פסיכואקוסטיקה: חקר השמיעה האנושית
פסיכואקוסטיקה הוא תחום מחקר הבוחן את ההיבטים הפסיכולוגיים של השמיעה ומבקש להבין איך עובדת מערכת השמיעה האנושית
חוקרים פסיכואקוסטיים מטפלים בנושאים כמו:
- כיצד מצליח השומע להפריד בין קולות שונים אשר מושמעים בו זמנית.
- כיצד מצליח השומע להפריד בין קול (למשל מישהו שמדבר) לבין רעש רקע.
- כיצד מצליחה מערכת השמיעה למקם צליל במרחב.
- איך מצליח השומע לזהות צלילים מסוגים שונים.
מחקר מסוג זה מיועד לעזור לאנשים קשיי שמיעה, אך יש לו השלכות עצומות
על תחום הקולנוע הביתי במספר מובנים, שבחלקם נתמקד כאן.
תופעה: מיסוך תדרים
במחקר הפסיכואקוסטי התגלתה תופעה מעניינת: כאשר צליל בתדר מסויים מנגן בחוזקה, הוא מסוגל "למסך" ולהעלים תדרים קרובים אליו אשר מנגנים בעוצמות פחותות.
השימושים הראשונים בתופעה זו נעשו על ידי חוקרים במעבדות FRAUNHOFFER שבגרמניה אשר בדקו את נושא כיווץ הצליל. תשתית מחקרם הפכה לתקנים רבים אשר בשימוש נפוץ כיום כגון MPEG ו-AAC.
הרעיון הוא לבנות גרף מיסוך התנהגותי (בצורת פעמון) אשר מאפשר למערכת הכיווץ להשליך החוצה מידע אשר מנותח כך שלא ניתן להבחין בהחסרו. כמובן שמדובר בקירובים בלבד - כלומר, ככל שנרחיב את הפעמון ונגדילו - המאזין יתחיל לשמוע תופעות לוואי (ARTIFACTS). בשילוב עם טכניקות נוספות של כיווץ (בעיקר זיהוי של תבניות חוזרות על עצמן), מהווה תופעה זו שכבה חשובה בתהליך כיווץ הצליל כיום.
מיקום צליל במרחב
בני האדם ניחונו בזוג עיניים כדי להיות מסוגלים להעריך מרחק אובקייטים מהם. כלומר להפריד בין עכבר שעומד קרוב לאדם מאריה שעומד רחוק יותר. פיענוח של מידע תלת מימדי על ידי שימוש בשתי זויות ראיה מובן למדי על ידי מרבית האנשים.
לעומת זאת, יכולת האדם למקם צלילים במרחב (כלומר, לדעת מהיכן בוקעים הצלילים) מובן הרבה פחות. ברור שחשיבות כיוון השמיעה היה קריטי לשרידות המין האנושי. אי יכולת לזהות את כיוון הגעת הסכנה (למשל מפולת סלעים או רעשים של טורף זה או אחר) מונע את הימלטות האדם לכיוון הנכון.
הדעה המקובלת גורסת כי המוח מסוגל לזהות את מקור כל צליל על ידי שימוש בהפרש עוצמות השמע בין שתי האזניים. כלומר, צליל אשר נשמע חזק יותר בצד ימין יפוענח כמגיע ממקור שהוא נוטה יותר לצד ימי ן של המאזין.
אולם, ניסוי פשוט מפריח תאוריה זו. חברו אזניות למערכת קולנוע ביתי ושחקו עם עוצמות השמע בכל אחת מהאוזנית (BALANCE). להפתעתכם תגלו שזה נשמע דו מימדי לחלוטין - כלומר, לא תרגישו שהמוזיקה פתאום לפניכם או משנה זווית במרחב.
רמז לתשובה ניתן למציאה בחלקי האוזן השונים. צליל נוצר כהפרשי לחץ זעירים, אשר עוברים באטמוספרה, בתדרים אשר להם מכוון טווח השמיעה באוזניים האנושיות. צורת האוזן מעוצבת באופן שגורם להשהיה קטנה בצליל אשר משתנה לפי הזוית שבה נקלט הצליל.
כלומר. הפרשי הלחץ, של צלילים שהגיעו מכיוונים שונים, יעברו מסלולים שונים באוזן. הפרשי הזמנים הללו מפוענחים על ידי המוח (באופן לא מודע, כמובן - איננו מסוגלים להכריח את עצמנו לשמוע משהו מכיוון מסויים) ומפוענחים כפונקציה של עוצמה, וזוית שמיעה. שילוב של ההפרשים הללו משתי האוזניים גורמות לכך שאנו מזהים צלילים המגיעים מזויות שונות.
כיום אין שימוש נרחב ביכולת זאת במערכות הקולנוע הביתי. מערכות מרובות רמקולים מאפשרות למאזין לזהות את כיוון הצליל ולהרגיש יותר "מושקע" (IMMERSED) בסרט או בהקלטה המוזיקלית.
מיפוי הרמקולים והשמת דגש על רמקולים קדמיים וצדדיים מראים כי ליכולת זיהוי היכיוון יש מגבלות. מרבית המאזינים אינם מסוגלים למקם צלילים אחוריים בדיוק רב ולכן יש דגש מופחת בהם במיפוי הרמקולים הנפוץ.
שימוש חשוב נוסף בהפרשי הצליל קיים בהגדרת הצליל ברסיבר. מכיוון שההפרשי הזמנים באוזן הם קטנים - אי דיוק במרחק בין המאזין לבין כל רמקול עלול לפגום באפקטים רבים. לשם כך, רסיברים רבים מאפשרים קביעת מרחק בין המאזין לבין כל רמקול. הרסיבר מוסיף השהיות קטנות (מספר אלפיות שניה קטנות) אשר משמשות לכיזוז הפרשי מרחק אלה.
בעלי מערכות רבים אינם מקדישים את מספר הדקות הדרוש בכדי לקבוע את המרחק לכל רמקול ובכך פוגמים בעצם בשלימות האפקטים הפסיכואקוסטים אשר קיימים בסרטים!
שימוש נוסף בתכונות אלו קיימות בתוכנות רבות אשר מיועדות לצופי סרטים עם אוזניות או מחשבים ניידיים. מכיוון שהמרחק בין הצופה לבין הרמקולים (או האוזניות) ניתן לציון בדיוק רב במקרים אלה, ניתן להוסיף לצלילים מסויימים את הפרשי הזמנים הדרושים בכדי ליצור את האשליה של צלילים המגיעים מהמרחב.
כאשר האפקט מוצלח במיוחד, הדבר מפתיע ומרנין ביותר. תוכנות ניגון ב-HTPC לעיתים רבות כוללות אופציות מסוג זה. חשוב ביותר לציין בהגדרות כרטיס האודיו ובתוכנת הנגן את תצורת הרמקולים הקרובה ביותר לתצורה שלכם. כלומר, הגדרה לא נכונה של סוג הרמקולים (תצורה של רמקולים, למשל, בעוד שאתם שומעים עם אזניות) יגרמו להפרשי הצלילים להיות מוטעים ולאפקטים לא לעבור כמו שצריך.
לפנייה לכתב/ת 
