空間音頻≠真實現場 聲卡的終極形态其實是顯卡

　　前段時間的蘋果開發者大會上，蘋果公司為AirPods Pro公布了全新“空間音頻”功能，并稱該空間音頻功能支持5.1/7. 1 音源和杜比音效，且能通過内置的陀螺儀感應頭部的移動，來實時跟蹤和同步各個方向的聲場。

　　空間音頻對于多數人來說并不是一個陌生的東西，其基礎就是源于模拟7.1聲道的電競耳機。随着fps遊戲引燃了電競市場“聽音辨位”這一需求，通過算法帶來更位置感的聲音算法技術也越來越受到耳機廠商們的重視。随着市場逐漸飽和，廠商們又開始在新的方向上尋求突破，比如蘋果這次更新的空間音頻就是通過陀螺儀将聲場鎖死的方式，通過算法為用戶改變聲場方位感。然而這種通過直接渲染輸出聲音的方式真的是我們追求的真實現場的臨場感嗎?筆者的答案是否定的。

　　空間音頻≠真實現場

　　作為一個的PUBG鹹魚玩家，筆者深知模拟真實的臨場感對玩家的重要性。蘋果把空間音頻功能的重心放在“頭部追蹤+鎖聲場”上。從聽感的角度來說，隻要人頭位置不變，該功能的效果等于不存在。在人頭位置不變時，開啟這項功能帶來的音質改變類似EQ效果，至于對音質的影響是正面還是負面也很難有定論。因此，AirPods Pro音質會提升這件事情顯然隻是炒作，信他個鬼。

　　反觀該功能的實際應用，空間音頻這項功能真的有意義嗎?玩遊戲時1s不盯着屏幕都有可能暴斃、看電影的時候轉頭也有可能錯過場景。更糟糕的是，如果開啟空間音頻，用戶在玩遊戲的時候一旦頭部方向不正甚至會直接導緻方向感出現問題，可見其很有可能帶來成事不足、敗事有餘的體驗。

　　再者說，讓觀看畫面的用戶頭部轉動，手機、電腦端的畫面并不是像VR遊戲那樣随着人體轉動而變化的。這種體驗就好比井底之蛙，即使換個角度能聽到其他方的聲音，卻也隻能看到一成不變的畫面，這與真實的臨場感是背道而馳的。

　　如何獲得真實的臨場感?這還要從人耳聲源定位開始說起

　　人耳朵分辨聲音的方向的方式主要分為兩類，一類是聲音到兩耳朵的時間差、一類是聲音到耳朵的音量差。

　　低頻段的聲波(20-1.5kHz)波長大于一般人頭的直徑，因此人在聽到這個頻段的聲音時兩耳感受到的音量是差不多的。在這個頻段區間内，聽覺中樞依據兩耳聲波的相位差來計算聲源位置，從而給人腦遞出方向信号。

　　高于2kHz的中高頻聲音的波長較低，無法繞過人頭抵達對側耳朵。這導緻該聲波在穿過人頭部時強度會有所衰減，使人的兩耳聽起來聲音不一樣大。人耳通過大小不同的音量差可以的識别聲音的方位，并給人腦遞出方向信号。

　　同時，因為每個人的身材、頭部大小、耳朵形狀等生理因素，每個人的大腦會自行學習和适應。這意味着算法必須要因人而異，如果不能将每個人獨有的生理因素計算在内，其效果也很難得到保障。

　　除了人耳對聲源的定位，還有空間中的聲音還會受回聲、混響和擴散的影響

　　回聲：

　　聲源發出的聲波會向各個方向傳播，有些聲波會直接達到人耳，也就是我們所說的直達聲。除此之外，還有一些聲音會接觸到牆壁、地面等物質結構上被在此發射，形成一個二次、三次甚至更多次的聲源。如果這些反射聲的延時相距直達聲50ms以上，則稱之為回聲。要知道的值，在聲音從左耳至右耳貫穿人頭時，兩耳聽到聲音的時間差在10us時即可被分辨。可見想要實現真實的臨場感，回聲相關的計算是必不可少的。

　　混響：

　　聲源在發出聲音後，聲音會在當前環境中的物質結構碰撞并反射。原聲消失後，空間中仍然可以聽到的聲音就是混響，一般出現在房間内。混響是在電影、音樂、遊戲中常見的聲音渲染效果。

　　擴散：

　　當聲波撞擊凸凹不平或呈球面狀的表面時，聲音會向物體内部分散或被擴散。擴散常用于用來減弱聲音的反射，其受物體材料、形狀、表面粗糙度、密度分布等影響較大，很多遊戲内的聲音聽起來假的一部分原因，就是因為它們沒有重視聲音擴散的效果計算。

　　從人耳的聲源定位，到回聲、混響、擴散對聲音的影響，可見想要實現完美的真實臨場感，通過空間建模、将現實中影響聲音的因素計算在内是必須的。如果聲卡中能夠出現類似顯卡的“光線追蹤”，讓聲卡能夠實現“聲音路徑追蹤”。如果有了追蹤聲音路徑的技術，無論是模拟音樂現場、電影、遊戲還是任何三次元中可能存在的音頻，它都可以實現如同真實回放。這也是為什麼筆者在标題中會說：聲卡的形态其實是顯卡。

　　當前主流顯卡的算力拿來計算聲音的效果是夠的，但是聲音相關的技術算法還沒有到位。至于未來會不會實現以及實際價值，隻看有沒有大廠願意投錢去做這個事情了。沒準哪天英偉達高管開始燒HiFi或VR的時候意識到這個問題，就把它做了呢~

　　寫在最後

　　想要提升音質、帶來真實的現場感，耳機産品面臨的問題并非在于聲場的方向上，而是在與耳機本身無法适應每個人獨有的體态特征導緻的差異化聽感。想要解決它，隻需像顯卡一樣針對個人體态特征建模似乎才是正确的手段。至于期待AirPods Pro的“空間音頻”能給你帶來如同身臨其境聽音體驗的朋友，我勸你還是省省吧!有這錢，還是買HiFi耳機香一些。