Alles, was Sie über Surround-Sound in Kopfhörern wissen müssen

Möglicherweise haben Sie Begriffe wie Spatial Audio, 7.1, DTS, Surround Sound und 3D Sound in Marketingmaterialien gesehen, wenn Sie Kopfhörer kaufen — und nicht nur für Gaming—Headsets -, aber wie funktioniert Surround Sound in Kopfhörern genau?

Lassen Sie uns in die Geschichte des Surround-Sounds eintauchen, ein wenig über die Technologie erfahren, mit der Kopfhörer-Surround funktioniert, und einen Blick auf die konkurrierenden Standards werfen.

Wie hat sich Surround Sound im Kino entwickelt?

Surround Sound wurde entwickelt, um das Ansehen eines Films aufregender zu gestalten und das Erlebnis über die Grenzen des Bildschirms hinaus zu erweitern. Es mag wie eine relativ neue Idee erscheinen, aber es gibt sie schon eine Weile.

Unter den vielen technischen Innovationen behauptet die Walt Disney Company die erste dokumentierte kommerzielle Nutzung von Surround-Sound im Film. Für die Veröffentlichung des revolutionären Animationsfilms Fantasia des Studios im Jahr 1940 wurde ein Mehrkanal-Soundsystem namens Fantasound vorgestellt. Das vollständige 54-Lautsprecher-Setup wurde nur in zwei Theatern installiert. Obwohl dieses System beeindruckend war, erwies sich das Konzept für die meisten Theater als zu komplex und teuer. Folglich starb der Film-Surround-Sound in den 1960er Jahren vollständig aus.

Beginnend mit der Veröffentlichung von Dolby Stereo im Jahr 1976 und zweifellos massiv unterstützt durch den Erfolg von Star Wars (1977), trieb Dolby die Massenakzeptanz von Surround-Sound in den Kinos in den 1980er und 1990er Jahren voran. In diesem Zeitraum wechselte es vom 4-Kanal Dolby SR zum 6.1 / 7.1-Kanal Dolby Digital Surround EX. Andere Unternehmen wie Digital Theater Systems (DTS) und Sony brachten ihre eigenen Technologien in das Surround-Sound-Spiel ein. Im Jahr 2012 wurde das Dolby Atmos Immersive Sound System vorgestellt, das Höheninformationen über Deckenlautsprecher hinzufügte. DTS produzierte ein Konkurrenzprodukt in seinem DTS:X.

Wie kam Surround-Sound zu Hause an?

Nach einigen Versuchen, in den 1970er Jahren 4-Kanal-Quadraphone-Soundgeräte auf den Heimmarkt zu bringen, kam Surround-Sound 1982 mit der Einführung von 3-Kanal-Dolby-Surround wirklich in Wohnzimmern an. Dieser wurde 1987 mit Dolby Pro Logic für insgesamt vier Audiokanäle aufgerüstet.

Home Surround Sound wurde 1995 digital. Genau wie die volle Theaterversion ist Home Dolby Digital ein 5.1-Kanal-System. Das konkurrierende DTS-System startete ein Jahr später als Home-Version. Dolby Digital EX und DTS-ES sind beide 6.1 / 7.1-Kanal-Systeme und fügen zusätzliche hintere Surround-Kanäle hinzu. Dolby Atmos-Heimkinos sind mit herkömmlichen 5.1- und 7.1-Layouts kompatibel. Beispielsweise ist ein 7.1.4 Dolby Atmos-System ein herkömmliches 7.1-Layout mit 4 Overhead- oder Dolby Atmos- „aktivierten“ Lautsprechern.

Können Sie Surround-Sound in Kopfhörern erhalten?

Wir haben nur zwei Ohren, aber wir können zwischen Geräuschen unterscheiden, die von vorne und von hinten sowie von links nach rechts, von oben und von unten kommen, ohne den Kopf zu bewegen. Haben Sie sich jemals gefragt, wie wir das machen?

Unsere Head-Related Transfer Function (HRTF) bezieht sich auf die Wirkung unserer Schultern, Kopf und Außenohren auf Schallwellen, die aus verschiedenen Quellen kommen, bevor sie auf unser Trommelfell treffen. Diese physikalischen Wechselwirkungen beeinflussen die Pegel, das Timing und die Phasenverhältnisse der verschiedenen Frequenzinhalte der Geräusche, die wir hören. Als Teil unseres Hörsystems hat unser Gehirn gelernt, all diese Veränderungen zu entschlüsseln, um zu entschlüsseln, woher der Klang wahrscheinlich im Raum um uns herum stammt.

Wenn Sie winzige Mikrofone in Ihren Ohren platzieren und die Signale erfassen würden, würden sie den Effekt Ihrer HRTF einschließen. Sie hätten eine binaurale Aufnahme, die perfekt für Sie funktioniert, wenn Sie über Kopfhörer wiedergegeben wird. Selbst bei einer generischen HRTF, die mit einem Kunstkopf oder einem personenförmigen Objekt erstellt wurde, kann der Effekt immer noch beeindruckend sein.

Indem Sie diese Signale kontrolliert über Kopfhörer empfangen und wiedergeben, können Sie ein akustisches Ereignis im Raum reproduzieren und auf äußerst lebensechte Weise erleben. So 2-kanal aufnahme können erfassen surround sound. Obwohl die binaurale Aufnahme die älteste Form des Surround-Sounds ist, nimmt sie weiterhin eine Nische ein, wobei die neuesten Produkte von Sennheiser die Technologie nutzen.

Was ist der Unterschied zwischen „echten“ und „virtuellen“ Surround-Sound-Kopfhörern?

Filme und Spiele werden mit Mehrkanalaudio geliefert, das für die Wiedergabe über Lautsprecher für mehrere Hörer vorgesehen ist, und es gibt zwei verschiedene Ansätze, um Surround über Kopfhörer funktionieren zu lassen:

1. Zubehör: Kopfhörer mit mehreren Lautsprechertreibern auf jeder Seite, die so um das Ohr angeordnet sind, dass sie die optimale Position für den Lautsprecher jedes Kanals widerspiegeln. Dies wird als „echter“ Surround-Kopfhörer bezeichnet.
2. Software: Externe oder interne Verarbeitung wird zu einem Standardkopfhörer hinzugefügt, der den Mehrkanal-Audiostream aufnimmt und eine Art HRTF-basierten binauralen Algorithmus anwendet, um diese Audiokanäle im virtuellen Raum um jedes Ohr zu platzieren. Dies wird als „virtueller“ Surround-Kopfhörer bezeichnet.

True Surround ist mechanisch komplex und führt zu großen, teuren und schweren Kopfhörern, erfordert jedoch nur die grundlegende Mehrkanaldecodierung, die ein Heimkino-Receiver seit Jahren ausführen kann. Virtual Surround benötigt keine spezielle Headset-Hardware, sondern eine starke Signalverarbeitung, um ein überzeugendes virtuelles Klangfeld zu erzeugen.

Der virtuelle Surround-Ansatz ist auch überlegen, da in Kombination mit der Kopfbewegungsverfolgung die Position der virtuellen Surround-Lautsprecher gesperrt werden kann, sodass sich die Schallquellen beim Drehen des Kopfes nicht mit dem Träger verschieben. Dies macht die Erfahrung viel näher an das Kino oder In-Game-Erfahrung, die sie imitieren. Bisher ist dies nur in fortschrittlicheren Systemen verfügbar, die Motion-Tracking-Technologie enthalten.

Da digitale Signalprozessoren billiger und weniger stromhungrig geworden sind, haben virtuelle Surround-Kopfhörer den Hardware-Surround-Sound-Ansatz grundsätzlich obsolet gemacht. Wie bei neuen Technologien gibt es viele konkurrierende Implementierungen von virtuellem Surround-Sound in Kopfhörern.

Was sind die wichtigsten konkurrierenden Standards für virtuellen Surround-Sound?

Diese Technologien haben einige Gemeinsamkeiten. Das Surround-Sound-Signal wird in Echtzeit verarbeitet und als zwei Kanäle für Kopfhörer gerendert. Wo die Verarbeitung stattfindet, hängt von der Anwendung und der spezifischen Hardwarekonfiguration ab. Die Audioverarbeitung kann in Software auf der Spieleplattform (z. B. PC oder Xbox One), einer Basisstation, die das Audio an das Headset überträgt, in einem externen Verstärker / Prozessor oder im Headset selbst erfolgen.

Hier sind die derzeit am weitesten verbreiteten virtuellen Surround-Systeme für Kopfhörer:

Dolby Atmos für Kopfhörer

Dolby Atmos ist der offensichtliche Marktführer, wenn es um objektbasierten Surround-Sound in Kopfhörern geht. Es verfügt über Kopfhörerimplementierungen für PC, Xbox One, Xbox Series X / S und Mobiltelefone. Es funktioniert mithilfe der Audiosignalverarbeitung, um die Atmos-Objektmetadaten in eine binaurale 360-Grad-Ausgabe für die beiden Treiber des Kopfhörers umzuwandeln. Diese Technik ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der vorherigen Dolby-Kopfhörertechnologie, mit der Hunderte von Klangkanälen zu einem virtuellen Surround-Sound-Erlebnis verarbeitet werden können.

DTS Headphone:X

Headphone:X ist ein weiteres hochkarätiges, proprietäres objektbasiertes Surround-Sound-System. Es kann auch Mehrkanal-Streams aufnehmen und in Surround-Sound für Ihre Kopfhörer umwandeln. Es bietet nicht nur ein vollständiges Mehrkanal-Kinoerlebnis, sondern kann auch räumliche Audio-Signale für Spiele verwenden und verbessern, um das Spielerlebnis vollständig zu umhüllen.

Creative Super X-Fi

Creative nennt seine Super X-Fi-Technologie Audioholographie für Kopfhörer, die komplexe Algorithmen und rechenintensive Techniken verwendet. Indem Sie drei Fotos von Ihrem Gesicht und Ihren Ohren mit Ihrem Telefon aufnehmen, wird für jeden Benutzer durch einen ausgeklügelten Kopf- und Ohrkartierungsprozess eine individuelle Passform erstellt. Es ist in einem tragbaren Kopfhörerverstärkerpaket sowie in den Kopfhörern des Unternehmens erhältlich.

Windows Sonic

In Ihrem Windows 10-Betriebssystem ist kostenlos eine virtuelle Surround-Sound-Lösung namens Sonic enthalten. Sie können darauf zugreifen, indem Sie unter Audiogeräteeigenschaften suchen: Windows Sonic für Kopfhörer. Selbst wenn ein Film oder ein Spiel nicht explizit angibt, dass es mit Windows Sonic funktioniert, verbessert die Funktion das Erlebnis unabhängig vom Quellmaterial.

Apple Spatial Audio

Apples Spatial Audio wurde entwickelt, um 3D-Surround-Sound exklusiv für die Kopfhörer AirPods (3. Generation), AirPods Pro und AirPods Max zu liefern. Diese Funktion wurde als Teil von iOS 14 eingeführt und verwendet Head Tracking in bestimmten Hardwarekonfigurationen, was sie zu einem der fortschrittlichsten Angebote macht, die derzeit verfügbar sind.

Sony 360 Reality Audio / 3D Audio

Sony hat auch eigene Versionen von objektbasiertem Surround-Sound für Musikhörer und Gamer. Um 360 Reality Audio für Musik mit Ihren Kopfhörern zu genießen, müssen Sie die mobile App herunterladen und ein Foto von jedem Ohr machen. Diese Fotos generieren ein personalisiertes Soundprofil, das auf einen der unterstützten Streaming-Dienste (Deezer, Nugs, Tidal) hochgeladen werden kann. PlayStation 3D Audio funktioniert mit allen Kopfhörern sowie mit eigenen Kopfhörern, sofern Sie über eine PlayStation 5 verfügen. Für den besten Effekt kann ein HRTF-Profil ausgewählt werden.

Waves Nx

Audio-Plugin Mit dem High-End-360-Grad-Surround-Sound-System von Maker Waves können Sie Filme, Musik und Spiele mit realistischem 3D-Sound erleben. Dies ist wahrscheinlich der anspruchsvollste Anwärter, der die Art und Weise, wie Kopfhörer 3D-Audio liefern, durch die Kombination von Raumemulation und Bewegungsverfolgung vorantreibt, um die Hörer in eine Virtual-Reality-Audioumgebung einzutauchen. Es ist am einfachsten, dies mit High-End-Gaming-Headsets wie dem Audeze Mobius und HyperX Cloud Orbit S zu finden.

Worauf sollten Sie bei Surround-Sound-Kopfhörern achten?

Sofern nicht anders angegeben, funktionieren alle softwarebasierten Surround-Sound-Systeme, die wir hier aufgelistet haben, mit Ihren normalen Kopfhörern, also beginnen Sie entweder mit denen, die Sie bereits besitzen, oder suchen Sie nach einem Paar mit etwas Anleitung von Ihrem freundlichen Nachbarschaft SoundGuys!

Welche Verarbeitungslösung Sie wählen, hängt wirklich von Ihrer Anwendung und Plattform ab, sei es PC-Spiele oder das Ansehen von Filmen auf Ihrem Tablet oder Telefon. Die meisten können kostenlos ausprobiert werden und werden regelmäßig aktualisiert und verbessert. Stellen Sie beim Testen sicher, dass nicht mehr als ein Surround-System gleichzeitig betrieben wird, da die Ergebnisse wahrscheinlich seltsam und unvorhersehbar sind!