虚拟现实的目标是将人完全沉浸在数字环境中，触发他们在现实世界中会体验到的相同类型的生理和心理反应。在虚拟现实（VR）术语中，这被称为“临场感”——一种精神状态，在这种状态下，人们回忆VR体验时就好像它们真的发生过一样。近年来，计算机图形技术得到了显著改进，触觉或触摸VR技术的进步开始让用户感受到温度、压力和振动等感觉。然而，对于VR来说，要真正抓住一个人，动态的声景至关重要。
VR声音领域最重大的发展之一是“空间音频”，它旨在模仿大脑在现实世界体验中预期的音高、音量、混响级别和其他音频线索。“通过听觉，我们可以感知到我们看不到的周围方向发生的事情，[例如]汽车轮胎在我们身后发出刺耳的声音，并做出反应——跳开——而无需视觉输入，”诺基亚技术公司音频高级产品经理Kai Havukainen说，该公司正在为公司的一些设备开发空间音频技术。
Facebook旗下的Oculus VR音频设计经理Tom Smurdon说，空间音频允许VR程序员创建声音可以来自任何方向的内容。“头顶树上有风声，脚下有河流的水声，现在有人坐在你旁边，在你耳边低语，”他说。“每个人都还在学习空间音频有多么强大。”
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
变化的声景
“空间音频，在其最基本的形式中，模拟了我们在现实世界中感知声音的方式，”声音设计公司Yessian Music的首席创意官兼合伙人Brian Yessian说。“如果我们在一个房间里，有人在我面前说话，我把头转向左边，那么我的右耳会听到更多的声音，而我的左耳会[听到]更少，”他解释道。“或者如果有什么东西掉在我身后，我知道要回头看，因为我们的听觉感知到它实际上是在我身后。”空间音频在VR中通过使用软件算法来实现这种效果，这些算法操纵程序的声波频率，创建音频级别，这些级别会根据用户与虚拟对象的距离而变大或变小。当人左右移动头部或虚拟对象自行移动时，声音也会从一个耳机扬声器转移到另一个耳机扬声器。
VR头显制造商已开始接受沉浸式声景，以此作为提高虚拟体验质量的一种方式。例如，新款诺基亚8智能手机包含OZO音频软件，该软件使用设备上的多个麦克风来录制视频，这些视频通过耳机收听时具有环绕声质量。空间声音也是微软新款Windows混合现实头戴式显示器的主要功能，该显示器将于本月晚些时候上市销售。混合现实本质上是VR和增强现实的混合体，它依靠摄像头和其他传感器将数字对象集成到现实世界中，或将真实对象嵌入到虚拟世界中。
微软已经生产一款名为HoloLens的带有空间音频的混合现实头显，但该设备的目标用户是软件开发人员和企业用户。HoloLens的价格也从3,000美元起，是面向消费者的混合现实头显价格的数倍。微软还将空间音频作为Windows 10的一部分，这意味着任何运行该版本操作系统的设备都可以在使用耳机时播放动态声音。新款Windows混合现实头显和HoloLens头显提供非常不同的用户体验。HoloLens具有透明显示屏，可将生动的全息图投射到现实世界环境中，并且是一台完全独立的计算机，允许用户在不受电缆限制的情况下移动。新款混合现实头显插入PC，并具有类似于Oculus Rift和HTC Vive的不透明显示屏。
微软在研究了不同的耳朵形状以及人脑通过内耳和外耳在三维空间中定位声源的方式后，开发了其空间音频算法。目的是更好地了解它们如何影响人的声音感知。“我们还在模拟音频如何在环境中反弹和回响方面做了很多工作，”微软首席软件工程主管Noel Cross说，他曾在HoloLens和新款混合现实设备上工作。“不同大小的房间给人不同的舒适度，如果事情在[应该]听起来的样子方面不符合你的期望，你会本能地感到非常不舒服。”
Cross和他的团队在设计微软新款消费级头显的界面时考虑了这些经验。当用户戴上设备时，他们不是向用户展示开始菜单或屏幕，而是从位于海边悬崖上的虚拟房屋开始他们的体验，在那里他们可以自由地在其三个不同的楼层漫步。用户与该设置的交互方式与他们在真实房屋的房间里盯着图片或电视屏幕的方式非常相似——为了使这一切有意义，Cross说开发人员必须将声音元素调整到恰到好处。Oculus同样让用户每次使用设备时都从相同的位置开始——有点像VR主页。
最佳听音位置
Cross说，早期在“3D音频”（空间音频的前身）方面的努力非常有限，因为它们是为20世纪90年代的PC设计的。扬声器通常位于电脑显示器的两侧，如果用户坐在“中间的最佳听音区域”并且不移动，声音就具有沉浸感，他说。“即使在早期的耳机体验中，当你移动头部时，声音也不会锁定在世界的上下文中，而是会相对于你的头部保持固定，”Cross补充道。
考虑到人类天生就注意声音，并本能地利用声音来绘制周围环境地图、寻找兴趣点和评估潜在危险，因此，空间音频对于VR的用处怎么强调都不过分。随着虚拟环境在教育、培训和医疗保健（包括通过虚拟现实暴露疗法治疗恐惧症和创伤）中走向主流，用户将希望充分调动他们的感官。