قام علماء في كندا ببناء مجموعة مكبرات صوت يمكنها محاكاة مشهد صوتي ثلاثي الأبعاد بدقة تجعل الأذن البشرية تبدو تمامًا مثل الشيء الحقيقي.

يعمل نظام مكبرات الصوت AudioDome الذي يبلغ طوله 11 قدمًا (3.4 مترًا)، والذي تم تركيبه في غرفة مغلقة في أونتاريو، على الاستفادة من تقنيات عرض الصوت المتقدمة لإنشاء مجالات صوت افتراضية غنية تحاكي المواقع الدقيقة للأصوات كما تم تسجيلها – مما ينقل المستخدمين صوتيًا إلى أي مكان في العالم.

وفي بحث جديد، اختبر العلماء نظام السماعات على الأشخاص لتقييم دقته. أظهرت النتائج أن AudioDome يمكنه محاكاة المقاطع الصوتية بمستوى من التفاصيل يتجاوز حدود الإدراك السمعي البشري. نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 15 أبريل مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية.

وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية أن النتائج أظهرت أنه يمكن استخدام تكنولوجيا الأمبيسونيكس لإجراء المزيد من الأبحاث المتعمقة حول كيفية معالجة الدماغ البشري للأصوات.

تمنح القبة الباحثين القدرة على “الحفاظ على تحكم تجريبي محكم أثناء دراسة الإدراك المكاني السمعي البشري في نوع المقاطع الصوتية المعقدة والديناميكية ثلاثية الأبعاد التي تطور النظام السمعي للتعامل معها”، كما يقول المؤلف الرئيسي للدراسة. ما زركر نجاد، طالب دراسات عليا في علم الأعصاب والإدراك الموسيقي في جامعة ويسترن، أونتاريو، قال في بيان.

حدود جديدة لمحاكاة الأصوات ثلاثية الأبعاد

كانت تقنية الصوت المحيطي موجودة منذ فترة، وغالبًا ما تستخدم أشكالًا أخرى من إعادة إنتاج الصوت مثل العرض التقديمي أحادي القناة (SC) أو تحريك السعة القائم على المتجهات (VBAP) لتزويد المستمعين بتجربة استماع غامرة.

في نظام الصوت المحيطي أحادي القناة، يكون مصدر الصوت المقدم مقيدًا بالموقع الفعلي لكل مكبر صوت في المصفوفة، بينما يعتمد VBAP على معالجة الكسب عبر ثلاثة مكبرات صوت في المصفوفة، وإنشاء مصدر افتراضي في مكان ما بينهم لتقريب موقع الصوت الأصلي.

لكن لا يمكن لأي من هذه الأنظمة إنشاء مشهد صوتي افتراضي دقيق على مساحة واسعة مثل التحريك المحيطي، وفقًا للدراسة.

متعلق ب: يمكن للأشعة ذاتية الانحناء توصيل موجات صوتية إلى أذنك فقط وسط حشد من الناس

يعد التحريك المحيطي عبارة عن تقنية لإعادة إنتاج الصوت تعمل على تحليل المشهد الصوتي ثلاثي الأبعاد إلى سلسلة من الوظائف الرياضية التي تصف اتجاه كل صوت وضغطه وسرعته.

من الناحية النظرية، يتمتع التحريك المحيطي أيضًا بدقة مكانية أعلى من كل من SC أو VBAP، كما كتب الباحثون – لكن له حدوده. تم العثور على أنظمة التحريك المحيطية ذات الترتيب المنخفض (تلك التي تحتوي على قنوات أقل) لتقديم مصادر الصوت بطريقة “ضبابية” أو منتشرة.

أعطت AudioDome للباحثين الفرصة لاختبار ما إذا كان نظام التحريك المحيطي ذو الترتيب الأعلى يمكنه تحقيق دقة مكانية كافية لتكون مناسبة للتجارب التي تدرس السمع والإدراك البشري.

وقال زارغارنجاد: “كنا نعلم بالفعل أن بعض أخطاء إعادة البناء تم التنبؤ بها نظريًا وتأكيدها من خلال عمليات المحاكاة، لكننا لم نعرف كيف وإلى أي مدى ستؤثر على الإدراك البشري للموقع السليم والهوية السليمة”.

يتكون الهيكل من أربعة مكبرات صوت ثنائية القناة و91 مكبر صوت مرتبة في قبة، ويتم وضع الهيكل في غرفة مخففة للصوت وخالية من الصدى لتوفير أقصى قدر من التحكم في البيئة الصوتية.

مجموعة مكبرات الصوت الخاصة بـ AudioDome عبارة عن نظام تحريك محيطي من الدرجة التاسعة (بمعنى أنه يستخدم 100 قناة صوتية في النظام) والذي وجد الباحثون أنه قادر على إعادة إنتاج “هوية وموقع العديد من الأصوات الشائعة، بما في ذلك الكلام، بدقة مكانية تكون على مستوى حدة المكانية البشرية، إن لم تكن أفضل.”

وخلص الباحثون إلى أن هذا يعني أن AudioDome كان “كافيًا لضمان محاكاة المقاطع الصوتية المستنسخة بدقة للعالم الحقيقي”.

ومع ذلك، تسلط الدراسة الضوء على نقطة ضعف واحدة في عملية التحريك المحيطي. للأصوات ذات ترددات طاقة أعلى من 4 كيلو هرتز، مثل النطاق الصوتي البشريأصبحت إشارات التوطين مشوهة، مما يعني أن المعلومات التي تساعد الدماغ على تحديد الموقع الذي يأتي منه الصوت تبدو غير صحيحة للمستمعين.

وكانت النتيجة أن الكلام، على الرغم من إعادة إنتاجه “بدقة”، كان متدهورًا إلى حد ما وبدا كما لو أنه يُسمع عبر خط هاتف. على هذا النحو، أوصت الورقة باستخدام نسخ SC في “الدراسات الطبيعية للكلام”.

ومع ذلك، كتب الباحثون أن AudioDome يقدم تقدمًا واعدًا للبحث في كيفية معالجة أدمغتنا للصوت و”يضع الأساس للتجارب المستقبلية على الإدراك السمعي البشري الطبيعي”.