4D Sound. Nowy wymiar dźwięku

Mono, stereo, kwadrofonia, dźwięk wielokanałowy, Dolby Surround, Pro Logic, II, IIx, IIz, 5.1, 7.1, 9.1… Dolby Atmos, DTS, DTS-ES, DTS-ES Discrete… dźwięk przestrzenny przekształca się w cyfrowy, liczba kanałów wzrasta...

Systemy reprodukcji dźwięku doskonalone są od lat. Ich rozwój wydaje się być jednak nieco w cieniu progresji systemów odpowiadających za wrażenia wizualne. Czy 4D może wyzwolić dźwięk z jarzma kanałów i przenieść odbiorcę na zupełnie nowy poziom doznań audialnych?

Aparat słuchowy jest bardzo wyrafinowanym instrumentem. W kontekście przestrzennym jest w stanie oceniać kierunek i dystans dzielący źródła dźwięku na podstawie własnej pozycji. Potrafi różnicować wrażenia dźwięków odległych i emitowanych blisko, lokalizować źródła, podążać za nimi i oceniać odległości.

Modelowanie dźwiękowej przestrzeni

Tradycyjne systemy kanałowe mogą jedynie imitować tego rodzaju wrażenia akustyczne, jednak nie potrafią ich odtwarzać. Tradycyjne słuchawki realizują scenę foniczną za pomocą kierunkowego przenoszenia fal dźwiękowych. Systemy 4D dają nadzieją na dokładne odwzorowanie głębi, perspektywy i przestrzeni akustycznej rzeczywistego środowiska. Słuchawki przystosowane do współpracy z systemami 4D VR posiadają zdolność reakcji na ruch i położenie użytkownika systemu rzeczywistości wirtualnej. Sprzęt tego rodzaju wykorzystuje procesory audio dokonujące obliczeń w czasie rzeczywistym. Modelowanie dźwiękowej przestrzeni, następuje z uwzględnieniem charakteru geometrii otoczenia. Emisja dźwięku realizowana jest w odniesieniu do położenia słuchacza w danym środowisku, z uwzględnieniem wszelkich niuansów akustycznych związanych np. z percepcją dźwięków różnej wysokości.

Takie realizacje daleko wykraczają poza doznania oparte na systemach dźwięku przestrzennego 5.1, 7.1 czy innych. Dynamiczna charakterystyka przestrzeni dźwiękowej pozwala na realizację akustyczną zupełnie różnych środowisk: zmieniające się lokacje kina akcji, gra przygodowa w trójwymiarowej scenerii, bądź replika wnętrza sali koncertowej podczas występu małego combo, czy orkiestry.

Dźwiękowe hologramy

Technologie dźwięku przestrzennego 4D penetrują jednak znacznie szersze obszary realizacji. 4D Sound oferuje przestrzenne obrazowanie dźwięku na kształt wizualnych hologramów. Realizacje tego rodzaju pozwalają doświadczyć przestrzeni nakreślonej przez dźwięk: głębi, wielowymiarowości, perspektywy, kierunkowości i czasu. “Czwórka” oznacza bowiem kolejny wymiar - dźwięk rozchodzący się nie tylko w przestrzeni, ale także w czasie. Hologramy dźwiękowe dają możliwość głębszego przekazu doznań przestrzennych, większej świadomości postrzegania środowiska za pomocą słuchu - wartością staje się już nie tylko zupełnie nowa jakość lokowania dźwięków, ale możliwość interakcji ze swoją własną percepcją. Odbiór dźwięków staje się tu procesem unifikacji przestrzeni i słuchacza.

Próby uprzestrzennienia dźwięku

Uprzestrzennienie dźwięku zaprząta uwagę twórców już od dawna. Edgar Varèse swoim Poème électronique z 1958 roku zapowiadał rozbudowane próby manipulowania dźwiękiem jako obiektem fizycznym istniejącym w przestrzeni i w czasie. System dyfuzji dźwięku Acousmonium François Bayle z 1974 roku tworzyło 80 różnej wielkości i kształtu głośników rozmieszczonych na scenie Maison de Radio France. Projekt przewidywał odtwarzanie muzyki z taśmy, kontrolując i dostosowując rozkład przestrzenny i głośność reprodukowanych dźwięków. Utopia przestrzennej polifonii, jak komentował sam autor. Także realizacje Mortona Subotnicka dotykały przestrzennego aspektu muzycznego przekazu, a Robert Henke korzystał z technik surround podczas swych projektów studyjnych, instalacji i występów scenicznych. Wraz z rozwojem systemów cyfrowych pojawiły się technologie w rodzaju Ambisonics i Wave Field Synthesis, oferujące sferyczne i realistyczne środowiska akustyczne, ograniczone jednak do zastosowań eksperymentalnych. 

4D Sound System

System 4D Sound zbudowany jest z warstwy sprzętowej (głośniki, komputery, kontrolery) i oprogramowania przetwarzającego sygnały dźwiękowe zgodnie z otrzymywanymi informacjami przestrzennymi. Powstaje struktura audio definiująca dźwięk w formie obiektów w trójwymiarowej scenerii. Źródła dźwięku mogą być tu obrabiane i kształtowane zgodnie z ich aspektem przestrzennym. Pierwsza tego rodzaju instalacja powstała w Amsterdamie (Paul Oomen - szef projektu). Obejmuje 16 kolumn (zespołów) głośnikowych (przetworniki znajdują się w okolicy bioder, na wysokości uszu i wysoko nad głową) rozmieszczonych symetrycznie w przestrzeni pomieszczenia wraz z subwooferami ulokowanymi pod podłogą w formie kratownicy. Kubatura pomieszczenia zbliżona jest do średniej wielkości klubowej sali tanecznej. W osobnym pomieszczeniu umieszczono rodzaj “reżyserki” z odpowiednio skonfigurowanymi komputerami i wzmacniaczami akustycznymi. W ten sposób powstała przestrzeń mająca kontekst po części klubowy, po części galeryjny z obszarem instalacji akustycznej. Dźwięk może pojawić się w dowolnym miejscu pomieszczenia (pozycjonowanie), może się przemieszczać w pionie i poziomie (określenie trajektorii ruchu), rozchodzić na pewnej wysokości lub okrążać określony punkt w przestrzeni (modelowanie ruchów źródeł dźwięku), określone mogą być fizyczne wymiary generatorów fal dźwiękowych, możliwa przestrzenna percepcja odległości, kąta i prędkości dźwięku, także transpozycja, obrót oraz kompozycja wielu różnych źródeł akustycznych.

System 4D SOUND oferuje instalację, dzięki której doświadczenie dźwięku jest spójne i czytelne z dowolnego miejsca w przestrzeni. Do uszu słuchacza nie dociera fala akustyczna z głośników - dźwięki egzystują w otoczeniu w formie niemal fizycznych obiektów. 

Platforma oferuje szerokie możliwości eksperymentalne. Obok twórców muzyki klubowej zainteresowanie projektem wyrażają artyści tworzący w obszarze audiowizualnym. Z technologii korzystają już Petera Van Hoesen, Max Cooper, Murcof, Thomas Vaquie, Salvador Breed, Rumex czy Marko Ciciliani. 

W rękach twórców dźwięk staje się materialnym bytem, a ich realizacje pozwalające zanurzać się w sonicznych teksturach określane są niekiedy mianem akustycznej rzeźby. System zaprojektowany został w formie otwartej. Istnieje możliwość łatwej integracji z różnymi nowatorskimi kontrolerami programowymi oraz sprzętowymi. W projekcie Body Echoes Luca Mortellaro (Lucy) przechwytuje oddech i bicie serca za pomocą systemu niestandardowych kontrolerów transponując dane na przestrzenne obiekty dźwiękowe. Lisa Park tłumaczy zapis fal mózgowych za pośrednictwem aplikacji na smartfony generując komunikaty celem odpowiedniego modelowania dźwięku. 

Niezależnie od tego jak potoczą się procesy komercjalizacji systemów przestrzennej reprodukcji dźwięku, artyści działający w obszarze audialnym otrzymują poważne narzędzie służące interpretacji wrażeń i ekspresji.