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はじめに（Introduction）

「binaural」という言葉は、ヘッドホンで 3D 空間オーディオコンテンツをレンダリングできる、さまざまな録音・合成・再生の手法を指します。たとえば、binaural フィールドレコーディングは、リスナーまたはダミーヘッド（Kemar や KU100 など）の耳の穴に小型マイクを配置して行うことができ、ヘッドホンで再生すると、空間的な側面が強調された迫真の没入的な聴覚体験を生み出します。信号処理技術の比較的最近の進歩により、マイクを使わずに binaural 信号を合成することが可能になりました。

binaural 合成を使うと、音をリスナーの周囲の任意の位置に配置し、拡張された空間表現の感覚体験を合成できます。Mid-Side Stereo など他の一部の 2 チャンネルフォーマットと同様に、binaural エンコードされたオーディオ録音はステレオスピーカーとは互換性がありません。binaural エンコードされたオーディオファイルを通常のステレオセットアップで再生すると、音は聞こえますが、良い音にはなりません。

警告： binaural モニタリングに不慣れなクライアントには、binaural ファイルは良質なヘッドホンでのみ聴取すべきであることを指摘することが重要です。

HRTF

HRTF は Head Related Transfer Function（頭部伝達関数）の略です。この関数は、リスナー自身の頭部、外耳、胴体によるフィルタリング効果の数学モデルです。このフィルタリングは、私たちが周囲の音を定位する際に重要な役割を果たし、個人ごとに固有のものです。HRTF は両耳で異なるため、常に HRTF のペアについて話します。

binaural モニタリングを合成する際、個人の身体によるフィルタリング効果に一致する正確な HRTF を使ってレンダリングすれば、完璧な結果が得られます。しかし実際にはそれは容易ではないため、SPAT Revolution はモニタリングや binaural オーディオのエンコードに適用できる、事前に解析された多くの HRTF プロファイルの選択肢を提供します。HRTF プロファイルの選択は SPAT Revolution の Preferences で管理でき、独自の HRTF を読み込むオプションを含むいくつかのプロファイルがあります。デフォルトの HRTF は Kemar ダミーヘッドモデルで、汎用的な頭部・肩部フィルタとしてよく使われます。

HRTF プロファイル（HRTF Profiles）

SPAT Revolution に含まれる HRTF プロファイルは、多くの個人を対象に測定が行われたいくつかの大規模な研究プロジェクトから取られています。ある人の耳が他の人のものよりも自然に聞こえる可能性があります。binaural を手軽にモニタリングするには、ヘッドホンで仮想シーンをモニタリングするときに最も快適に感じるプロファイルを見つけてみてください。パフォーマーやインスタレーションの来場者に 3D インイヤーモニターミックスを提供する場合は、その人に最も適した HRTF プロファイルを見つけてみてください。これは楽しい作業になるかもしれません。他人の耳を通して聞くのが快適でない場合は（それも無理はありません）、自分自身の頭部と上半身の測定からパーソナライズされた HRTF プロファイルを作成することも検討できます。実験室の測定から HRTF プロファイルを作成できるサービスもすでにいくつか存在します。自分用でも他の人用でも、作成したパーソナライズプロファイルは HRTF Manager のリストに追加できます。SOFA フォーマットの HRTF であればどれでも SPAT Revolution の binaural エンコードリストにインポートでき、SPAT Revolution を binaural モニタリング・レンダリングの非常に柔軟なソリューションにします。

警告： インポートする HRTF プロファイルは SOFA フォーマットであり、プロジェクトのサンプルレートに一致している必要があります。「SimpleFreeFieldSOS」の IIR タイプの HRTF を使用するのが望ましいです。

これらのプロファイルは「LISTEN」「CROSSMOD」「BiLi」データベースから取得されています。

バイノーラルアルゴリズム（Binaural algorithms）

標準バイノーラルモード（Standard binaural mode）

このモードは、選択した HRTF プロファイルを使用して音場を再現します。

高度なアルゴリズム（Advanced algorithms）

近接場バイノーラル（Near-field binaural）

HRTF は一般的にリスナーから 1～2 メートルの距離で測定されます。実際には、HRTF は音源とリスナーの間の距離によって変化します。特に音源が近いときに顕著です。

Near Field Binaural は、追加のフィルタセットを適用して、近距離の HRTF を再現しようとします。

球体頭部モデル（Spherical head model）

この binaural 合成は、HRTF を使用する代わりに、頭部を剛体の球としてシミュレートします。

このモデルは HRTF を使用しないため、CPU 消費が少なくなります。ただし、定位は明らかに精度が低くなります。

スノーマンモデル（Snowman model）

この合成は Spherical Head Model の改良版です。頭部の反射に加えて、胴体の反射もシミュレートされ、上下に重なった 2 つの球のように表現されます。そのため、「snowman model（雪だるまモデル）」と呼ばれます。

Head scale パラメータ（Head scale parameter）

4 つの binaural アルゴリズムで利用できる「head scale」パラメータは、頭部のサイズをリスナーに合わせて調整できます。これにより、両耳間の時間差とレベル差が調整されます。このパラメータは Setup ページの room パラメータ、そして room の output パネルでも利用できます。

バイノーラルモニタリングモジュール（Binaural Monitoring Module）

SPAT Revolution の Setup ページには、binaural モニタリング専用のモジュールがあります。その目的は、ヘッドホンと binaural エンコードを使ってあらゆるスピーカーセットアップをモニタリングすることです。これにより、現場にいないときでも、特定の channel-based システムで空間音響がどのように聞こえるかの印象を得ることができます。

Setup ページのグラフ下部にある Monitor 行の + アイコンをクリックすると、binaural モニタリングモジュールを追加できます。このモジュールは非常に簡単に使用できます。接続した channel-based オーディオストリームのタイプを自動的に検出します。

binaural モニタリングモジュールは、各ソースではなく各スピーカーを仮想化することで動作するため、現実のスピーカー現象が binaural レンダリングに反映されます。たとえば、2 つの仮想スピーカーの中央に配置された仮想ソースは、中央点に仮想スピーカーが存在しないため、物理的な世界と同じ「ファントムスピーカー」で binaural モニタリングでレンダリングされます。

ヘッドホンで binaural ストリームを聴取するには、エンコードに使用したい HRTF プロファイルを選択し、モジュールの出力をグラフ下部の専用 Output モジュールに接続してください。出力は、お使いのオーディオハードウェアのヘッドホンモニター出力にルーティングする必要があります。

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参照元情報：Binaural – FLUX:: SPAT Revolution User Guide
https://doc.flux.audio/spat-revolution/Spatialisation_Technology_Binaural.html