Parempi äänitekniikka mullistaa virtuaalinäytöt

Ville Pulkin tutkimusryhmä kehittää virtuaalinäyttöjen 360-asteista ääntä hyödyntämällä aiemmin keksittyjä tekniikoita.

Virtuaalinen kolmiulotteinen maailma on jo monelle tuttu, kun virtuaalilasit ovat yleistyneet nopealla vauhdilla viime vuosina. Käynnissä oleva virtuaalibuumi on antanut uudenlaisia käyttökohteita jo keksitylle tekniikalle.

Tilaääni, jota toistetaan virtuaalinäyttöjä varten, tarkoittaa äänen niitä ominaisuuksia, joiden perusteella kuulija hahmottaa tilaa, kuten äänilähteiden suunnat ja etäisyydet. Virtuaalinäyttöjen yhteydessä halutaan toistaa tilaääni mahdollisimman todentuntuisesti, ja tekniikan olisi taidettava kaksi perustehtävää: äänitetyn todellisen äänitilanteen toisto sekä kuvitteellisen äänimaiseman synteesi. Kumpikin tehtävä tulee pystyä toteuttamaan sekä kaiuttimilla että kuulokkeilla niin, että äänimaisema tuntuu olevan todellinen ja paikantuvan luonnollisiin suuntiin ja etäisyyksille.

”Kun äänitekniikka saadaan virtuaalinäytöissä riittävän hyvälle tasolle, se mullistaa alan ja luo uusia mahdollisuuksia esimerkiksi virtuaaliturismin tai virtuaalikokousten osalta, jotka tosin vielä vaativat myös läpinäkyvien näyttöjen parantamista. Uskoisin kaiken tämän tapahtuvan kymmenen vuoden kuluessa”, akustiikan professori Ville Pulkki visioi.

”Unelmani on, että voisin joskus päästä virtuaalinäyttötekniikan avulla etelänavalle meluavan pingviinilauman keskelle. Ympäröivän äänen sekä kuvan tallennus on jo mahdollista, ja satelliitin virtuaalinäyttöön välittämä elämys olisi huikea”, Pulkki haaveilee.

Virtuaalinäyttöjen 360-asteinen ääni

Pulkin kädenjälki on jo taustalla monissa nykyään käytössä olevissa elokuvaäänitekniikoissa, sekä virtuaalinäyttöjen pelisovelluksissa. Osassa pelimaailman ratkaisuissa on otettu käyttöön Pulkin väitöstyössään kehittämä synteesimenetelmä, joka palkittiin Samuel L. Warner -muistomitalilla Hollywoodissa vuonna 2014 elokuvien äänitekniikan edistämiseksi tehdystä työstä.

Menetelmän avulla saadaan yksittäiset äänilähteet paikannettua haluttuun suuntaan kaiutinjärjestelmillä tai kuulokkeilla, kunhan kuulijan pään asentoa voidaan seurata täsmällisesti. Tämä tekniikka on nykyään osa MPEG-H sekä DTS:x ääniformaatteja sekä sitä sovelletaan Sony Playstation VR virtuaaliäänimaisemien toistossa. 

Olemassa olevan äänitilan toistamiseen Pulkki keksi ratkaisun yhteistyössä tekniikan tohtori Juha Merimaan kanssa. Ääni tallennetaan neljän mikrofonin avulla eri suunnista ja toistetaan niin, että äänen tulosuunnat analysoidaan äänityksestä, ja myöhemmin otetaan huomioon toistossa virtuaalisten tai todellisten kaiuttimien avulla. Tämä alun perin telekonferenssisovelluksiin kehitetty tekniikka myytiin saksalaiselle Fraunhofer IIS -tutkimusinsitituutille vuonna 2007, ja se on nyt löytänyt tiensä virtuaalinäyttöjen äänitekniikaksi. Fraunhofer IIS demonstroi teknologiaa jo potentiaalisille asiakkailleen, ja tekniikka saadaan kuluttajille mahdollisesti jo muutaman vuoden sisällä. Yhtäaikainen ympäröivän videon sekä realistisen tilaäänen esittäminen tuo käyttäjälle hyvin voimakkaan ”olen siellä” -kokemuksen.

”Kehittämämme menetelmä tuottaa todentuntuisemman vaikutelman kuin perinteisempään prosessointiin perustuvat menetelmät. Rasitteena on kuitenkin huomattavasti suurempi laskennallinen raskaus. Fraunhofer IIS on kuitenkin jo saanut menetelmän toimimaan älypuhelimella yhtä aikaa virtuaalinäytön kanssa”, Pulkki kertoo.  

Lisätietoa:
professori Ville Pulkki
Aalto-yliopisto
[email protected]
puh 050 5208 392