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上個月在德國萊比錫舉行的GC遊戲大展上，著名遊戲外設廠商Razer發佈了一款超震撼的頂級耳機——Razer Megalodon 7.1 （巨齒鯊 7.1）。該耳機採用Razer最新開發的Maelstrom音頻引擎，將給玩家帶來與以往完全不同的感受，讓我們一起瞭解下他的廬山真面目吧！
Razer Megalodon 7.1 規格參數：
耳機
頻率響應：20 - 20000 Hz
阻抗：40 Ω @ 1kHz
靈敏度(@1kHz, 1V/Pa)：105 ± 4dB
最大輸入功率：200 mW
麥克風
頻率響應：50 – 16000 Hz
阻抗(@1kHz, 1V/Pa)：-37 dB可調
信噪比：50 dB
無指向
線長：3.3米
Razer Maelstrom 音頻引擎
音頻的演變
多年來，視頻技術一直在不斷取得創新——彩色顯示器、不斷提高的分辨率、日益明亮的 LCD 和等離子顯示器、家庭及影院的各種三維視覺增強特性等等。與此不同的是，立體 聲自從1931年以來，一直是音頻再現領域使用的主導技術。
1877年——人類發明了單聲道聲音再現技術，留聲機問世。
1931年——人類發明了立體聲。通過在左右兩側之間運用平衡的音量，可以使人產生這樣 的印象：音源是在兩個音箱之間的一條線上移動。實際上，這是一種一維技術（聲音在一條 軸線上）。
1940年——首次有文字記錄的利用多聲道音頻應用（由三個聲道組成）來製造環繞聲。
1985年——多聲道音頻標準問世，旨在為影院渲染出更逼真的音頻效果。該標準考慮了下 雨聲和人群噪聲等環境聲音，使它們能再現於聽者的後方。
但是，多聲道音頻技術本質上依然與立體聲技術相同：在兩個音箱之間播放聲音，並增 加越來越多的音箱（5.1、7.1，目前甚至多達 12.1），它們將會增加一根聲音軸，人們在其 中能聽到聲音。
二維音頻
我們的聽覺是一種很複雜的感官，它主動探測我們周圍世界發生的音頻事件的源頭。由於我們能輕易分辨出聲音的方向以及它相對於我們位置的距離，因此我們經常把聽覺當作向 導，保護我們遠離危險。
但是，近年來，音頻技術一直缺乏改善，導致人們忽視了它在遊戲領域的恰當使用。傳 統的立體聲令使用者只能確定發生在自己左側或右側事件的位置。但隨著三維遊戲的問世， 玩遊戲不再侷限於從某人的左側或右側翻滾和跳躍到另一側。
這是一個人類的聽覺能力與傳統立體聲或多聲道音箱性能之間的斷層。因此，創建自然 真實三維聲音系統的潛力巨大，這是因為我們已經習慣於能夠利用聲音的信號，並主動搜尋 這些信號，來更好地適應我們周圍的環境。
請做個比較：您在現場音樂會能聽到的聲音是什麼樣的？您聽這場音樂會的錄音時又是 什麼樣的？它們聽起來一點兒也不像，這是因為傳統的立體聲將聲音壓縮成一條線。
HRTF（頭部反應傳送函數）：虛擬環繞聲
首批虛擬環繞聲技術出現於上世紀80年代。這種技術基於名為「頭部反應傳送函數」(HRTF)的聲音處理方法，目標是再現任何位置的任何聲音，並使它們空間化。
HRTF利用了我們的大腦對聲音空間定位的解碼方式，並創建了關於位置的聲音信號 來再現這種效果。
係數表示到達使用者左耳所需的時間長度。到達右耳的時差以紅色表示。
例如，當聲音來自某人左側時，聲音首先到達他的左耳，然後是右耳（見圖 1）。 這個時差稱作雙耳時間差(ITD)，基於此，大腦對水 平面的音源位置進行解碼。該信息還與雙耳強度差(ILD) 相結合來確定音源位置。ILD出現在到達右耳和左耳的信號之間，起因是頭部的遮掩（由於頭部吸收 聲音而導致的聲音衍射）。
耳廓是耳的外部，由軟骨和皮膚組成，它直接影響聲音感知方式。
下面說明我們確定上方或下方聲音位置（俯仰角）的能力， 大腦對由耳廓上的衍射所致的細微聲音變化進行解碼（見圖 2）。 當聲音從特定高程到達耳朵時，它被耳廓上的多次混響所改變， 然後進入耳道。這些變化隨高程而有所不同。大腦隨後將這些細 微變化解碼，以便根據高程來對空間信號進行解碼。所有 HRTF（頭部反應傳送函數）技術的基礎都是借助濾波器來改變聲音， 由此模仿這些空間信號，然後把它們播送到耳朵裡。
依照這些原理，在人體模型或真人頭部的每個耳道均裝入麥 克風，用來測量和比較以下二者間的差異：在特定空間位置的音源的錄音、聲音最後到達耳道內部時的錄音。這種直接的比較提供了兩個濾波器（左右兩側），它們能再現聲音的變化，以便重新 產生空間感。
通過運用這些方法和獲得的濾波器，HRTF（頭部反應傳送函數）技術用立體聲耳機或 立體聲音箱就能模擬三維聲音，無需分立的多音箱系統。
傳統的 HRTF（頭部反應傳送函數）問題
由於HRTF（頭部反應傳送函數）固有的生理學特性，在由HRTF（頭部反應傳送函數）產生三維聲音時，會出現若干傳統問題。
前/後音頻成像
當前的HRTF（頭部反應傳送函數）技術在對來自前方和後方的聲音進行再現或成像方面表現很差。例如，如果錄音的位置是在聽者的前方過來，則傳統的 HRTF系統會無意 地把它放在聽者的後方。因此，在玩遊戲時，在玩家前方射出的子彈也許會被傳統的 HRTF 協議混淆成來自後方。
有所選擇的聽眾
對於多數人而言，傳統HRTF（頭部反應傳送函數）協議的成功率很低。一般情況下，HRTF（頭部反應傳送函數）其實很少能按預期那樣為使用者工作。目 前，大部分HRTF（頭部反應傳送函數）協議的成功率頂多為20%，多數使用者要麼可能不會注意到任何差異，要麼乾脆討厭HRTF（頭部反應傳送函數）再 現的三維音效，並關閉三維聲音功能。
保真度的損失
傳統的HRTF（頭部反應傳送函數）系統還會遭遇保真度後期處理方面的損失，自然或原始聲音信號要麼丟失，要麼被減弱。儘管傳統HRTF（頭部反應傳送函數）系統可能會產生關於位置的音頻信號，但它幾乎同樣有可能導致明顯的保真度損失，從而導致玩家的遊戲音頻環境較差。
拙劣的音源外部化導致聽者疲勞
人們一般會感覺HRTF（頭部反應傳送函數）產生的聲音離自己頭部很近，這是因為當採用了HRTF（頭部反應傳送函數）系統時，與位置音頻相比，一般很難再現遙遠聲音的效果。因此，HRTF（頭部反應傳送函數）會由於「在大腦裡面」的聲音感覺而導致人疲勞。
高程/Z軸聲音
HRTF（頭部反應傳送函數）的基礎是聲音定位心理學方法，它們只用耳機提供二維聲場。因此，很難用傳統HRTF系統來再現Z軸或者較高或較低平面上的聲音。
當代HRTF（頭部反應傳送函數）技術
音頻行業的很多企業都運用HRTF（頭部反應傳送函數）理論來創造能虛擬環繞聲的技術。
一些虛擬環繞聲技術提供商完全依賴在 HRTF（頭部反應傳送函數）領域發現的原理，並利用聲音濾波器改變這些聲音的相位，來提供位置信號。這是一個非常初步的過程，並且 對多數人都不管用，這是因為某些聲音要麼較大，要麼較柔和，並且似乎在每個耳朵內迴響。
其它一些企業利用FFT（快速傅立葉變換）卷積來處理若干變量，比如相位、增益，以及聲音離開使用者頭部、耳廓和身體時的折射。這是一種更準確的方法，但許多此類技術提供的聲音濾波器很短，並且在DSP需要開始處理其它新聲音之前，只能提供數量有限的位置信號。
這兩類方法都將提供帶有位置信號的聲音（使用者的大腦可用它們來確定聲音的位置），但相關的DSP只能以34 MIPS（每秒百萬條指令）速度來處理數據和變量。
當代的HRTF技術當中，多數都有上述傳統問題。因此對於多數遊戲玩家而言，這代HRTF技術產生的虛擬環繞聲不適合遊戲，即不適合為遊戲提供準確的環繞聲環境。
Razer Maelstrom 音頻引擎——新一代HRTF技術
Razer Maelstrom 音頻引擎起初是一種軍用級音頻技術，原本是為殲擊機飛行員開發 的，他們需要精確的來襲導彈音頻警報。Razer Maelstrom 音頻引擎基於同一平台，但它是專門為遊戲而開發的。Razer Maelstrom 引擎還被開發用來解決HRTF系統的傳統問題，以便能產生更加逼真的環繞聲環境。
Razer Maelstrom 音頻引擎是數千小時音頻工程、測試與確認工作的成果，旨在創建基於新一代HRTF系統的最先進的環繞聲平台。
Razer Maelstrom 系統完成的處理過程明顯比傳統的HRTF方法更複雜。利用複雜的數學與物理理論，揚聲器在耳機中的位置已由長時間的處理工作確定。同時，聲音離開使用 者頭部、耳廓、身體時的相位、增益、折射均已得到考慮，而其它因素也是如此，比如聲音距離使用者的距離、混響和其它效果。
除了傳統HRTF系統考慮的正常因素以外，Razer Maelstrom 還將考慮原始音源，以及聲音出現的精確坐標，並把處理後的位置信號加入到能在耳機的左右聲道中播放的聲音中。
當聲音在 Razer Megalodon 耳機中回放時，會傳送恰當的左右聲音，並且使用者將能準確判定聲音位置。
與傳統HRTF方法相比，Razer Maelstrom 引擎更強的處理能力帶來了更好的前/後音頻成像。而且，額外的處理還提供了更準確的環繞聲成像環境。Razer Maelstrom 引擎還確保了音頻保真度後期處理的損失最小，以便遊戲環境符合 遊戲開發商的初衷。同樣，借助 Razor Maelstrom 先進的HRTF系統，音頻信號的外部化也得到增強。
另外，Razer Maelstrom 能使音源虛擬化，並能針對數千種虛擬耳廓對聲音做動態處理，以確保產生的位置信號對更多人適用。這之所以很重要，是因為傳統的HRTF技術產生的位置信號 是基於人體模型頭部的單一參考錄音，這也是傳統HRTF技術不能令多數人信服的基本原因。
由於需要臨時處理複雜數據，因此 Razer Maelstrom 引擎的關鍵方面之一就是使用單獨的音頻處理單元，它卸載了大部分必要的處理。這種先進的處理方法：利用一顆單獨的前沿 DSP，它能以高達 500 MIPs 的速度進行數據處理，處理的數據比其它常規DSP多400%至800%，並且比目前這代HRTF方法顯著提升了性能。而且，由於它把必要處理 從CPU卸載到了 Razer Maelstrom 音頻處理單元，因此它還增強了玩遊戲的效果。
Razer Maelstrom 音頻引擎——始於玩家，賦予玩家。
當前這代聲音虛擬模型無法在遊戲中提供逼真的位置音頻。而且，傳統HRTF技術還必須把處理任務加載至CPU，從而造成遊戲時性能較差。
Razer Maelstrom 引擎被專門開發用來解決遊戲時的上述問題，遊戲玩家也參與其中，在 遊戲中得到廣泛測試。Razer Maelstrom 引擎是新一代虛擬聲音引擎，它無需驅動軟件就能提供逼真的7.1環繞聲遊戲，這帶來了增強的處理——對於今天要求苛刻的遊戲而言是福音。
由於創建了數千種音頻模型來確保在遊戲中創建最優的音頻環境，因此Razer Maelstrom 音頻引擎是始於遊戲玩家、賦予遊戲玩家的最先進音頻引擎系統。
Razer Megalodon 7.1 環繞聲遊戲耳機
Razer Megalodon 是一種專門設計的 7.1 虛擬環繞聲遊戲耳機， 其中採用了 Razer Maelstrom 音頻引擎，以使它成為如今遊戲玩家必用的遊戲耳機。Razer Megalodon 是同類中最先進的遊戲音頻耳機，利用了新一代HRTF技術和具有前所未聞的處理能力的出色DSP。
由於耳廓非常複雜，並且每個人的耳廓都是不同的，因此我們讓揚聲器環繞耳朵，這樣產生的聲場將被使用者自己的耳膜自然衍射，從而充分利用了Razer Maelstrom 能對耳廓的廣泛虛擬化的特性。這種貼近耳朵的聲場對於所有人都相同，但對使用者耳膜的影響更具個性化，並將更準確地與他們自己在真實世界中的三維音頻體驗 相匹配。
Megalodon 耳機揚聲器位置貼近耳朵， 因此聲場非常個性化，並由耳膜直接衍射。
因此，揚聲器在 Razer Megalodon 耳機中的精確佈置，以及 Razer Maelstrom 音頻引擎先進的聲音處理方法考慮了以下幾方面：
更加外部化
聲音聚焦度更高
更精確的虛擬聲音圖像
Razer Megalodon 控制盒還包含了音頻處理單元，後者處理上述所有複雜系統，正是這些系統構成了 Razer Maelstrom 引擎。這個外部音頻處理單元包含了新一代DSP，使它處理的信息量比當前的DSP多了八倍。對 Razer Megalodon 聲音精度以及對所有傳統HRTF問題的最終影響都十分突出。除了Z軸/高程問題以外，Razer Maelstrom 引擎最終解決了多數與HRTF技術有關的傳統問題。可以這麼說：由於360度成像如今終於問世了，Razer 公司的音頻工程師們正在積極追尋真正的三維音頻成像。
結論
借助 Razer Megalodon 耳機，Razer意欲證明：Razer Maelstrom 音頻引擎的能力以及揚聲器的精確佈置是如何有效再現比目前市場上其它任何HRTF技術都更好的、準確的呈現虛擬環繞聲的。
與傳統的DSP相比，Razer Maelstrom 音頻引擎中處理的信息量比前者多800%，因此 Razer Megalodon 提供了更多關於位置的聲音信號，使遊戲玩家能更好地感受整個虛擬環 繞聲圖像。借助這些信號，遊戲玩家能輕鬆確定每個聲音的位置，並將始終知道子彈來自何處。
Razer還希望在將來解決傳統HRTF技術所固有的問題，最終展現出具備 Razer Maelstrom 音頻引擎及精緻揚聲器的 Razer Megalodon 如何創建一種真正使遊戲玩家能聽到三維聲音的聲音解決方案，從此再也不會漏過某個聲音。
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