3D 聲效 — 如何重現聲音從四方八面而來的效果
3D 聲效與虛擬實景 (VR) — # 1
第一篇: 3D聲效體驗及傳統聲音定位技術
前言
在虛擬實景 (VR) 及360 影片的帶動下，3D 聲效在近年日漸普及。原因在於在虛擬空間內，傳統的雙聲道甚至環繞聲不足以真實地模擬實況。錯誤定位的聲音除了影響體驗外，亦有機會導致俗稱「暈機浪」的情況。現時3D聲效強大的地方在於不需要昂貴的設備，只需要一雙耳筒就能體驗得到效果。以下來我們將會深入講解這技術，了解目前的發展和局限。
P.S. 文中很多專有名詞的中文翻譯都不倫不類，建議讀者參考括弧內的英文。
體驗3D聲效
在正式開始講解之前，先讓各位體驗一下3D聲效。請戴上耳筒，以下將會比較傳統雙聲道定位和3D聲效定位的分別。
3D聲效的定位效果亦可以應用在音樂錄音中。
當然其最大的優勢在於360影片及虛擬實景 (VR)中的應用
(請用 Chorme 瀏覽器或 Youtube App 配合耳筒觀看)
傳統聲音定位技術
在深入講解3D 聲效之前，先花少許時間回顧傳統聲音定位技術。傳統聲音定位技術主要分為 1. 單聲道 (Mono) 、 2. 雙聲道 (Stereo) 及 3. 環繞聲 (Surround Sound)。
單聲道 (Mono) — 單聲道為最基本的錄音技術，意指聲音只會錄在一條音軌上，在錄製時並沒有任何定位設計。聲音定位完全取決於使用者播放該音軌時的系統設置，如使用者將喇叭放在左邊，聲音就會從左邊來，反之亦然。
雙聲道 (Stereo) — 雙聲道錄音在90年代日漸普及，並成為現今最常見的格式，目前大部份錄音，無論在音樂或影片都使用此技術為主。雙聲道定位可以視為 1D 聲效，一般依靠左右聲道的音量比例來定位 (Amplitude panning)。如聲音來自左邊，左邊的喇叭或耳筒將會播放 100% 的音量，而右邊的耳筒或喇叭的音量會是 0。如聲音來自中間，左邊和右邊的喇叭或耳筒將會播放相同的音量。雙聲道錄音的定位原則上局限於聆聽者面前左右各 30度，共 60度的水平面，但用耳筒的話因耳筒的位置會伸展至 180度。(題外話，基於此理論，雙聲道的喇叭應放置在聆聽者的左右各 30度角的位置，有關喇叭設置及室內音效設計方面會在未來再作深入討論。)
除了音量以外，在雙聲道系統中，聲音可以靠延遲 (Delay) 來定位。根據哈斯效應 (Haas effect / Precedence effect)，如果左右聲道的聲音在非常接近但並非同時間發出，例如在23–35毫秒內，聆聽者並不會發現兩個聲音之間的延遲，而會感覺到的聲音位置的改變，並根據較早聽到的聲音來作定位。例如如果是右聲道的聲音延遲，聆聽者會先聽到左聲道的聲音，因此會感覺聲音來自左方。這技術在一般雙聲道錄音中並不常見，但在 3D 聲效中有重要作用。
環繞聲 (Surround Sound) — 環繞聲，有時稱環迴立體聲，是基於雙聲道理論擴展出來的技術。在傳統雙聲道上再加多個不同音源包圍聽眾，聽眾能感受到聲音從四方八面而來，由於聲音集中在水平面，因此可以視為2D聲效。這技術和雙聲道技術一樣，採用的是各個喇叭之間的音量比率來定位。常見的格式有5.1、7.1及9.1，前面的數字代表環繞聽眾的喇叭數量，後面的數字1代表低音喇叭數量。前者除了其中一個升到放置在聽眾正前方外，其餘將會左右平均分布，儘量包圍聽眾，下圖會展示各種格式的常見擺法。而因為低音並沒有方向性所以擺放的位置相對不重要。這技術主要用在電影上，而技術可謂是現代戲院的最低要求，不少音響公司亦有推出各種家用5.1系統。在40年代，迪士尼製作了第一套採用環迴立體聲的電影 — 幻想曲。但因為當時的技術成本太高，一直未能普及，直到70年代至80年代杜比實驗室(Dolby)及THX 開始對環繞聲進行格式化，這項技術才得以發展。
小結
過去幾十年，我們從單聲道走到環繞聲。這些技術我們一般稱為聲道為本 (Channel Based)。這技術最大的局限在於不同設置之間難以相容，例如5.1聲道的電影在7.1聲道系統播放並不能發揮7.1聲道的真正效果。而且這些傳統技術一般局限於水平面定 (沒有高低的分別)。下一篇我們將會講一下近年發展的聲音定位技術如何改善這些問題。
