L’audio virtuale: cos'è e come funziona

Cosè l’audio virtuale

L’audio virtuale comprende un insieme di tecnologie e processi che consentono di ricreare un effetto surround immersivo attraverso l'utilizzo di un software.
L’audio multicanale, o surround, si differenzia dall’ ascolto stereo in base alla quantità di canali utilizzati: generalmente si parte da un minimo di tre a un massimo di circa 12 canali.
Questi verranno poi riprodotti da differenti speaker posizionati in base al tipo di sistema di riproduzione multicanale scelto (5.1, 7.1).
L’audio virtuale, riprodotto con un sistema di ascolto binaurale (cuffie), utilizza un software con un algoritmo, il quale simula le differenze che vengono percepite, utilizzando un sistema di ascolti composto da diffusori acustici in un ambiente.

Differenze tra ascolto in cuffia e ascolto con diffusori

Esistono sostanziali differenze fra un sistema costituito da casse acustiche e l’ascolto in cuffia.
La prima differenza è costituita dall’ambiente: utilizzando dei diffusori l’ascolto è fortemente alterato dall’acustica della stanza ed i materiali assorbenti o riflettenti possono cambiare radicalmente risposta modificando, in certi casi, il timbro del suono.
L’ascolto in cuffia invece non è assolutamente condizionato dall'acustica della stanza: le cuffie permettono un ascolto ottimale in ogni circostanza, poiché il suono percepito è prevalentemente il suono diretto della sorgente; si elimina in questo modo il problema dell’ambiente.
Un'altra differenza sostanziale riguarda le relazioni di fase che si creano quando un suono viene emesso da due fonti in una stanza. Tutte le riflessioni arrivano in ritardo al nostro orecchio, il suono originale viene modificato dando luogo a differenze sostanziali in relazione al punto dal quale stiamo ascoltando dentro la stanza. Inoltre, in base alle dimensioni e alla struttura della stanza, si creano onde stazionarie e a seguito della posizione assunta si potranno percepire boost di certe frequenze(ventri) e cut di altre(nodi).
Nelle cuffie i problemi legati alla fase e alle onde stazionarie non si presentano, poiché il suono riprodotto nei due padiglioni non viene mai in contatto (Binauralità perfetta).

Come funziona l’audio virtuale

Come funziona l’audio virtuale in cuffia

L’headphone virtualization ha lo scopo di ricreare in cuffia l’ascolto che viene percepito attraverso l’uso dei diffusori, simulando tutte le singolarità e cercando di ricreare le differenze elencate prima.
Nell’ascolto in cuffia il suono viene recepito simultaneamente da entrambe le orecchie, al contrario nell’ ascolto mediante i diffusori, il suono viene percepito con molte differenze da un orecchio all’altro, questo fenomeno è causato dall’ambiente e dalla presenza di due diffusori distinti.
Tra le due orecchie vi sono sostanziali differenze di fase, livello e risposta in frequenza percepite durante l’ascolto mediante casse acustiche.
Per ricreare in cuffia la sensazione di ascolto con diffusori è necessario che ci sia la combinazione di questi tre effetti:
  1. Inter-aural intensity differences (IID)
  2. Inter-aural time differences (ITD)
  3. Variazione angolare della risposta in frequenza relativamente al percorso del suono effettuato dalla sorgente sonora all'orecchio destro e sinistro dell' ascoltatore.
(Wolfgang Fohl/ David Hemmer, 2015)

Inter-aural intensity differences

La differenza di intensità interaurale riguarda la differenza di livello percepita dalla nostre orecchie in base alla posizione del diffusore; ad esempio se è posizionata una cassa a destra dell’ascoltatore il suono raggiunge l’orecchio destro dell’ascoltatore con un livello più alto e l’orecchio sinistro con un livello leggermente più basso, poiché la testa si comporta come una sorta di schermo soprattutto per le altre frequenze. Di conseguenza si crea una differenza (se pur minima) di livello tra le due orecchie, cosa che non avviene in cuffia, infatti indipendentemente dal tipo di panning che è stato applicato, il suono arriva contemporaneamente in entrambi i padiglioni. Questo crea una sensazione di snaturamento del suono.
cos' è l'audio virtuale
I sistemi che utilizzano audio virtuale simulano questa caratteristica per rendere più convincente e naturale il suono riprodotto con delle cuffie.
    

Inter-aural time differences

In modo analogo alle precedenti si comportano le differenze interaurali di tempo, esse infatti corrispondono alle differenze di tempo che vengono percepite dal sistema uditivo. La distanza fra le orecchie fa si che il suono, se proveniente perpendicolarmente ad una delle due, arrivi all’altra con un ritardo che varia in base alla frequenza (A. brughera, 2013) 

Variazione angolare della risposta in frequenza

Come spiegato precedentemente, la testa funge come uno schermo per alcune frequenze, in particolare per quelle che hanno una lunghezza d’onda ridotta.
Questo porta ad una variazione della percezione della frequenza da un orecchio all’altro, in relazione alla posizione della testa; questo fenomeno unitamente a quelli elencati sopra permette al nostro cervello di stabilire con una certa accuratezza la posizione del suono nello spazio.
Questi tre effetti vengono emulati al meglio per ricreare in cuffia le caratteristiche dell’ascolto con diffusori.
L’audio virtuale però non riguarda solo ascolto con le cuffie, esistono altre tecnologie che  mediante l’utilizzo di diffusori posizionati in modo strategico, consentono di ottenere un audio completamente immersivo. Queste nuove tecnologie per il surround 3D vengono chiamate ”object based”.
Esse hanno permesso di posizionare in modo più accurato i singoli eventi nell'immagine sonora, aggiungendo la possibilità di posizionare il suono, non solo sul piano orizzontale, ma anche su quello verticale.