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    音王|沉浸式技術井噴,沉浸聲概念刷新劇場模式

    來源:數字音視工程網    (原創)       編輯:lsy631994092    2023-08-30 11:35:48     加入收藏

    據《“十四五”文化和旅游發展規劃》文件強調,將在“十四五”期間完成“100個沉浸式體驗項目”的目標。國內專業音頻龍頭企業——音王打通了沉浸聲系統從聲音拾取、聲道編解碼到渲染還音整個技術鏈條。用于劇場劇院和演出行業的沉浸聲系統,使用高階Ambisonics(簡稱HOA)技術作為底層技術.....

      從央視春晚舞臺上栩栩如生的沉浸式演出到景區里科技感十足的沉浸式文化項目,近年來,沉浸式成為了文化產業的熱門詞語。通過多媒體、虛擬現實、三維實境等聲光電技術,沉浸式演出將傳統文藝表演的舞臺形式、視聽效果提升到了新的層次,受到觀眾青睞,也打開了文旅產業的新風口。這不僅表現在市場風向上,更表現在政策支持上。

      據《“十四五”文化和旅游發展規劃》文件強調,將在“十四五”期間完成“100個沉浸式體驗項目”的目標。此外,《關于進一步激發文化和旅游消費潛力的意見》也明確提出“促進文化、旅游與現代技術相互融合,發展基于5G、超高清、增強現實、虛擬現實、人工智能等技術的新一代沉浸式體驗型文化和旅游消費內容。”

      技術發展、政策鼓勵、市場需求……多方利好因素造成了沉浸式的井噴,也引出了背后的聲光電產業。觀眾之所以能感受到身臨其境般的環繞聲以及虛實結合的空間畫面,全有賴于音視頻系統的支持。劇場劇院等演出行業作為沉浸式最直接的應用場景之一,其音視頻系統設備更是凝聚了高端的沉浸式技術。其中,音頻系統所應用的沉浸聲技術對聲場進行本真還原,助力打造完美空間感,已成為劇院劇場不可或缺的重要設備。

      關于沉浸聲的概念,目前有很多相關名詞,如電影領域里說的全景聲(特指杜比全景聲)、多維聲(特指中國多維聲),廣播電視領域里說的三維聲、3D Audio以及VR和游戲領域里說的空間音頻,這些名詞都是指的沉浸聲系統。沉浸聲的技術主要有三大類:基于聲道的音頻(Channel-based Audio,CBA)、基于對象的音頻(Object-based Audio,OBA)和基于場景的音頻(Scene-based Audio,SBA)?;趯ο蟮募夹g是目前主流的沉浸聲技術,如電影領域的杜比全景聲、DTS∶X、AuroMAX、HoloSound、Wanos全景聲等,以及在廣播電視領域的MPEG-H、AVS2-P3等?;趫鼍暗募夹g則主要用于游戲和VR領域。用于劇場劇院和演出行業的沉浸聲系統,有的也使用高階Ambisonics(簡稱HOA)技術作為底層技術,如英國Cadac、音王等,還有的使用波場合成WFS技術,如IOSONO、HOLOPHONIX、Astro Spatial Audio等。

      從聲音重播效果來看,只有多聲道三維沉浸式音頻技術(Ambisonics)能給聽者營造出接近于現場的真實感受。Ambisonics是二十世紀70年代,以牛津大學教授Michael Gerzon(1945-1996)的理論成果為基礎,由英國國家研究發展公司(British National Research Development Corporation)主持開發的世界上第一種三維聲場還音技術體系。Ambisonics是最早也是最徹底的基于人耳聽覺特性基礎上建立起的一整套三維聲場重建技術,真正實現三維度全覆蓋的360°沉浸式全景環繞聲音,,完全擬合了人類聽覺系統在真實空間中的聽覺感受,播放效果遠勝Dobly Atoms。

    Ambisonics主要技術優勢如下:

      1. Ambisonics信號與播放系統的揚聲器安裝位置和數量非常靈活,不受場地條件限制

      2. Ambisonics可以通過增加傳輸通道揚聲器的方式來獲得任何所需的空間分辨率

      3. Ambisonics是各向同性的:它完全還原雙耳聆聽自然的、外部空間的聲音的真實感受,來自任何方向的聲音信息被平等地對待。而不是像傳統技術一樣,假設聲音的主要來源是正面的,并將后置聲道僅僅用于環境或特殊效果

      4. Ambisonics大大增加了劇場中最佳聽音區域的面積,如果采用7階64通道的擴聲系統,則幾乎全部觀眾席都可以獲得最佳的聆聽體驗

      在Ambisonics基礎之上,音王旗下品牌英國CADAC歷經數十年的技術研究,運用Ambisonics球諧函數算法邏輯作為空間音頻編碼技術的有效理論依據支撐。將Higher-Order Ambisonics既HOA (高階Ambisonics) 算法,用以矢量模擬不同多維度虛擬空間信息。并采用先進的HOA沉浸聲算法和領先的技術設計路徑,成功開發出了獨特的多維聲技術。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。該沉浸聲技術應用場景包括: 劇場劇院,沉浸聲元宇宙項目,沉浸式演出、體育館、演播廳、多功能廳、主題公園、博物館、大型階梯教室、露天沉浸聲音樂會、中大型會議廳等應用場景。Cadac沉浸聲系統包括CADACMAP、MAP/R(帶可變混響)主機以及MAP/B熱備機,CP66通用型沉浸聲處理器等。產品研發思路均基于ambisonics沉浸式技術精髓,遵照ITU國際電信聯盟沉浸音頻國際標準技術體系,至此,不負多年耕耘,國內專業音頻龍頭企業——音王打通了沉浸聲系統從聲音拾取、聲道編解碼到渲染還音整個技術鏈條。

      音王旗下多系列沉浸式音頻產品,采用基于IETF、(Internet Engineering TaskForce)RFC6716標準的成熟高效的傳輸壓縮編解碼器,以及經市場檢驗,基于多聲源的空間測量與校準技術專利,其技術領先全球的聲學空間校準算法。針對壓縮編碼的音質損耗,采用創新的方法對算法損失的高頻諧波和中低頻抽值進行模型反向學習。利用NPU的反向卷積實現對原聲的精確重放并支持多通道環繞聲與沉浸聲編碼,其多通道環繞聲的實現技術基礎為VBAP(基干矢量的振幅定位)和VBAP3D,同時加入HOA(高階空間算法),支持7階64通道的高精度聲場再現。

      1. 沉浸式劇場劇院專用處理器——MAP/R可變混響沉浸聲處理器搭配MAP/B沉浸聲備機

      MAP/R可變混響沉浸聲主機

      CADAC MAP/R沉浸聲可變混響處理器是CADAC劇場劇院專用沉浸式音頻處理器系列的重要一員。

      不同于一般意義上的沉浸式系統,雖然看似都是由許多組音箱構成,但都是基于VBAP和VBAP3D。CADAC沉浸聲從根基上就是基于HOA的場合成重構,這種基于球諧擬合的聲場重構方式用局部的分散能量在所有音箱覆蓋到的范圍內合成一個整體的高能量的聲場。帶來的好處是其聲音覆蓋并不需要強大的聲壓來保證覆蓋的均衡性,因此對建聲的要求并不苛刻。

      HOA的優勢是天生就具有均勻的覆蓋和均衡聲場響應,這也是實現大空間可變混響的有利條件。在此基礎上,CADAC MAP\R加入了基于HOA的可變混響處理功能。它可以在既有聲像分配模式下,自動的在全部音箱的參與下渲染出接近自然的空間混響效果。目前可以擬合從幾百至上萬立方的空間規模,空間混響時間最長可達數秒。

      MAP/B沉浸聲備機

      網絡化音頻在超多通道沉浸聲音頻系統中已經具有舉足輕重的作用。

      從信號條份系統架構而言,網絡音頻傳輸協議改變了信號的傳輸方式和連接模式。

      從傳輸方式來說,它替代了模擬信號線,以更低的成本和更高的通信數據量,讓大規模系統的實施變得更為輕松;從連接模式來說,它打破了音頻系統信號“從輸入到輸出”的串行模式,變為以網絡交換機為核心的“星型模式”。這種演變使得網絡交換機成為了系統的重要節點。

      CADAC MAP主機與MAP/B備機通過交換機與所有音頻設備主備網口進行連接,主備網絡音頻傳輸鏈路的最大優勢在于其信號切換完全自動,且切換過程幾乎不被聽覺感知。不僅如此,信號的分配也變得更加靈活。只要將設備接入網絡交換機中,就能夠從系統的任意環節提取信號,這極大地提升了系統組合的靈活性。

     

      2. 沉浸式劇場劇院專用處理器——MAP沉浸聲主機處理器搭配MAP/B沉浸聲備機

      MAP可變混響沉浸聲主機

      MAP沉浸聲處理器基于HOA沉浸式技術內核,符合ITU國際電信聯盟沉浸音頻國際標準技術體系,該處理器主要用于新建或改擴建劇場劇院,并針對劇場劇院實時性對穩定性嚴苛的使用要求,專門做了雙備份系統設計。

      基于HOA聲場重構的原理,根據聲場還原階數的不同,可利用不同數目的揚聲器進行聲場重放,具有很高的靈活性和可擴展性。

      其聲場還原精度目前可支持7階64通道,可以展現足夠細膩的聲場過渡表現,在此基礎上,根據劇場劇院應用的特殊要求,在音頻接口的設置上做了更加符合使用需求的整合設置,并能通過CADAC C-Link數字音頻傳輸協議進行音頻信號冗余備份,使系統可靠性大大增加。

     

      3. 沉浸式音頻處理器——CP66沉浸式音頻處理器

      CP66沉浸聲處理器基于HOA沉浸式技術內核,符合ITU國際電信聯盟沉浸音頻國際標準技術體系,該處理器主要用于新建或改擴建劇場劇院,并針對劇場劇院實時性對穩定性嚴苛的使用要求,專門做了雙備份系統設計。

      基于HOA聲場重構的原理,根據聲場還原階數的不同,可利用不同數目的揚聲器進行聲場重放,具有很高的靈活性和可擴展性。其聲場還原精度目前可支持7階64通道,可以展現足夠細膩的聲場過渡表現。

    總結

      沉浸聲技術、XR技術等聲光電科技手段的運用,使得文化演出增強了互動性和趣味性,突破了傳統的觀看模式,實現觀眾對視聽的極致要求,創新了藝術形式,推動了沉浸式文旅業態的發展,相信未來沉浸式將重新定義劇場劇院的視聽文化。

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