сигнал, поэтому записи в наушниках часто звучат не так объемно и естественно, как в колонках.

Есть несколько способов решения данной проблемы, например, специальные алгоритмы кроссфида, «подмешивающие» в каждый канал звук из соседнего, зачастую с фазовой задержкой. Есть и программные реализации, и аппаратные, но они обычно не дают естественный результат (я как-то писал про одну из лучших программных реализаций этого алгоритма).

Еще один способ решения данной проблемы — появляющиеся в последнее время бинауральные записи, сделанные специально для наушников. Для создания подобных записей используют муляж человеческой головы, с установленными в «ушах» микрофонами. Это дает запись, приближенную к тому, что мы слышим, и при прослушивании таких записей на наушниках мы слышим очень реалистичный объем. Один из самых ярких альбомов подобного рода, выпущенных в последнее время, это Dr. Chesky's Sensational, Fantastic, And Simply Amazing Binaural Sound Show. Проблема в том, что таких записей не так много, да и слушать знакомую музыку с объемом тоже хочется.

Поэтому в Lear решили реализовать свой вариант решения этой проблемы, так родилась технология Natural Sound System или NSS. В данном случае задачу «подмешивания» сигнала берут на себя наушники. В первом прототипе наушников от Lear используются по два излучателя в каждом ухе, один отыгрывает основной сигнал, а второй более тихо и с определенной задержкой играет сигнал противоположного канала. Я сейчас немного утрирую технологию, она сложнее, и Lear не раскрывает подробностей реализации. Чтоб продемонстрировать, как это работает, в Lear сделали демонстрационную бинауральную запись (включите субтитры для просмотра перевода). Запись позволяет собственными ушами услышать, хоть далеко и не в полную силу, на что способна технология. Четко слышно, как запись c NSS дает эффект звука, вынесенного «вперед» за пределы головы.

Чтоб собрать денег на разработку первого прототипа наушников с поддержкой NSS в Lear решили использовать краудфандинг. В компании поставили перед собой цель собрать минимум 500 000 гонконгских долларов (чуть меньше 65 000 долларов США) и предлагают всем желающим поддержать их проект, предзаказав первые в мире наушники с этой технологией. Наушники стоят весьма недорого, их цена с доставкой по миру — меньше 160 долларов, но при этом они очень неплохо выглядят, а с учетом наличия NSS — более чем интересны. Наушники будут оснащаться сменным кабелем и будут обладать функцией гарнитуры. NSS же можно будет включать и выключать простым нажатием кнопки на их пульте.

Поддержать проект можно на специально созданном для него сайте.

В зависимости от того, будет ли прототип наушников с NSS пользоваться успехом, в компании примут решение о выпуске других моделей с этой технологией и ее лицензировании.

До конца компании осталось еще больше 20 дней, и это, пожалуй, первый проект, за успехом которого я буду с нетерпением следить.