什么是空间音频？
- 出处：https://blog.native-instruments.com/what-is-spatial-audio/
- 作者：Ian Stewart
- 编译：梅古丽爱
近年来，空间音频成为了音乐混音领域讨论最前沿概念，THX® Spatial Audio、Dolby Atmos、Sony、Sennheiser等公司都提供了各自的空间音频解决方案（虽然这些方案都有所妥协）。
现如今，只需一副头戴式耳机，以及一款像Logic Pro、Studio One这样的音频工作站，你便能够着手进行沉浸式音频混音了。
点击THX® Spatial Creator，查看这款由Plugin Alliance和THX共同推出的全新沉浸式音频制作插件。是的，这个THX就是你最熟悉的那个THX，那个出现在今年为纪念上映四十周年而重映的《星球大战3：绝地归来》中的THX。使用THX Spatial Creator，你可以轻松制作针对耳机而定制的沉浸式音频混音作品。得益于THX Spatial Audio的核心技术，THX Spatial Creator能够兼容立体声音频，并适用于所有主流的DAW。
在这篇文章中，我们将探寻沉浸式音频的概念，并学习如何在音乐制作中运用空间音频技术以创造独特的听觉体验。配合THX Spatial Creator插件阅读此教程效果更佳。
什么是沉浸式音频？
沉浸式音频，也被称作空间音频、3D音频或360度环绕声。它是呈现声音的一种方式，无论是用于音乐、电影、游戏、播客、有声读物还是其他种种，其效果都会比传统的立体声音频更具沉浸感。换句话说，身处真实世界的你能够听到来自四面八方的声音，而沉浸式音频便是在模拟这种来自前方、后方、两侧甚至下方的真实听觉体验。自20世纪50年代起，不同类型的沉浸式音频格式便开始尝试在不同程度上复现真实世界中声音的这种全方位性质，并取得了不同程度的成功。
近几年来，随着新技术的出现与发展，人们再度燃起了探索沉浸式音频的兴趣。如今，你可以通过一些工具，让你能够仅通过自己的耳机，便制作出极其真实的沉浸式音频声景。在学习探索这些工具与技术之前，我们需要先了解一下沉浸式音频格式多年来的发展历程。
多声道音频发展简史
让我们回到音频技术发展初期，那是属于单声道的时代。你一定听过托马斯·阿尔瓦·爱迪生将《玛丽有只小羊羔》通过第一台留声机播放出来的故事。从技术角度来讲，“单声道”指的是单条音频信号通道，其由单个扬声器所播放。不过在现如今的语境下，单声道更有可能是由错觉而感受到的单个声音信号源。当两个扬声器播放相同的音频信号时，就会让你产生单声道的听觉体验——也就是在立体声系统上创造出声音来自一个不存在的中央扬声器的错觉。如果你使用耳机进行聆听的话，你会感觉到声音是从你的脑袋里发出的。
单声道的繁荣发展一直持续到1931年。彼时，受到与妻子前往电影院观影的启发，全能型天才艾伦·布鲁姆莱茵（Alan Blumlein）无意间发明了立体声技术。随后，艾伦还发明了大量与之相关的技术，其中许多技术直至今天仍在使用。
在音频发展史中你可以发现这样一个有趣的现象——沉浸式音频的发展与电影技术进步息息相关。立体声技术使得你能够将声音定位在一对扬声器间的任何位置，通过技术手段有时甚至能够让你感受到声音出现在扬声器的前方或后方。
通过改变声音信号输入左右扬声器的量，你便能够创造出声音是从扬声器之间任何位置所发出的错觉体验。如果输入左右扬声器的信号电平是相等的，那么就能创造出声音从中间发出的听觉体验。通过一些高级技术处理，你甚至能够将你的声音“移动”到左右扬声器的外侧。
立体声技术用了足足30年的时间才在家用领域普及开来。不过有了从单声道发展到立体声的经验，环绕声技术很快便在20世纪50年代发展了起来。最初是四声道技术：除却前方一对立体声扬声器外，在听众后方两侧约5°的位置再放置一对扬声器。如果你惊叹于居然能够通过黑胶唱片上的单条沟槽播放出立体声，这不算什么——通过特制的接收器与解码器，在四声道技术的“鼎盛时期”你甚至能在家中通过黑胶唱片感受到四声道的听觉体验。
还记得刚刚提到的电影技术与音频发展之间的联系吗？正是1979年由弗朗西斯·福特·科波拉导演的《现代启示录》这部经典影片，推动了音频技术由四声道转变为5.1与7.1等基于声道的环绕声格式。这些音频格式在上世纪70年代末成为了行业标准，并一直沿用至2010年前后。同样在电影技术发展的推动力下，皮克斯动画工作室在其2012年的影片《勇敢传说》中开创性地采用了杜比全景声技术；这项音频技术将环绕声推向了新的高峰，其为音频领域引入了顶部声道和基于对象的动态音频等技术概念。
电影中的THX
1983年，乔治·卢卡斯为《星球大战3：绝地归来》制定了THX认证（Tomlinson Holman Experiment）。这是一套由汤姆林森·霍尔曼所开发，用于影院认证的的音频技术与标准。通过THX®认证的影院，其音响效果能够尽可能接近电影音频制作团队在混音时所听到的效果。THX认证包含可接受的背景噪音水平、声学处理、频率响应以及房间混响时间等标准的检验。
在这篇文章中，我们只能如浮光掠影般将这些历史一带而过。如果你对这方面感兴趣的话，可以点击阅读《Sonic Imaging: A Brief History》这篇相关深度文章。接下来，我们将继续探寻另一种尚未涉及的沉浸式音频聆听方式：双耳声（binaural sound）。
什么是双耳声？
双耳声，指的是仅通过一副普通的耳机，便能够体验沉浸式音频的一种方式。THX Spatial Audio在双耳声制作领域钻研多年，是THX Spatial Creator插件（现已在Plugin Alliance在线市场上推出）背后的技术驱动力。人们已经花费了几十年去研究双耳声的相关课题。介于该课题的复杂性，本博客今天不会涉及过深，但我们可以了解一些双耳声的关键工作原理。
双耳声的基本概念其实很简单：既然人只有两只耳朵，那么我们不应该能够只使用两个声道，便可以体验来自任何方向的声音吗？这样的话，我们是否便可以不必依赖像5.1或是9.1.4这样设置复杂的系统了？事实上，我们是可以这样理解的；但要实现我们的愿景，还有一些重要的因素需要考虑进来。首先，人类是如何判断声音是从上方还是后方传来的呢？该因素很大程度上与所谓的“头相关传输函数（HRTF）”相关联。你可以将HRTF理解为描述“声音在到达鼓膜前，你的头部和耳朵对声音做了什么？”的一种花哨说法。
人类定位声音的方式涉及如下几个因素：首先，你的耳朵之间是有间距的。所以当声音从一侧传来时，由于音速的存在，其到达两只耳朵的时刻会有时间差。其次，某些高频在穿过你的头部时会被阻隔，此时与声源相反的那只耳朵所接收到的音频信息就会有所缺失。最后，你的外耳或者说是耳廓的形状也会对不同方向传来的声音进行反射、吸收和过滤，从而影响你的听觉。
影响你如何感知声源方向与整体环境的另一个因素是真实空间内的声学反射。每个物理空间都有自己独特的声学“指纹”，人类可以通过它来“翻译”整体空间的大小、形状，以及声源在空间中的位置。将上面我们提到的所有这些主要因素与世界上最最复杂的音频信号处理器——大脑——相结合，你便可以仅通过两只耳朵，就能够准确定位来自任何方向的声音，并推断出声音所在空间的许多相关信息。
如何在耳机中制作空间音频？
也许，最真实的双耳声制作方式便是直接进行录制工作。事实上，你可以在市面上购买到一些小型麦克风，它们能够像耳塞一样戴在耳朵里，你可以用它们来录制周围的声音。由于这种麦克风置于头部两侧的耳朵中，所以录音素材对你自己来说应该是非常拟真的。如果我们忽略每个人头部与耳部的差异，那么像这样录制出的音频内容其实已经足以向其他听众传递足够的真实感。下面的视频向你展示了YouTube频道The Sound Traveler创作的相关视频，听听看其中的音频会带给你怎样的听觉感受。
尽管人类感知声音方位的方式很有趣，但我们并不能在多轨混音创作场景中直接应用这种原理。但是，想象一下，如果有一个符合人类听觉感知的通用模型（HRTF），且该模型可以适用于任意虚拟的空间中会是怎样一番光景。这将让你能够在3D空间中自由设定声源方位，且其他人也可以用自己的耳机体验到你的制作效果。是的，THX做到了，通过THX Spatial Creator插件，我们能够赋予创作者这种关乎于空间的制作能力。
你可以使用任何耳机或耳塞聆听下面的最新THX宣传片，感受THX的空间音频效果。如果你从未了解过相关资讯，我强烈推荐你去看看卢卡斯影业发明THX Deep Note的故事，点击链接查看我个人最喜欢的故事之一。
什么是THX Spatial Creator？
THX Spatial Creator是一款空间处理效果器，其通过将精心选择的HRTF模型与高质量的房间反射引擎（沉浸式混响）相结合，让使用者拥有能够在虚拟空间中自由选择声源方位的能力。与所有其他双耳声音频内容一样，THX Spatial Creator所制作的音频内容在耳机中的体验是最佳的；但通过运用你的经验、技术与灵感，你亦可在传统立体声回放系统上感受到空间效果的魅力。自然，换句话来说一些3D元素只能通过耳机体验到。
THX Spatial Creator界面
如何将THX Spatial Creator运用于混音中
使用THX Spatial Creator进行混音时没有什么繁文缛节，或是绝对正确的方式方法；只需记住一条你便学会了它的使用方法：它是一款极具创意的灵感工具。你可以这样理解使用它的场景：我们一般不会对混音中的每个元素都应用失真、合唱或者颤音效果，因为大部分情况下这样的处理方式并不会产生好的效果。事实上，只在少数特殊元素，或是一些悦耳的部分上应用空间处理效果，可能会让你的混音更加令人印象深刻。
让我以Hayward的《Where You Belong》的混音工程来作示例，我将向你展示我是如何在该工程中运用空间处理效果的。在开始之前，我们还有两点注意事项：
1.如何身边有耳机的话，建议使用耳机进行聆听。我们的素材示例可以在正常的扬声器上播放，但一些位于你后方或上方的元素在耳机中会更易被感知到。
2.THX Spatial Creator被设计为一款单声道输入/立体声输出的插件。所以如果你的音频素材是立体声的话（如合成器，或是添加混响、乒乓延迟等效果的素材），你需要谨慎处理它们。我们将在下文的实践过程中分享一些技巧以应对这种情况，不过提前知晓总是好的。
1.跳脱传统声像思维
无需多言，空间音频最基本的技巧必然是将声音置于通过传统声像调节所无法到达的位置。也许我们不太会对混音中的一些关键元素做这样的处理，譬如主唱或贝斯；不过我们可以将一些辅助性的打击乐放在你的身后，将一些伴奏吉他放在前方偏上的角落中，亦或是将一些合成器点缀的装饰音放在头顶。将这些点缀元素在三维空间中铺陈开来会使歌曲更具包裹感。你可以在下方的两条音频示例中听到进行空间处理前后的听感变化。
试听附件 1 Static Positions处理前
试听附件 2 Static Positions处理后
记住这一点：如果你的音频是立体声的，你需要将其拆分为双单声道（一轨用于左声道一轨用于右声道），并在两轨上各自加载一个THX Spatial Creator来模拟一对虚拟的立体声扬声器。你可以在 Studio One 和 Ableton 等音频工作站上轻易实现这一点：它们能够便捷地进行轨道信号拆分及效果器的复制，同时其强大的保存与撤销能力足以让你打消对于操作失误的恐惧。
还有一种更为简单粗暴的方法：你可以复制该立体声轨道，并同样在每个轨道上各加载一个THX Spatial Creator。随后你需要使用轨道头上的声像旋钮，将一轨pan到极左，一轨pan到极右。
在Studio One中拆分立体声轨
如果您觉得在改变声音位置的过程中，其音色有所变化；这时你可以使用Spatial Creator自带的高、低频增益按钮（界面右侧Master Gain下方）帮你快速补足一些高低频。这种增益的好处在于其不会影响到 HRTF 和房间反射已经设定好的定位信号。
2.添加Motion
你还可以使用THX Spatial Creator内置的Motion功能为混音增添更多有趣的元素。使用Motion功能，你能够拥有让声音在空间中不断做环绕运动的超能力。你可以让声音在四个基本的方向的不同距离上做自动的声像变化。Motion功能让你能够非常便捷地完成这样的移动，再也无需设置复杂的自动化了。
在下面的音频示例中，我选取了一个合成器片段，并让其依照宽椭圆形路径进行环绕移动。在此我使用了Studio One中的频率分离器（frequency splitter）以保持合成器的低频部分不动。我还将一段立体声小打Loop分配到了挂载Spatial Creator的两轨上，并将这两轨设置成以互为180°的圆形轨迹进行环绕运动——这种感觉有点像是在观察Leslie旋转音箱的内部。
试听附件 3 Adding Motion处理前
试听附件4 Adding Motion处理后
通过Motion功能为声音添加运动感
3.为时间类效果增添独特的空间感
你大可以抛却只在单独轨道上运用THX Spatial Creator的概念，试着创建多条单声道总轨，并为他们各自设置独特的方位——这样听起来就像你搭建了一套虚拟的全景声扬声器系统一般。随后，你可以将时间类效果（如混响和延迟）路由到这些总线，以此增添额外的空间与维度感。实际上THX Spatial Creator本身也可当做混响来使用：点击界面上的“HRTF”选项，你便能够切换至“HIGH QUALITY”模式。根据你的经验与审美调节“ROOM”选项中的参数（你也可以使用“SIZE”选项中的预设），随后你便可以改变该虚拟空间中的干湿比与信号定位了。
在下面的音频示例中，我将一个立体声混响路由到了一对虚拟扬声器上，其位于一个相当大的空间的后方角落处。我在弦乐部分的总轨上套用了相同的空间设置，这样的处理为弦乐部分增添了一些深度，并让其贴耳感不那么严重了。听听看，下面的音频示例展示了处理前后的听感对比。
试听附件5 Routing To A Virtual Speaker Bus处理前
试听附件6 Routing To A Virtual Speaker Bus处理后
空间音频让音乐变得更好了吗？
即使只有单声道，你还是可以创作出引人入胜，感人至深的好音乐。不过，像THX Spatial Creator这样的空间处理效果器也只是为你提供了这样一类新工具；它可以帮助你制作出沉浸感更好的声景，还能为你的音乐增添潜在的情感表现。正如上文所言，空间音频只是一种工具，和所有工具一样，它不可避免会有被滥用和误用的可能性。
现在，让我们探寻THX Spatial Creator的优势，为什么它会比市面上的其他同类工具更适合制作专业的的双耳音频内容。
在使用THX Spatial Creator创建双耳声音频内容后，你可以创建一个标准的立体声文件。该文件可以发送到任何流媒体平台上，当你的听众使用耳机聆听你的音频内容时，Spatial Creator能向你确保他们会体验到你所追求的听觉效果。Spatial Creator就是如此方便、快捷、稳定、放心。
在音乐之外
很重要的一点是，THX Spatial Creator在音乐之外的应用场景也十分丰富，例如配音工作。无论你是在制作播客、有声读物还是YouTube视频，你都可以使用它来让你的配音更加真实。你的声音将被置于一个真实的空间中，你的声音不会像单声道音频那样只在听众的脑袋中发出声响。这样的声场效果能够增强你音频内容的吸引力，增加听众的聆听时长。
举个例子，假设现在有一个博客节目，有一位主持人和两位嘉宾。你可以通过THX Spatial Creator将他们都置于同一个虚拟房间里，并在他们之间留出一些自然空间。相较于将所有人的音频堆叠在一起，甚至是在没有空间感的情况下强行将音频pan开；这种处理方式能够让你的博客听感更加自然，更吸引听众。
如何使用THX Spatial Creator进行母带处理及作品发布
不会有人认为我会不讲母带部分的处理就结束这篇文章吧？学习音乐制作可不能如此懒惰！别担心，虽然我们还没讲过这部分内容，但母带制作部分不会太过麻烦。实际上在为THX沉浸式音频进行母带制作时，你只需要记住三个基本原则就够了。
1.谨慎使用EQ处理。如果只是进行一些细微宽泛的改变是可以的，但像是进行高Q值或是超过1dB增益衰减的EQ处理时，一定要非常认真地聆听你的更改对空间感所产生的影响，尤其是那些出于运动中的元素。如果出现必须要修改的情况，比如频段极为不平衡等；最好在加载THX Spatial Creator插件之前便对混音进行检查与校正——对于中高频来说尤其如此。对了，对于iZotope Ozone中的“Clarity”和“Stabilizer”等针对频谱进行处理的插件来说也是一样的。
2.谨慎使用立体声成像处理器，比如说“Imager”。和EQ一样，它们都可能会扰乱设定好的音频信息，让我们的大脑不再能够清晰地获取到想要的空间感。只能说空间音频生性如此，所以如果在母带处理阶段想要进行立体声成像调整，最好也是回到Spatial Creator之前进行混音检查与校正。我们还有一种备用方案，即创建一轨立体声总线，这样你便可以在该总线上调整立体声声像而不影响空间处理的那轨了（EQ处理也可使用此法）
3.针对动态的相关效果处理对空间音频的影响小于上述两位，但我们也不能滥用它。如果你的目标是制作一个开阔，空间感十足的混音作品，你一定不想在母带阶段因过度控制动态而打破你的既定目标。你要知道，现实世界中大部分的声音听起来动态都十分丰富。其实就像其他音频格式一样，我们不会在空间音频制作中死板地追求于某个数值或是标准，只需手、耳，以及你的判断力便足够了！
好了，我们针对《Where You Belong》这首歌的完整混音和母带处理便结束了。我制作了传统立体声及空间音频两个版本，其中THX空间音频混音版本包含了我们上文中演示的所有元素。为了让其空间感更加宽阔且更具包裹感，我还为其增添了一些用于辅助的伴唱人声元素。听听看吧！
发布你的THX空间音频混音作品
正如我在上文中提到的，我们无需使用任何特殊的硬件或流媒体服务来分发及聆听使用THX Spatial Creator制作的的空间音频混音作品。我们最终导出的成品是一个包含双耳声内容的标准立体声无损文件。这也意味着你也许需要向听众明确表达你在空间音频处理上所做的努力——你可以在歌曲或专辑标题中打上“THX Spatial Audio”的标识，或是写上“戴上耳机聆听效果更佳”的提示；对于播客和视频来说，你可以在简介或者内容中提及这一点，非常简单！
THX空间音频内容可在任何载体上发布
使用THX Spatial Creator，创建属于你的沉浸式音频混音作品吧！
至此，我们学习到了沉浸式音频的概念及其历史与发展概述。我们了解了双耳声与其他沉浸式格式的不同之处，以及使用THX Spatial Creator将双耳声内容加入你的作品是多么便捷。还有一点，除了音乐之外，我们还可以将其运用在配音制作等领域中。
最后，不要忘记为THX空间音频内容进行母带处理的三个基本原则。不管你如何使用它，一种全新的听觉体验大门都为你而敞开了。抛却立体声扬声器系统的桎梏，尽情享受沉浸其中吧！
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