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Como funciona o som surround virtual

A maioria das pessoas já teve a experiência de sentar em uma sala muito silenciosa, como uma sala de aula durante uma prova, e ter o silêncio quebrado por um ruído inesperado, como um troco caindo do bolso de alguém. Normalmente, as pessoas viram imediatamente suas cabeças em direção à fonte do som. Virar-se para o som parece quase instintivo – em um instante, seu cérebro determina a localização do som. Isso geralmente é verdade, mesmo que você só possa ouvir em um ouvido.

A capacidade de uma pessoa de identificar a localização de um som vem da análise do cérebro dos atributos do som. Um atributo tem a ver com a diferença entre o som que seu ouvido direito ouve e o som que seu ouvido esquerdo ouve. Outra tem a ver com as interações entre as ondas sonoras e sua cabeça e corpo. Juntos, esses são os sinais auditivos que o cérebro usa para descobrir de onde veio um som.

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Imagine que as moedas em nosso silencioso exemplo de sala de aula caiam no chão em algum lugar à sua direita. Como o som viaja como ondas físicas pelo ar – um processo que leva tempo – ele chega ao ouvido direito uma fração de segundo antes de chegar ao esquerdo. Além disso, o som é um pouco mais baixo quando chega ao ouvido esquerdo. Essa redução de volume ocorre devido à dissipação natural da onda sonora e porque sua cabeça absorve e reflete um pouco do som. A diferença de volume entre as orelhas esquerda e direita é o diferença de nível interaural (ILD). O atraso é o diferença de tempo interaural (ITD).

As diferenças de tempo e nível dão ao seu cérebro uma ideia clara se um som veio da sua esquerda ou da sua direita. No entanto, essas diferenças contêm menos informações sobre se o som veio de cima ou de baixo. Isso ocorre porque alterar a elevação de um som afeta o caminho que ele percorre para chegar ao seu ouvido, mas não afeta a diferença entre o que você ouve nos ouvidos esquerdo e direito. Além disso, pode ser difícil descobrir se um som está vindo da sua frente ou de trás se você estiver contando apenas com as diferenças de tempo e nível. Isso ocorre porque, em alguns casos, esses sons podem produzir ILDs e ITDs idênticos. Mesmo que os sons venham de um local diferente, o diferenças no que seus ouvidos ouvem ainda são os mesmos. Os ILDs e ITDs são idênticos em uma área em forma de cone que se estende para fora de sua orelha conhecida como cone de confusão.

ILDs e ITDs exigem que as pessoas sejam capazes de ouvir em ambos os ouvidos, mas as pessoas que não podem ouvir em um ouvido ainda podem frequentemente determinar a fonte do som. Isso ocorre porque o cérebro pode usar o reflexo do som nas superfícies de um ouvido para tentar localizar a origem do som.

Quando uma onda sonora atinge o corpo de uma pessoa, ela se reflete na cabeça e nos ombros da pessoa. Ele também reflete na superfície curva do ouvido externo da pessoa. Cada uma dessas reflexões faz mudanças sutis na onda sonora. As ondas refletivas interferem umas nas outras, fazendo com que partes da onda fiquem maiores ou menores, alterando o volume ou a qualidade do som. Essas mudanças são conhecidas como funções de transferência relacionadas à cabeça (HRTFs). Ao contrário de ILDs e ITDs, a elevação do som, ou o ângulo em que atinge seus ouvidos de cima ou de baixo, afeta seus reflexos nas superfícies do corpo. Os reflexos também são diferentes dependendo se o som vem da frente ou de trás do seu corpo.

Os HRTFs têm um efeito sutil, mas complexo, no formato da onda. O cérebro interpreta essas diferenças na forma da onda, usando-as para encontrar a origem do som. Veremos como os pesquisadores estudaram esse fenômeno e o usaram para criar sistemas virtuais de som surround na próxima seção.

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reverent-aryabhata

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