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CADAC沉浸聲一種基于HOA空間音頻的沉浸聲技術(shù)

來(lái)源:CADAC卡迪克        編輯:站臺丶    2023-09-13 15:36:47     加入收藏

沉浸聲 (Binaural audio)起源于對人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統的研究和對立體聲音的模擬需求。在19世紀未期,科學(xué)家開(kāi)始研究人類(lèi)雙耳聽(tīng)覺(jué)系統是如何感知和定位聲音的。CADAC歷經(jīng)數十年的技術(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、沉浸聲音頻國際標準技術(shù)體系

  沉浸聲 (Binaural audio)起源于對人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統的研究和對立體聲音的模擬需求。在19世紀未期,科學(xué)家開(kāi)始研究人類(lèi)雙耳聽(tīng)覺(jué)系統是如何感知和定位聲音的。研究發(fā)現,由于人類(lèi)的兩只耳朵位于頭部?jì)蓚?,聲音在到達每只耳朵之前會(huì )受到頭部、耳廓和其他物體的阻擋和反射。

  這些影響導致每只耳朵接收到的聲音具有微妙的差異,這些差異被稱(chēng)為間距差和響度差。大腦通過(guò)分析和處理這些差異,可以將聲音的方向和距離準確地定位?;谶@些發(fā)現,科學(xué)家開(kāi)始探索如何利用雙耳聽(tīng)覺(jué)系統的特性來(lái)創(chuàng )造更加逼真的聽(tīng)覺(jué)體驗。

  早期的嘗試包括使用人工頭模型來(lái)模擬頭部的阻擋和反射效應,以改善立體聲聽(tīng)音效果。然而這種方法的效果有限,無(wú)法提供真正逼真的聽(tīng)覺(jué)體驗。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,數宇信號處理和計算機算法的進(jìn)步為沉浸聲的實(shí)現提供了新的機會(huì )。通過(guò)使用精確的測量和模擬技術(shù),現代沉浸聲系統可以通過(guò)在每只耳朵處播放經(jīng)過(guò)處理的音頻信號來(lái)準確地再現真實(shí)環(huán)境中的聲音效果。這些信號經(jīng)過(guò)復雜的算法計算和處理,以模擬聲音在頭部、耳廓和其他物體上的反射、衍射和干擾。

  當今現代沉浸聲技術(shù)已經(jīng)應用于各種領(lǐng)域,包括虛擬現實(shí)(VR)、增強現實(shí) (AR)、游戲、電影和音樂(lè )等。它可以創(chuàng )造出身臨其境的聽(tīng)覺(jué)體驗,使用戶(hù)感覺(jué)仿佛置身于真實(shí)場(chǎng)景中。這項技術(shù)的起源可以追溯到對人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統的研究和對立體聲音的追求,為我們提供了更加逼真的聲音體驗。

  CADAC歷經(jīng)數十年的技術(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、沉浸聲音頻國際標準技術(shù)體系。該系列處理器能真正實(shí)現3D沉浸聲音效,同時(shí)向下兼容單聲道立體聲、5.1 、7.1等現有音頻格式,向上更是可以擴展到64-128通道??墒褂貌煌瑪的康膿P聲器進(jìn)行聲場(chǎng)設計,具有很高的靈活性和可擴展性,可以展現足夠細膩的聲場(chǎng)過(guò)度表現。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(lè )會(huì )等應用場(chǎng)景。該系統彌補了會(huì )議使沉浸聲技術(shù)應用的國內空白,同時(shí)打造了國際領(lǐng)先的沉浸聲會(huì )議項目新標桿。

  CADAC沉浸聲核心運算采用HOA (Higher Order Ambisonics)運算模型, 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(tīng)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(guò)這些方程來(lái)計算一系列音頻信號的系數。這些系數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式的組合,每個(gè)多項式表示一個(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)多項式的系數作為一個(gè)空間內的聲源,然后計算每個(gè)位置的聲壓級。通過(guò)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)高保真度揚聲器和高性能數字信號處理器,可以為用戶(hù)打造出一種身臨其境的聽(tīng)覺(jué)體驗。

  CADAC沉浸聲系統技術(shù)采用了先進(jìn)的環(huán)繞聲技術(shù)和獨特的聲音分布算法,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(tīng)覺(jué)效果。此外,CADAC沉浸聲系統技術(shù)還采用了高級的自適應等化器,可以根據不同的房間環(huán)境和聽(tīng)眾需求進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化,為用戶(hù)提供最佳的音質(zhì)表現。除此之外,CADAC沉浸聲系統技術(shù)還具有非常高的靈活性和可擴展性,可以根據不同的場(chǎng)景和需求進(jìn)行靈活配置,滿(mǎn)足各種不同的使用需求,為用戶(hù)帶來(lái)真實(shí)身臨其境的聽(tīng)覺(jué)體驗。

  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,其三大應用領(lǐng)域分別有對應特定使用場(chǎng)景的技術(shù)亮點(diǎn)。

  為滿(mǎn)足一般空間場(chǎng)所如會(huì )議、多功能廳、體育館、教室、會(huì )展、光影秀等應用需求,CADAC CP系列在保證高效沉浸聲運算的同時(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主運算處理器之外還配置有MAP-B數字備份處理器,從而為大型演出劇目的沉浸聲系統保駕護航。

  無(wú)感聽(tīng)覺(jué):

  經(jīng)過(guò)CADAC沉浸聲處理的自然無(wú)感是指聲音的表現和環(huán)境效果在體驗中無(wú)感知的流暢和自然性。CADAC沉浸聲處理聽(tīng)感結果的自然無(wú)感的描述介紹:

  1. 聲音無(wú)縫融入:沉浸聲系統通過(guò)精確的聲音定位和環(huán)境模擬,讓聲音無(wú)縫融入到體驗中,讓人們感覺(jué)聲音來(lái)自于自然而然的環(huán)境中,而不是來(lái)自揚聲器或設備。

  2.真實(shí)而不突兀:沉浸聲系統通過(guò)高保真度的聲音效果和環(huán)境模擬,使聲音的表現更加真實(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(yíng)造的環(huán)境中。

  3. 沒(méi)有間隙感:沉浸聲系統的設計旨在消除聲音表現中的間隙感,使過(guò)渡和混合效果更加平滑和自然。聲音的流暢銜接和無(wú)縫過(guò)渡,使人們感受不到聲音的切換或轉變,營(yíng)造出連貫而自然的聽(tīng)覺(jué)體驗。

  4. 環(huán)境與聲音的和諧:沉浸聲系統通過(guò)精確模擬和再現真實(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(wú)法察覺(jué)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(wú)意識的融入:沉浸聲系統使人們在體驗中無(wú)需特意關(guān)注聲音的來(lái)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(wú)感使人們更加專(zhuān)注于體驗本身,而不會(huì )被聲音的技術(shù)細節所干擾。

  總之,CADAC沉浸聲處理的自然無(wú)感旨在創(chuàng )造出真實(shí)、連貫和自然的聲音體驗,讓人們在享受聲音的同時(shí),無(wú)需關(guān)注聲音的處理過(guò)程,而專(zhuān)注于身臨其境的沉浸式體驗。

 

  某國家規劃院 — 沉浸聲會(huì )議系統項目介紹

  該項目為某國家規劃院多功能會(huì )議廳的音視頻集成項目,在本次項目當中有三種不同的應用模式,為響應三種不同的應用模式,我們采用了先進(jìn)的沉浸聲擴聲技術(shù)。在180平的會(huì )議室場(chǎng)地當中,我們首要解決的是會(huì )議室的集群會(huì )議及遠程會(huì )議的應用場(chǎng)景。多功能會(huì )議室場(chǎng)地當中我們首先第一個(gè)場(chǎng)景是要解決30人到40人的集群會(huì )議以及高級的遠程會(huì )議。在兩大會(huì )議應用場(chǎng)景之后,第二個(gè)應用場(chǎng)景為報告模式,報告模式中相比會(huì )議模式,無(wú)論是從聲音朝向和視覺(jué)朝向,在同一場(chǎng)景當中都被旋轉了90度。在該會(huì )議中,第三種應用場(chǎng)景模式為觀(guān)影及影片審閱模式,在該模式中我們需滿(mǎn)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(guò)CP66處理器進(jìn)行沉浸聲空間渲染,從而達到高質(zhì)量重放及現場(chǎng)的震撼3D沉浸效果。

  沉浸聲擴聲技術(shù)應用在會(huì )議室及多功能空間場(chǎng)景當中,通過(guò)先進(jìn)的空間音頻聲學(xué)算法,可有效的提升話(huà)筒的傳聲增益,無(wú)論從聲場(chǎng)的覆蓋均勻度,還是語(yǔ)言及音頻內容的清晰度相比常規擴聲辦法,均有顯著(zhù)的聽(tīng)感效果提升。

  如果用傳統擴聲布局形式,解決兩個(gè)使用朝向的應用需求,則就需要在會(huì )議室內配置兩套音響系統,從而產(chǎn)生資產(chǎn)浪費、操作復雜等弊端問(wèn)題,為此我們?yōu)樵擁椖吭O計應用沉浸聲擴聲技術(shù),通過(guò)HOA空間算法在進(jìn)行聲場(chǎng)重構的同時(shí),實(shí)現了一套系統多種應用的使用效果。為滿(mǎn)足以上三個(gè)應用場(chǎng)景,在180平的場(chǎng)地當中我們利用先進(jìn)的沉浸聲擴聲技術(shù)結合場(chǎng)地中分布的34支揚聲器,在會(huì )議室中真正做到擴聲覆蓋無(wú)死角聽(tīng)覺(jué)方向可變換的使用效果。

  聲畫(huà)同步技術(shù)解決:

  CADAC沉浸聲處理器內部搭載FPGA并行運算平臺,在視頻源與音頻源的解碼及解析能力顯著(zhù)由于傳統PC架構解碼能力,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)引入額外的延遲對音頻和視頻之間的同步影響,實(shí)現了真正的聲畫(huà)同步。

  揚聲器布局及聲像定位:

  在該規劃院沉浸聲項目中,我們在CADAC CP66沉浸聲處理器操控系統內將物理空間中34只揚聲器的物理坐標信息進(jìn)行精準定位,通過(guò)處理器HOA沉浸聲渲染計算結合揚聲器布局,對180平場(chǎng)地進(jìn)行電子聲場(chǎng)重建,從而為實(shí)現3D空間音頻聽(tīng)感打下了堅實(shí)的基礎。CADAC沉浸聲獨有處理運算機制對物理空間中的揚聲器布局要求有很高的寬容度,對揚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多種空間及揚聲器布局形式。同時(shí)重構的聲場(chǎng)也具備了更加精準的聲像定位,每一位聽(tīng)者都會(huì )準確的感知到發(fā)言者的真實(shí)位置,這樣使得所有的發(fā)言?xún)热荻紩?huì )被“真實(shí)”的聆聽(tīng)到。

  通過(guò)CADAC 沉浸聲系統所創(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,這種體驗將大大增強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(tīng)能力和大腦認知水平,使得人們能夠更加深入地理解聲音所傳達的信息,并且更加敏稅地感知周?chē)h(huán)境中的聲音。這種技術(shù)的應用不僅可以用于音樂(lè )、電影和游戲等娛樂(lè )領(lǐng)域還可以廣泛應用于教育、醫療等領(lǐng)域,為人們提供更加安全、便捷和聽(tīng)感舒適的服務(wù)??傊?,CADAC 沉浸聲系統是一項極具前景和潛力的技術(shù),它不僅可以為人們帶來(lái)更加豐富和優(yōu)美的聲音體驗,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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