Scientists Create 3D 'Audio Dome' Capable of Hyper-Realistic Soundscapes

Scientists Create 3D 'Audio Dome' Capable of Hyper-Realistic Soundscapes

Scientists Create 3D 'Audio Dome' Capable of Hyper-Realistic Soundscapes

Researchers in Canada have made a groundbreaking advancement in audio technology, developing an 11-foot (3.4 meters) domed array of loudspeakers called the AudioDome. 

This innovative system, housed within a sealed chamber in Ontario, is capable of creating virtual soundscapes with such incredible fidelity that, to the human ear, they are virtually indistinguishable from real-world sounds. 

Leveraging advanced audio-rendering techniques, the AudioDome can simulate the precise locations of recorded sounds, effectively "sonically transporting" listeners to any corner of the globe.

In new research published on April 15 in The Journal of the Acoustical Society of America, scientists rigorously tested the AudioDome's accuracy on human subjects. 

The results were astounding: the system proved capable of simulating soundscapes with a level of detail that surpassed the limits of human auditory perception.

 This breakthrough not only highlights the immense potential of this technology but also opens new avenues for in-depth research into how the human brain processes complex, dynamic, and three-dimensional soundscapes.

Study lead author Nima Zargarnezhad, a graduate student in neuroscience and music cognition at Western University, Ontario, emphasized the unique capabilities of the AudioDome. 

He stated that the dome provides researchers with the ability to "maintain tight experimental control while also studying human auditory spatial perception in the type of complex, dynamic, three-dimensional soundscapes that the auditory system evolved to handle." 

This allows for more naturalistic studies of human hearing, moving beyond the limitations of traditional surround-sound technologies.

Unlike conventional surround-sound systems that often rely on single-channel (SC) presentation or vector-based amplitude panning (VBAP), the AudioDome utilizes ambisonic panning. 

Ambisonic panning is a sophisticated sound-reproduction technique that mathematically decomposes a 3D soundscape into functions describing each sound's directionality, pressure, and velocity. 

While lower-order ambisonic systems can produce "blurry" or diffused sound sources, the AudioDome's ninth-order ambisonic panning system, comprising four dual-channel subwoofers and 91 loudspeakers, was found to reproduce the "identity and location of many common sounds, including speech, at a spatial resolution that is at the level of human spatial acuity, if not better."

Despite its remarkable capabilities, the study did identify one limitation: for sounds with energy frequencies above 4 kHz, particularly within the human vocal range, localization cues became somewhat distorted. 

This resulted in speech, though accurately reproduced, sounding as if it were being heard over a phone line, leading the paper to recommend SC reproduction for "naturalistic studies of speech."

 Nevertheless, the researchers concluded that the AudioDome offers a promising advancement, laying crucial groundwork for future experiments into naturalistic human auditory perception and our brains' intricate processing of sound.

वैज्ञानिकों ने हाइपर-रियलिस्टिक साउंडस्केप्स में सक्षम 3D 'ऑडियो डोम' बनाया

कनाडा में शोधकर्ताओं ने ऑडियो तकनीक में एक अभूतपूर्व प्रगति की है, उन्होंने ऑडियोडोम नामक लाउडस्पीकरों की 11-फुट (3.4 मीटर) की गुंबददार सरणी विकसित की है।

ओंटारियो में एक सीलबंद कक्ष के भीतर स्थित यह अभिनव प्रणाली, ऐसी अविश्वसनीय निष्ठा के साथ आभासी ध्वनि परिदृश्य बनाने में सक्षम है कि, मानव कान के लिए, वे वास्तविक दुनिया की ध्वनियों से लगभग अप्रभेद्य हैं।

उन्नत ऑडियो-रेंडरिंग तकनीकों का लाभ उठाते हुए, ऑडियोडोम रिकॉर्ड की गई ध्वनियों के सटीक स्थानों का अनुकरण कर सकता है, जो श्रोताओं को दुनिया के किसी भी कोने में प्रभावी रूप से "ध्वनिक रूप से परिवहन" कर सकता है।

15 अप्रैल को द जर्नल ऑफ़ द एकॉस्टिकल सोसाइटी ऑफ़ अमेरिका में प्रकाशित नए शोध में, वैज्ञानिकों ने मानव विषयों पर ऑडियोडोम की सटीकता का कठोर परीक्षण किया।

परिणाम आश्चर्यजनक थे: यह प्रणाली मानव श्रवण धारणा की सीमाओं को पार करने वाले विवरण के स्तर के साथ ध्वनि परिदृश्यों का अनुकरण करने में सक्षम साबित हुई। 

यह सफलता न केवल इस तकनीक की अपार संभावनाओं को उजागर करती है, बल्कि मानव मस्तिष्क जटिल, गतिशील और त्रि-आयामी ध्वनि परिदृश्यों को कैसे संसाधित करता है, इस पर गहन शोध के लिए नए रास्ते भी खोलती है।

अध्ययन के प्रमुख लेखक, ओंटारियो के वेस्टर्न विश्वविद्यालय में तंत्रिका विज्ञान और संगीत अनुभूति में स्नातक छात्र नीमा ज़रगरनेज़ाद ने ऑडियोडोम की अनूठी क्षमताओं पर जोर दिया।

उन्होंने कहा कि गुंबद शोधकर्ताओं को "कठोर प्रयोगात्मक नियंत्रण बनाए रखने की क्षमता प्रदान करता है, साथ ही श्रवण प्रणाली द्वारा विकसित जटिल, गतिशील, त्रि-आयामी ध्वनि परिदृश्यों में मानव श्रवण स्थानिक धारणा का अध्ययन भी करता है।"

यह पारंपरिक सराउंड-साउंड तकनीकों की सीमाओं से परे जाकर मानव श्रवण के अधिक प्राकृतिक अध्ययन की अनुमति देता है।

पारंपरिक सराउंड-साउंड सिस्टम के विपरीत जो अक्सर सिंगल-चैनल (SC) प्रेजेंटेशन या वेक्टर-आधारित एम्पलीट्यूड पैनिंग (VBAP) पर निर्भर करते हैं, ऑडियोडोम एम्बिसोनिक पैनिंग का उपयोग करता है।

 एम्बिसोनिक पैनिंग एक परिष्कृत ध्वनि-प्रजनन तकनीक है जो गणितीय रूप से 3D ध्वनि परिदृश्य को प्रत्येक ध्वनि की दिशा, दबाव और वेग का वर्णन करने वाले कार्यों में विघटित करती है।

जबकि निम्न-क्रम एम्बिसोनिक सिस्टम "धुंधले" या बिखरे हुए ध्वनि स्रोत उत्पन्न कर सकते हैं, ऑडियोडोम की नौवीं-क्रम एम्बिसोनिक पैनिंग प्रणाली, जिसमें चार दोहरे चैनल सबवूफ़र और 91 लाउडस्पीकर शामिल हैं, "कई सामान्य ध्वनियों की पहचान और स्थान को पुनरुत्पादित करने में सक्षम पाई गई, जिसमें भाषण भी शामिल है, एक स्थानिक रिज़ॉल्यूशन पर जो मानव स्थानिक तीक्ष्णता के स्तर पर है, यदि बेहतर नहीं है।"

अपनी उल्लेखनीय क्षमताओं के बावजूद, अध्ययन ने एक सीमा की पहचान की: 4 kHz से ऊपर की ऊर्जा आवृत्तियों वाली ध्वनियों के लिए, विशेष रूप से मानव स्वर सीमा के भीतर, स्थानीयकरण संकेत कुछ हद तक विकृत हो गए।

इसके परिणामस्वरूप भाषण, हालांकि सटीक रूप से पुनरुत्पादित हुआ, ऐसा लग रहा था जैसे कि इसे फोन लाइन पर सुना जा रहा हो, जिसके कारण पेपर ने "भाषण के प्राकृतिक अध्ययन" के लिए एससी पुनरुत्पादन की सिफारिश की।

 फिर भी, शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि ऑडियोडोम एक आशाजनक प्रगति प्रदान करता है, जो प्राकृतिक मानव श्रवण धारणा और हमारे मस्तिष्क द्वारा ध्वनि के जटिल प्रसंस्करण में भविष्य के प्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण आधार प्रदान करता है।

శాస్త్రవేత్తలు హైపర్-రియలిస్టిక్ సౌండ్‌స్కేప్‌లను కలిగి ఉండే 3D 'ఆడియో డోమ్'ను సృష్టించారు

కెనడాలోని పరిశోధకులు ఆడియో టెక్నాలజీలో విప్లవాత్మక పురోగతిని సాధించారు, ఆడియోడోమ్ అని పిలువబడే 11-అడుగుల (3.4 మీటర్లు) గోపురం లౌడ్‌స్పీకర్ల శ్రేణిని అభివృద్ధి చేశారు. 

ఒంటారియోలోని ఒక సీలు చేసిన గదిలో ఉంచబడిన ఈ వినూత్న వ్యవస్థ, మానవ చెవికి, వాస్తవ ప్రపంచ శబ్దాల నుండి వాస్తవంగా వేరు చేయలేని విధంగా అద్భుతమైన విశ్వసనీయతతో వర్చువల్ సౌండ్‌స్కేప్‌లను సృష్టించగలదు. 

అధునాతన ఆడియో-రెండరింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగించి, ఆడియోడోమ్ రికార్డ్ చేయబడిన శబ్దాల యొక్క ఖచ్చితమైన స్థానాలను అనుకరించగలదు, శ్రోతలను ప్రపంచంలోని ఏ మూలకైనా సమర్థవంతంగా "సోనిక్‌గా రవాణా చేస్తుంది".

ఏప్రిల్ 15న ది జర్నల్ ఆఫ్ ది అకౌస్టికల్ సొసైటీ ఆఫ్ అమెరికాలో ప్రచురించబడిన కొత్త పరిశోధనలో, శాస్త్రవేత్తలు మానవ విషయాలపై ఆడియోడోమ్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని కఠినంగా పరీక్షించారు. 

ఫలితాలు ఆశ్చర్యకరంగా ఉన్నాయి: ఈ వ్యవస్థ మానవ శ్రవణ అవగాహన పరిమితులను అధిగమించే వివరాల స్థాయితో సౌండ్‌స్కేప్‌లను అనుకరించగలదని నిరూపించబడింది.

 ఈ పురోగతి ఈ సాంకేతికత యొక్క అపారమైన సామర్థ్యాన్ని హైలైట్ చేయడమే కాకుండా, మానవ మెదడు సంక్లిష్టమైన, డైనమిక్ మరియు త్రిమితీయ సౌండ్‌స్కేప్‌లను ఎలా ప్రాసెస్ చేస్తుందనే దానిపై లోతైన పరిశోధనకు కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది.

అంటారియోలోని వెస్ట్రన్ విశ్వవిద్యాలయంలో న్యూరోసైన్స్ మరియు సంగీత జ్ఞానంలో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి అయిన అధ్యయన ప్రధాన రచయిత్రి నిమా జర్గర్నెజాద్ ఆడియోడోమ్ యొక్క ప్రత్యేక సామర్థ్యాలను నొక్కి చెప్పారు.

డోమ్ పరిశోధకులకు "శ్రవణ వ్యవస్థ నిర్వహించడానికి పరిణామం చెందిన సంక్లిష్టమైన, డైనమిక్, త్రిమితీయ సౌండ్‌స్కేప్‌ల రకంలో మానవ శ్రవణ ప్రాదేశిక అవగాహనను అధ్యయనం చేస్తూ గట్టి ప్రయోగాత్మక నియంత్రణను నిర్వహించే" సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుందని ఆయన పేర్కొన్నారు.

ఇది సాంప్రదాయ సరౌండ్-సౌండ్ టెక్నాలజీల పరిమితులను దాటి మానవ వినికిడి యొక్క మరింత సహజమైన అధ్యయనాలను అనుమతిస్తుంది.

సింగిల్-ఛానల్ (SC) ప్రెజెంటేషన్ లేదా వెక్టర్-ఆధారిత యాంప్లిట్యూడ్ పానింగ్ (VBAP)పై తరచుగా ఆధారపడే సాంప్రదాయ సరౌండ్-సౌండ్ సిస్టమ్‌ల మాదిరిగా కాకుండా, ఆడియోడోమ్ అంబిసోనిక్ పానింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

అంబిసోనిక్ పానింగ్ అనేది ఒక అధునాతన ధ్వని-పునరుత్పత్తి సాంకేతికత, ఇది 3D సౌండ్‌స్కేప్‌ను గణితశాస్త్రంలో ప్రతి ధ్వని యొక్క దిశాత్మకత, పీడనం మరియు వేగాన్ని వివరించే ఫంక్షన్‌లుగా విడదీస్తుంది. 

లోయర్-ఆర్డర్ అంబిసోనిక్ సిస్టమ్‌లు "బ్లరీ" లేదా డిఫ్యూజ్డ్ సౌండ్ సోర్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అయితే నాలుగు డ్యూయల్-ఛానల్ సబ్‌ వూఫర్‌లు మరియు 91 లౌడ్‌స్పీకర్‌లను కలిగి ఉన్న ఆడియోడోమ్ యొక్క తొమ్మిదవ-ఆర్డర్ అంబిసోనిక్ ప్యానింగ్ సిస్టమ్, "మానవ ప్రాదేశిక అక్యూటీ స్థాయిలో, కాకపోయినా మెరుగైన స్పేషియల్ రిజల్యూషన్‌లో ప్రసంగంతో సహా అనేక సాధారణ శబ్దాల గుర్తింపు మరియు స్థానాన్ని" పునరుత్పత్తి చేస్తుందని కనుగొనబడింది.

దాని అద్భుతమైన సామర్థ్యాలు ఉన్నప్పటికీ, అధ్యయనం ఒక పరిమితిని గుర్తించింది: 4 kHz కంటే ఎక్కువ శక్తి పౌనఃపున్యాలు కలిగిన శబ్దాలకు, ముఖ్యంగా మానవ స్వర పరిధిలో, స్థానికీకరణ సంకేతాలు కొంతవరకు వక్రీకరించబడ్డాయి. 

దీని ఫలితంగా ప్రసంగం ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేయబడినప్పటికీ, ఫోన్ లైన్ ద్వారా వినిపిస్తున్నట్లుగా ధ్వనించింది, ఇది "ప్రసంగం యొక్క సహజ అధ్యయనాల" కోసం SC పునరుత్పత్తిని సిఫార్సు చేయడానికి పత్రికను దారితీసింది.

అయినప్పటికీ, ఆడియోడోమ్ ఒక ఆశాజనకమైన పురోగతిని అందిస్తుందని, సహజమైన మానవ శ్రవణ అవగాహన మరియు మన మెదడు యొక్క సంక్లిష్టమైన ధ్వని ప్రాసెసింగ్‌లో భవిష్యత్ ప్రయోగాలకు కీలకమైన పునాది వేస్తుందని పరిశోధకులు నిర్ధారించారు.