CADAC沉浸聲一種基于HOA空間音頻的沉浸聲技術(shù)
來源:CADAC卡迪克 編輯:站臺(tái)丶 2023-09-13 15:36:47 加入收藏
沉浸聲 (Binaural audio)起源于對(duì)人類聽覺系統(tǒng)的研究和對(duì)立體聲音的模擬需求。在19世紀(jì)未期,科學(xué)家開始研究人類雙耳聽覺系統(tǒng)是如何感知和定位聲音的。研究發(fā)現(xiàn),由于人類的兩只耳朵位于頭部兩側(cè),聲音在到達(dá)每只耳朵之前會(huì)受到頭部、耳廓和其他物體的阻擋和反射。
這些影響導(dǎo)致每只耳朵接收到的聲音具有微妙的差異,這些差異被稱為間距差和響度差。大腦通過分析和處理這些差異,可以將聲音的方向和距離準(zhǔn)確地定位?;谶@些發(fā)現(xiàn),科學(xué)家開始探索如何利用雙耳聽覺系統(tǒng)的特性來創(chuàng)造更加逼真的聽覺體驗(yàn)。
早期的嘗試包括使用人工頭模型來模擬頭部的阻擋和反射效應(yīng),以改善立體聲聽音效果。然而這種方法的效果有限,無法提供真正逼真的聽覺體驗(yàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展,數(shù)宇信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)算法的進(jìn)步為沉浸聲的實(shí)現(xiàn)提供了新的機(jī)會(huì)。通過使用精確的測(cè)量和模擬技術(shù),現(xiàn)代沉浸聲系統(tǒng)可以通過在每只耳朵處播放經(jīng)過處理的音頻信號(hào)來準(zhǔn)確地再現(xiàn)真實(shí)環(huán)境中的聲音效果。這些信號(hào)經(jīng)過復(fù)雜的算法計(jì)算和處理,以模擬聲音在頭部、耳廓和其他物體上的反射、衍射和干擾。
當(dāng)今現(xiàn)代沉浸聲技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)、游戲、電影和音樂等。它可以創(chuàng)造出身臨其境的聽覺體驗(yàn),使用戶感覺仿佛置身于真實(shí)場(chǎng)景中。這項(xiàng)技術(shù)的起源可以追溯到對(duì)人類聽覺系統(tǒng)的研究和對(duì)立體聲音的追求,為我們提供了更加逼真的聲音體驗(yàn)。
CADAC歷經(jīng)數(shù)十年的技術(shù)研究最新推出一系列沉浸聲處理器,符合ITU國際電信聯(lián)盟、沉浸聲音頻國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系。該系列處理器能真正實(shí)現(xiàn)3D沉浸聲音效,同時(shí)向下兼容單聲道立體聲、5.1 、7.1等現(xiàn)有音頻格式,向上更是可以擴(kuò)展到64-128通道??墒褂貌煌瑪?shù)目的揚(yáng)聲器進(jìn)行聲場(chǎng)設(shè)計(jì),具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性,可以展現(xiàn)足夠細(xì)膩的聲場(chǎng)過度表現(xiàn)。該處理器是一款多功能多用途的沉浸聲處理器,可以用于沉浸聲大型會(huì)議廳、沉浸聲元宇宙項(xiàng)目、沉浸聲演出、體育館演播廳、多功能廳、主題公園、博物館、大型階梯教室、露天沉浸音樂會(huì)等應(yīng)用場(chǎng)景。該系統(tǒng)彌補(bǔ)了會(huì)議使沉浸聲技術(shù)應(yīng)用的國內(nèi)空白,同時(shí)打造了國際領(lǐng)先的沉浸聲會(huì)議項(xiàng)目新標(biāo)桿。
CADAC沉浸聲核心運(yùn)算采用HOA (Higher Order Ambisonics)運(yùn)算模型, 其沉浸聲音頻算法技術(shù)是一種用于高質(zhì)量還原物理3D聽感音頻的技術(shù),可以模擬在三維空間中的聲音傳播效果。該技術(shù)基于一組多項(xiàng)式方程,它們可以表示從不同方向進(jìn)入空間的聲波,并通過這些方程來計(jì)算一系列音頻信號(hào)的系數(shù)。這些系數(shù)可以用于在不同的位置和方向產(chǎn)生合成聲場(chǎng),以模擬真實(shí)世界中的聲音。
在CADAC沉浸聲處理HOA算法中,聲波將被描述為多項(xiàng)式的組合,每個(gè)多項(xiàng)式表示一個(gè)入射方向和它的入射角度。HOA算法的基本思想是將每個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)作為一個(gè)空間內(nèi)的聲源,然后計(jì)算每個(gè)位置的聲壓級(jí)。通過使用多個(gè)這樣的聲源既可以模擬出完整的3D聲場(chǎng)。
CADAC沉浸聲系統(tǒng)是一種基于高端音頻技術(shù)的先進(jìn)沉浸式聲學(xué)環(huán)境技術(shù),它采用了多個(gè)高保真度揚(yáng)聲器和高性能數(shù)字信號(hào)處理器,可以為用戶打造出一種身臨其境的聽覺體驗(yàn)。
CADAC沉浸聲系統(tǒng)技術(shù)采用了先進(jìn)的環(huán)繞聲技術(shù)和獨(dú)特的聲音分布算法,使得聲音能夠從各個(gè)方向精確地傳遞,產(chǎn)生出極為逼真的聽覺效果。此外,CADAC沉浸聲系統(tǒng)技術(shù)還采用了高級(jí)的自適應(yīng)等化器,可以根據(jù)不同的房間環(huán)境和聽眾需求進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化,為用戶提供最佳的音質(zhì)表現(xiàn)。除此之外,CADAC沉浸聲系統(tǒng)技術(shù)還具有非常高的靈活性和可擴(kuò)展性,可以根據(jù)不同的場(chǎng)景和需求進(jìn)行靈活配置,滿足各種不同的使用需求,為用戶帶來真實(shí)身臨其境的聽覺體驗(yàn)。
CADAC沉浸聲處理器產(chǎn)品分為 劇場(chǎng)劇院MAP系列、多用途CP系列、影院IM系列,其三大應(yīng)用領(lǐng)域分別有對(duì)應(yīng)特定使用場(chǎng)景的技術(shù)亮點(diǎn)。
為滿足一般空間場(chǎng)所如會(huì)議、多功能廳、體育館、教室、會(huì)展、光影秀等應(yīng)用需求,CADAC CP系列在保證高效沉浸聲運(yùn)算的同時(shí),還具備更多音源模式輸入的物理接口。
尤其在CADAC MAP劇場(chǎng)劇院沉浸聲處理器系列產(chǎn)品中,除了MAP主運(yùn)算處理器之外還配置有MAP-B數(shù)字備份處理器,從而為大型演出劇目的沉浸聲系統(tǒng)保駕護(hù)航。
無感聽覺:
經(jīng)過CADAC沉浸聲處理的自然無感是指聲音的表現(xiàn)和環(huán)境效果在體驗(yàn)中無感知的流暢和自然性。CADAC沉浸聲處理聽感結(jié)果的自然無感的描述介紹:
1. 聲音無縫融入:沉浸聲系統(tǒng)通過精確的聲音定位和環(huán)境模擬,讓聲音無縫融入到體驗(yàn)中,讓人們感覺聲音來自于自然而然的環(huán)境中,而不是來自揚(yáng)聲器或設(shè)備。
2.真實(shí)而不突兀:沉浸聲系統(tǒng)通過高保真度的聲音效果和環(huán)境模擬,使聲音的表現(xiàn)更加真實(shí),不會(huì)給人造作或人為感的印象,讓人們自然而然地融入聲音所營造的環(huán)境中。
3. 沒有間隙感:沉浸聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在消除聲音表現(xiàn)中的間隙感,使過渡和混合效果更加平滑和自然。聲音的流暢銜接和無縫過渡,使人們感受不到聲音的切換或轉(zhuǎn)變,營造出連貫而自然的聽覺體驗(yàn)。
4. 環(huán)境與聲音的和諧:沉浸聲系統(tǒng)通過精確模擬和再現(xiàn)真實(shí)環(huán)境中的聲音特性和聲場(chǎng)效果與環(huán)境相互和諧,使人們無法察覺到聲音的人為干擾或制造感,提供純粹自然的聲音感受。
5. 無意識(shí)的融入:沉浸聲系統(tǒng)使人們?cè)隗w驗(yàn)中無需特意關(guān)注聲音的來源或處理方式,而是自然地融入到聲音所創(chuàng)造的環(huán)境和氛圍中。聲音的自然無感使人們更加專注于體驗(yàn)本身,而不會(huì)被聲音的技術(shù)細(xì)節(jié)所干擾。
總之,CADAC沉浸聲處理的自然無感旨在創(chuàng)造出真實(shí)、連貫和自然的聲音體驗(yàn),讓人們?cè)谙硎苈曇舻耐瑫r(shí),無需關(guān)注聲音的處理過程,而專注于身臨其境的沉浸式體驗(yàn)。
某國家規(guī)劃院 — 沉浸聲會(huì)議系統(tǒng)項(xiàng)目介紹
該項(xiàng)目為某國家規(guī)劃院多功能會(huì)議廳的音視頻集成項(xiàng)目,在本次項(xiàng)目當(dāng)中有三種不同的應(yīng)用模式,為響應(yīng)三種不同的應(yīng)用模式,我們采用了先進(jìn)的沉浸聲擴(kuò)聲技術(shù)。在180平的會(huì)議室場(chǎng)地當(dāng)中,我們首要解決的是會(huì)議室的集群會(huì)議及遠(yuǎn)程會(huì)議的應(yīng)用場(chǎng)景。多功能會(huì)議室場(chǎng)地當(dāng)中我們首先第一個(gè)場(chǎng)景是要解決30人到40人的集群會(huì)議以及高級(jí)的遠(yuǎn)程會(huì)議。在兩大會(huì)議應(yīng)用場(chǎng)景之后,第二個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景為報(bào)告模式,報(bào)告模式中相比會(huì)議模式,無論是從聲音朝向和視覺朝向,在同一場(chǎng)景當(dāng)中都被旋轉(zhuǎn)了90度。在該會(huì)議中,第三種應(yīng)用場(chǎng)景模式為觀影及影片審閱模式,在該模式中我們需滿足立體聲音頻輸入及多制式環(huán)繞聲音頻輸入,其所有的音頻都通過CP66處理器進(jìn)行沉浸聲空間渲染,從而達(dá)到高質(zhì)量重放及現(xiàn)場(chǎng)的震撼3D沉浸效果。
沉浸聲擴(kuò)聲技術(shù)應(yīng)用在會(huì)議室及多功能空間場(chǎng)景當(dāng)中,通過先進(jìn)的空間音頻聲學(xué)算法,可有效的提升話筒的傳聲增益,無論從聲場(chǎng)的覆蓋均勻度,還是語言及音頻內(nèi)容的清晰度相比常規(guī)擴(kuò)聲辦法,均有顯著的聽感效果提升。
如果用傳統(tǒng)擴(kuò)聲布局形式,解決兩個(gè)使用朝向的應(yīng)用需求,則就需要在會(huì)議室內(nèi)配置兩套音響系統(tǒng),從而產(chǎn)生資產(chǎn)浪費(fèi)、操作復(fù)雜等弊端問題,為此我們?yōu)樵擁?xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)用沉浸聲擴(kuò)聲技術(shù),通過HOA空間算法在進(jìn)行聲場(chǎng)重構(gòu)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了一套系統(tǒng)多種應(yīng)用的使用效果。為滿足以上三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景,在180平的場(chǎng)地當(dāng)中我們利用先進(jìn)的沉浸聲擴(kuò)聲技術(shù)結(jié)合場(chǎng)地中分布的34支揚(yáng)聲器,在會(huì)議室中真正做到擴(kuò)聲覆蓋無死角聽覺方向可變換的使用效果。
聲畫同步技術(shù)解決:
CADAC沉浸聲處理器內(nèi)部搭載FPGA并行運(yùn)算平臺(tái),在視頻源與音頻源的解碼及解析能力顯著由于傳統(tǒng)PC架構(gòu)解碼能力,從根本上解決了由于視頻流與音頻流編碼格式、壓縮算法、解碼解析時(shí)引入額外的延遲對(duì)音頻和視頻之間的同步影響,實(shí)現(xiàn)了真正的聲畫同步。
揚(yáng)聲器布局及聲像定位:
在該規(guī)劃院沉浸聲項(xiàng)目中,我們?cè)贑ADAC CP66沉浸聲處理器操控系統(tǒng)內(nèi)將物理空間中34只揚(yáng)聲器的物理坐標(biāo)信息進(jìn)行精準(zhǔn)定位,通過處理器HOA沉浸聲渲染計(jì)算結(jié)合揚(yáng)聲器布局,對(duì)180平場(chǎng)地進(jìn)行電子聲場(chǎng)重建,從而為實(shí)現(xiàn)3D空間音頻聽感打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。CADAC沉浸聲獨(dú)有處理運(yùn)算機(jī)制對(duì)物理空間中的揚(yáng)聲器布局要求有很高的寬容度,對(duì)揚(yáng)聲器相互之間的距離、朝向、安裝形式?jīng)]有限定要求,使得CADAC CP66沉浸聲處理器可以適應(yīng)多種空間及揚(yáng)聲器布局形式。同時(shí)重構(gòu)的聲場(chǎng)也具備了更加精準(zhǔn)的聲像定位,每一位聽者都會(huì)準(zhǔn)確的感知到發(fā)言者的真實(shí)位置,這樣使得所有的發(fā)言內(nèi)容都會(huì)被“真實(shí)”的聆聽到。
通過CADAC 沉浸聲系統(tǒng)所創(chuàng)造的沉浸式聲學(xué)環(huán)境,人們可以享受到更加真實(shí)和身臨其境的聲音體驗(yàn),這種體驗(yàn)將大大增強(qiáng)人們的情感共鳴和身體感受。此外,這種技術(shù)還可以提高人們的聆聽能力和大腦認(rèn)知水平,使得人們能夠更加深入地理解聲音所傳達(dá)的信息,并且更加敏稅地感知周圍環(huán)境中的聲音。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅可以用于音樂、電影和游戲等娛樂領(lǐng)域還可以廣泛應(yīng)用于教育、醫(yī)療等領(lǐng)域,為人們提供更加安全、便捷和聽感舒適的服務(wù)??傊珻ADAC 沉浸聲系統(tǒng)是一項(xiàng)極具前景和潛力的技術(shù),它不僅可以為人們帶來更加豐富和優(yōu)美的聲音體驗(yàn),還可以促進(jìn)聲音創(chuàng)作領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新,推動(dòng)社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。
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