3D音效就是用揚(yáng)聲器仿造出似乎存在但是虛構(gòu)的聲音。例如揚(yáng)聲器仿造頭頂上有一架飛機(jī)從左至右飛過，你閉上眼睛聽，就會(huì)感覺到頭頂真的有一架飛機(jī)從左至右飛過。這就是3D音效。隨著科技的進(jìn)步，3D音效在日常的娛樂生活中扮演著越來越重要的作用。近期，微軟申請(qǐng)了一項(xiàng)3D音響系統(tǒng)，使用戶無論坐在或站在何地，都能感受到優(yōu)美的3D音效。3D音效技術(shù)如此迅猛的發(fā)展離不開各大廠家的支持，同時(shí)也離不開以前一些技術(shù)的積累。在3D音效技術(shù)產(chǎn)生之前，已經(jīng)存在多種聲音表現(xiàn)的方法了，但這些方法的主要目的都是為了更好地再現(xiàn)音場(chǎng)。

　　音效技術(shù)的發(fā)展

　　1、單聲道（Mono）

　　所謂的單聲道就是聲音由一只音箱產(chǎn)生的效果，聽眾可以很明顯地聽出聲音的來源就是音箱所擺放的位置，其本身的表現(xiàn)力較為平淡。

　　2、立體聲（Stereo）

　　立體聲系統(tǒng)需要一對(duì)音箱來完成任務(wù)，它通過調(diào)整系統(tǒng)中兩只音箱發(fā)出聲音的大小，讓我們誤認(rèn)為聲源來自兩只音箱之間直線段中的任意位置。特別是當(dāng)使用耳機(jī)的時(shí)候，由于左右兩邊的聲音串音情況很少發(fā)生，所以聲音的定位比較準(zhǔn)確；再加上比較真實(shí)的音場(chǎng)感覺，使它能夠帶給我們比單聲道真實(shí)許多的表現(xiàn)力。

　　3、增強(qiáng)立體聲（Extended stereo）

　　這種技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)立體聲的一種延續(xù)，通過某種算法對(duì)兩只音箱系統(tǒng)中的聲音進(jìn)行處理后，過去只能反映兩只音箱連線間的聲源位置被擴(kuò)展到了其延長(zhǎng)線上。這對(duì)于當(dāng)兩支音箱放置相距較近的情況有很大幫助。

　　4、四聲道（Quadraphonics）

　　實(shí)際上這也是對(duì)基本的立體聲概念進(jìn)行的擴(kuò)展，它需要的音箱數(shù)目是四只。這樣的安排可以表達(dá)在四個(gè)音箱擺布所構(gòu)成的矩形邊上的聲源位置。雖然這已經(jīng)很類似我們需要的定位音場(chǎng)的需要，不過實(shí)際上這和真正的3D聲音效果是有區(qū)別的。

　　5、環(huán)繞立體聲（Surround-Sound）

　　還是基于立體聲的概念，它在標(biāo)準(zhǔn)的四聲道系統(tǒng)中在聽眾正面增加一只音箱來覆蓋四只衛(wèi)星音箱所包圍的范圍內(nèi)的聲音定位。這就是5聲道系統(tǒng)，甚至為了有更好的低音域表現(xiàn)力，還有人單獨(dú)再放置一個(gè)低音單元，也就是俗稱的5.1系統(tǒng)。

　　如果需要更加定位聲音的通路，你甚至可以在聽眾的上方、下方來放置音箱，得到從上面和下面?zhèn)鱽砺曇舻男Ч?。這些所有的效果很大程度上都是通過實(shí)際音箱的擺放位置來實(shí)現(xiàn)的。

　　不過以上的音箱設(shè)置方式只讓我們覺得置身其中，卻沒有辦法找出準(zhǔn)確方位來。于是3D音效閃亮登場(chǎng)了。

　　3D音效的理論

　　1、進(jìn)入雙聲道技術(shù)（binaural）

　　在單個(gè)音箱系統(tǒng)中，聲音的來源總是一個(gè)位置，我們一下子就能確定它的位置，而過去的多音箱系統(tǒng)，則靠同時(shí)從不同位置產(chǎn)生聲音，欺騙大腦對(duì)聲音位置的辨識(shí)?，F(xiàn)在雙聲道系統(tǒng)則通過兩個(gè)不同的信號(hào)來處理聲音，讓兩只耳朵分別接受，并誤當(dāng)作它就是從同一個(gè)位置發(fā)來的到達(dá)兩個(gè)耳朵的不同信號(hào)，從而確定出聲音的位置。顯然這和立體聲是有本質(zhì)區(qū)別的。和立體聲不同，當(dāng)兩個(gè)外部音箱被用來傳送雙聲道效果的時(shí)候，聲音必須分別傳送到特定的耳朵里，而不是像立體聲那樣讓兩只音箱的聲音都同時(shí)到兩個(gè)耳朵。這之間的差異就是兩者間聲音定位準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵因素。

　　由兩只音箱來產(chǎn)生一個(gè)真3D音效是非常困難的。首先，這樣的位置效果容易因聽眾位置的不同而大打折扣；其次，聽眾探明兩支音箱的準(zhǔn)確位置后，會(huì)對(duì)兩股聲音流所產(chǎn)生的位置識(shí)別感產(chǎn)生抵觸情緒。

　　成功的從外部聲源傳送能夠準(zhǔn)確表達(dá)聲音方位的系統(tǒng)是采用4只音箱的配置，但很不幸即使采用了4只音箱，也很少有系統(tǒng)是真的在用4路3D聲音，并且采用4路串音消除技術(shù)。絕大多數(shù)系統(tǒng)都是使用兩路獨(dú)立的雙聲道設(shè)計(jì)，然后用立體聲來混合前置和后置音箱的發(fā)聲狀況。更有甚者是只在前置音箱采用了真3D音效，而其他部分都用傳統(tǒng)4聲道或環(huán)繞立體聲加以混合。

　　2、我們的大腦是如何判斷聲源方位的呢？

　　當(dāng)一個(gè)聲音位于聽眾身體一側(cè)的時(shí)候，距離更近這一邊的耳朵能夠聽到更大的聲音，而且可以提前一點(diǎn)聽到。這種差別在聲學(xué)方面有兩個(gè)術(shù)語IAD（Inter-aural Amplitude Difference）和ITD（Inter-aural Time Difference）來加以說明。大腦就是依靠這兩個(gè)細(xì)微的差別來確定聲音的位置。

　　耳朵的固有形狀實(shí)際上會(huì)增強(qiáng)或削弱不同的聲音頻率。依靠聲音位置的不同，外耳首先負(fù)責(zé)解決前后方向的不同，因?yàn)槎涠际浅暗?，自然前面的聲音?huì)大些，而后面的就會(huì)小些了。而且由于外耳的形狀上下也不對(duì)稱，還可以借此來確定聲音的高度。

　　聲音在環(huán)境方面的效果不但對(duì)我們確定所處環(huán)境類型有很重要的提示，而且反射效果也幫助我們的大腦來判斷聲音的距離。另外，聲音被環(huán)境中建筑物等的反射和吸收，比如像墻、門等等也提供給大腦一個(gè)重要的位置信息，所有這些因素都需要被考慮，如果我們要完整地再現(xiàn)一個(gè)3D Audio 效果。不過要明白，這些效果有的是由人自己的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生而另外的則由外部結(jié)構(gòu)和環(huán)境所產(chǎn)生呢。

　?。?）由人體自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果

　　在1927年，一個(gè)叫做W?Bartlett Jones的人利用一個(gè)帶有麥克風(fēng)以及內(nèi)耳通道的人頭部模型來錄音。當(dāng)這個(gè)頭被使用的時(shí)候，它的結(jié)構(gòu)影響到了聲音，用這種簡(jiǎn)單的方法，人自身的結(jié)構(gòu)對(duì)聲音的影響被紀(jì)錄了下來?？窟@種方法，當(dāng)聲音后來回放時(shí)，經(jīng)由耳機(jī)讓聽眾體驗(yàn)到非常逼真的3D聲效。

　　雖然現(xiàn)在已經(jīng)看不到這種技術(shù)的使用，但用人造頭部模型來從事人對(duì)聲音的反應(yīng)方面的研究卻依然在延續(xù)。

　　除去了前面我們所說的IAD和ITD,我們要接觸到的的判斷聲音方位的技術(shù)是HRTF,簡(jiǎn)單說這就是個(gè)頭部反應(yīng)傳送函數(shù)（Head-Response Transfer Function）。要具體點(diǎn)呢，可以分成幾個(gè)主要的步驟來描述其功用。

　　步：制作一個(gè)頭部模型并安裝一支麥克風(fēng)到耳膜的位置；

　　第二步：從固定的位置發(fā)出一些聲音；

　　第三步：分析從麥克風(fēng)中得到聲音并得出被模型所改變的具體數(shù)據(jù)；

　　第四步：設(shè)計(jì)一個(gè)音頻過濾器來模仿那個(gè)效果；

　　第五步：當(dāng)你需要模仿某個(gè)位置所發(fā)出的聲音的時(shí)候就使用上述過濾器來模仿即可。

　　HRTF這個(gè)概念確實(shí)為我們實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的定位帶來了無限的好處，但實(shí)際生活中這個(gè)數(shù)據(jù)是變化多端的，畢竟每個(gè)人的頭部和耳朵的大小形狀都不完全相同。事實(shí)上，目前成功地設(shè)置HRTF都是一種提供給大多數(shù)人的近似值。這也就是為什么這里有這么多不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)它的原因了。

　?。?）靠外部環(huán)境產(chǎn)生的效果

　　當(dāng)一個(gè)聲音被產(chǎn)生，聽眾首先聽到直接傳送過來的聲波，很短的時(shí)間間隔以后，一些經(jīng)過折射或反射的聲波會(huì)又傳入聽眾的耳膜。根據(jù)時(shí)間兩者之間的響度差別等等數(shù)據(jù)給了我們關(guān)于聲源距離的線索。當(dāng)反射次數(shù)過多，大腦會(huì)把后到的信號(hào)和前面的處理信號(hào)當(dāng)成兩個(gè)不同的信號(hào)，這就是我們常遇到的回聲效果了。

　　這里有4種不同的方法可以混合回響成雙聲道效果。種方法是對(duì)每一個(gè)反射聲源位置單獨(dú)使用HRTF技術(shù)。比較不幸，這種效果的實(shí)現(xiàn)需要相當(dāng)大的代價(jià)。第二種是平均多個(gè)位置的反射，然后得出一個(gè)相對(duì)位置，從這里應(yīng)用HRTF技術(shù)。第三種方法是把反射放在一邊不處理轉(zhuǎn)而使用標(biāo)準(zhǔn)立體聲或四聲道混合技術(shù)來處理。第四種方法和前面的做法差不多，但只使用一個(gè)被平均的反射聲源?，F(xiàn)在應(yīng)用多的方法是第二種，這時(shí)候只使用在在兩支音箱或耳機(jī)的系統(tǒng)中，而第三種則配合4聲道或環(huán)繞立體聲的狀況。

　　3.總結(jié)

　　3D音效定位的技術(shù)是HRTF,而ITD以及IAD等現(xiàn)象是我們能體會(huì)出聲音方位感產(chǎn)生的原因。而環(huán)境效果比如反射、阻塞等也有重要的作用。在實(shí)際處理中，我們都需要在HRTF的基礎(chǔ)上加入各種各樣的環(huán)境處理過程來更真實(shí)體現(xiàn)實(shí)際效果。

　　3D音效技術(shù)介紹

　　隨著Aureal和Creative先后推出了自己嶄新的音效技術(shù)A3D及EAX,"3D Sound"也變得愈加，現(xiàn)在就讓我們來了解一下時(shí)下熱門的幾種3D音效技術(shù)。

　　A3D技術(shù)

　　A3D是Aureal Semiconductor開發(fā)的一種嶄新的互動(dòng)3D定位音效技術(shù)，使用這一技術(shù)的軟件（特別是游戲）可以根據(jù)軟件中交互式的場(chǎng)境、聲源變化而輸出相應(yīng)變化的音效，產(chǎn)生圍繞聽者的極其逼真的3D定位音效，帶來真實(shí)的聽覺體驗(yàn)，而這一切只需通過一對(duì)普通的音箱或耳機(jī)就能實(shí)現(xiàn)。

　　A3D技術(shù)具體包含兩個(gè)部分：A3D Surround和A3D Interactive.A3D Surround這一技術(shù)在于"環(huán)繞",它允許只用兩只普通的音箱或一對(duì)耳機(jī)就能在環(huán)繞著聽者的三維空間中地定位聲源。A3D Surroun結(jié)合了諸如Dolby的ProLogic和AC-3這樣的環(huán)繞聲解碼技術(shù)，環(huán)繞聲解碼器通過兩個(gè)音箱創(chuàng)建一個(gè)由5組音頻流環(huán)繞而成聲場(chǎng)，即用兩個(gè)音箱就能體驗(yàn)到Dolby的五音箱環(huán)繞效果，這一技術(shù)被杜比實(shí)驗(yàn)室授予了"Virtual Dolby"的。 A3D Interactive這一技術(shù)在于"互動(dòng)",它能為互動(dòng)游戲及一些交互式的軟件應(yīng)用產(chǎn)生交互式的3D音效，營(yíng)造出非常真實(shí)互動(dòng)的3D聽覺環(huán)境。

　　A3D 的關(guān)鍵技術(shù)是基于一個(gè)叫 HRTF（Head-Related Transfer Function）的理論。通過Vortex芯片內(nèi)強(qiáng)大的HRTF過濾器處理后產(chǎn)生的音效，能使大腦定位聲源的3D方位。A3D 中還首次采用了美國(guó)國(guó)家航空及太空總署（NASA）開發(fā)的聲波追蹤（Wavetracing algorithms）技術(shù)。

　　EAX

　　面對(duì)A3D的挑戰(zhàn)，Creative Lab.這個(gè)曾建立"兼容Soundblaster"這一音頻規(guī)范的業(yè)界霸主，拿出了自己的技術(shù)"環(huán)境音效（Environment Audio）",環(huán)境音效是以創(chuàng)新的子公司E-mu為好萊塢開發(fā)的音頻及效果技術(shù)為基礎(chǔ)的一種音效技術(shù)，它憑借Soundblaster Live!/value的主芯片EMU10K1的強(qiáng)大聲音處理能力，實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)聲音的混響、變調(diào)、回聲及延時(shí)等3D音效。即使是用麥克風(fēng)輸入的聲音，也能實(shí)時(shí)地回放出經(jīng)過環(huán)境音效處理后的聲音。

　　環(huán)境音效擴(kuò)展集EAX,是一套公開的應(yīng)用程序接口（API），目的是讓游戲和軟件開發(fā)商在開發(fā)軟件時(shí)，通過EAX利用E-mu的環(huán)境建模技術(shù)（Environmental Modeling Technology）在游戲中預(yù)置好不同場(chǎng)境的不同音效參數(shù)，如大廳、水下、房?jī)?nèi)等，在進(jìn)行游戲時(shí)能方便地調(diào)用，辟如玩家在房?jī)?nèi)時(shí)，就會(huì)調(diào)用預(yù)置好的相應(yīng)的環(huán)境音效參數(shù)使聲音變得閉塞，而當(dāng)玩家來到大廳時(shí)，聲音又會(huì)變得空曠起來，從而實(shí)現(xiàn)逼真的環(huán)境音效。另外，對(duì)于支持A3D的游戲或軟件，EAX還可以通過DirectX間接調(diào)用A3D,同樣能實(shí)現(xiàn)逼真的互動(dòng)音效。

　　環(huán)境音效的主要是通過調(diào)節(jié)混響（Reverb）、合聲（Chorus）、原聲（Original Sound）的音頻參數(shù)以及利用多音箱輔助定位來構(gòu)造3D空間的。所以對(duì)于一些不支持EAX的游戲或普通的軟件、影片，玩家可以通過Live/Value自帶的混音臺(tái)（Mixer）來調(diào)節(jié)各項(xiàng)音頻參數(shù)，使音效與軟件的場(chǎng)景相匹配，也能達(dá)到的效果。不過無論如何，像PcWorks 4.1這樣的多音箱環(huán)繞系統(tǒng)都是必不可少的。

　　SRS

　　SRS（Sound Retrieval System 聲音補(bǔ)償系統(tǒng)）是SRS Labs Inc.推廣的一種三維實(shí)感技術(shù)。SRS認(rèn)為：普通立體聲的聆聽范圍很小，聽者須坐在與兩音箱成等腰三角形的地方，而且即使是多音箱的環(huán)繞立體聲，其每個(gè)音箱中放出的聲音的各個(gè)音元也只是平面的，垂直面上的聲音十分空洞。而經(jīng)過SRS處理后的聲音，其每個(gè)音元都是立體的，聽者無論在何種角度都能聽到極具三維感的聲音。

　　SRS的同樣是利用了HRTF.比起A3D和EAX,SRS出道較早，它廣泛應(yīng)用于電腦多媒體聲卡、音箱以及家庭影院中。而且對(duì)軟件無任何要求，只要經(jīng)SRS聲卡或SRS音箱回放出的聲音都極具三維空間感，特別是若將SRS與上面的A3D、EAX或Dolby接合起來（如Live/MX300+SRS音箱），那效果真的只能用"震撼"二字來形容了。

　　總的來說，這三種音效各有所長(zhǎng)：A3D勝在互動(dòng)，EAX羸在音效，而SRS的聲場(chǎng)寬廣飽滿，且能與其它3D音效相接合。