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CADAC沉浸聲一種基于HOA空間音頻的沉浸聲技術

來源:CADAC卡迪克        編輯:站臺丶    2023-09-13 15:36:47     加入收藏

沉浸聲 (Binaural audio)起源于對人類聽覺系統的研究和對立體聲音的模擬需求。在19世紀未期,科學家開始研究人類雙耳聽覺系統是如何感知和定位聲音的。CADAC歷經數十年的技術研究最新推出一系列沉浸聲處理器,符合ITU國際電信聯盟、沉浸聲音頻國際標準技術體系

  沉浸聲 (Binaural audio)起源于對人類聽覺系統的研究和對立體聲音的模擬需求。在19世紀未期,科學家開始研究人類雙耳聽覺系統是如何感知和定位聲音的。研究發現,由于人類的兩只耳朵位于頭部兩側,聲音在到達每只耳朵之前會受到頭部、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確地定位?;谶@些發現,科學家開始探索如何利用雙耳聽覺系統的特性來創造更加逼真的聽覺體驗。

  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,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。隨著技術的發展,數宇信號處理和計算機算法的進步為沉浸聲的實現提供了新的機會。通過使用精確的測量和模擬技術,現代沉浸聲系統可以通過在每只耳朵處播放經過處理的音頻信號來準確地再現真實環境中的聲音效果。這些信號經過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已經應用于各種領域,包括虛擬現實(VR)、增強現實 (AR)、游戲、電影和音樂等。它可以創造出身臨其境的聽覺體驗,使用戶感覺仿佛置身于真實場景中。這項技術的起源可以追溯到對人類聽覺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歷經數十年的技術研究最新推出一系列沉浸聲處理器,符合ITU國際電信聯盟、沉浸聲音頻國際標準技術體系。該系列處理器能真正實現3D沉浸聲音效,同時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聲器進行聲場設計,具有很高的靈活性和可擴展性,可以展現足夠細膩的聲場過度表現。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、露天沉浸音樂會等應用場景。該系統彌補了會議使沉浸聲技術應用的國內空白,同時打造了國際領先的沉浸聲會議項目新標桿。

  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是一種用于高質量還原物理3D聽感音頻的技術,可以模擬在三維空間中的聲音傳播效果。該技術基于一組多項式方程,它們可以表示從不同方向進入空間的聲波,并通過這些方程來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生合成聲場,以模擬真實世界中的聲音。

  在CADAC沉浸聲處理HOA算法中,聲波將被描述為多項式的組合,每個多項式表示一個入射方向和它的入射角度。HOA算法的基本思想是將每個多項式的系數作為一個空間內的聲源,然后計算每個位置的聲壓級。通過使用多個這樣的聲源既可以模擬出完整的3D聲場。

  CADAC沉浸聲系統是一種基于高端音頻技術的先進沉浸式聲學環境技術,它采用了多個高保真度揚聲器和高性能數字信號處理器,可以為用戶打造出一種身臨其境的聽覺體驗。

  CADAC沉浸聲系統技術采用了先進的環繞聲技術和獨特的聲音分布算法,使得聲音能夠從各個方向精確地傳遞,產生出極為逼真的聽覺效果。此外,CADAC沉浸聲系統技術還采用了高級的自適應等化器,可以根據不同的房間環境和聽眾需求進行自動優化,為用戶提供最佳的音質表現。除此之外,CADAC沉浸聲系統技術還具有非常高的靈活性和可擴展性,可以根據不同的場景和需求進行靈活配置,滿足各種不同的使用需求,為用戶帶來真實身臨其境的聽覺體驗。

  CADAC沉浸聲處理器產品分為 劇場劇院MAP系列、多用途CP系列、影院IM系列,其三大應用領域分別有對應特定使用場景的技術亮點。

  為滿足一般空間場所如會議、多功能廳、體育館、教室、會展、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,還具備更多音源模式輸入的物理接口。

  尤其在CADAC MAP劇場劇院沉浸聲處理器系列產品中,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。

  無感聽覺:

  經過CADAC沉浸聲處理的自然無感是指聲音的表現和環境效果在體驗中無感知的流暢和自然性。CADAC沉浸聲處理聽感結果的自然無感的描述介紹:

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

  2.真實而不突兀:沉浸聲系統通過高保真度的聲音效果和環境模擬,使聲音的表現更加真實,不會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境中。

  3. 沒有間隙感: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變,營造出連貫而自然的聽覺體驗。

  4. 環境與聲音的和諧:沉浸聲系統通過精確模擬和再現真實環境中的聲音特性和聲場效果與環境相互和諧,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. 無意識的融入:沉浸聲系統使人們在體驗中無需特意關注聲音的來源或處理方式,而是自然地融入到聲音所創造的環境和氛圍中。聲音的自然無感使人們更加專注于體驗本身,而不會被聲音的技術細節所干擾。

  總之,CADAC沉浸聲處理的自然無感旨在創造出真實、連貫和自然的聲音體驗,讓人們在享受聲音的同時,無需關注聲音的處理過程,而專注于身臨其境的沉浸式體驗。

 

  某國家規劃院 — 沉浸聲會議系統項目介紹

  該項目為某國家規劃院多功能會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,我們采用了先進的沉浸聲擴聲技術。在180平的會議室場地當中,我們首要解決的是會議室的集群會議及遠程會議的應用場景。多功能會議室場地當中我們首先第一個場景是要解決30人到40人的集群會議以及高級的遠程會議。在兩大會議應用場景之后,第二個應用場景為報告模式,報告模式中相比會議模式,無論是從聲音朝向和視覺朝向,在同一場景當中都被旋轉了90度。在該會議中,第三種應用場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繞聲音頻輸入,其所有的音頻都通過CP66處理器進行沉浸聲空間渲染,從而達到高質量重放及現場的震撼3D沉浸效果。

  沉浸聲擴聲技術應用在會議室及多功能空間場景當中,通過先進的空間音頻聲學算法,可有效的提升話筒的傳聲增益,無論從聲場的覆蓋均勻度,還是語言及音頻內容的清晰度相比常規擴聲辦法,均有顯著的聽感效果提升。

  如果用傳統擴聲布局形式,解決兩個使用朝向的應用需求,則就需要在會議室內配置兩套音響系統,從而產生資產浪費、操作復雜等弊端問題,為此我們為該項目設計應用沉浸聲擴聲技術,通過HOA空間算法在進行聲場重構的同時,實現了一套系統多種應用的使用效果。為滿足以上三個應用場景,在180平的場地當中我們利用先進的沉浸聲擴聲技術結合場地中分布的34支揚聲器,在會議室中真正做到擴聲覆蓋無死角聽覺方向可變換的使用效果。

  聲畫同步技術解決:

  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、解碼解析時引入額外的延遲對音頻和視頻之間的同步影響,實現了真正的聲畫同步。

  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行精準定位,通過處理器HOA沉浸聲渲染計算結合揚聲器布局,對180平場地進行電子聲場重建,從而為實現3D空間音頻聽感打下了堅實的基礎。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、安裝形式沒有限定要求,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。同時重構的聲場也具備了更加精準的聲像定位,每一位聽者都會準確的感知到發言者的真實位置,這樣使得所有的發言內容都會被“真實”的聆聽到。

  通過CADAC 沉浸聲系統所創造的沉浸式聲學環境,人們可以享受到更加真實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,這種技術還可以提高人們的聆聽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圍環境中的聲音。這種技術的應用不僅可以用于音樂、電影和游戲等娛樂領域還可以廣泛應用于教育、醫療等領域,為人們提供更加安全、便捷和聽感舒適的服務??傊?,CADAC 沉浸聲系統是一項極具前景和潛力的技術,它不僅可以為人們帶來更加豐富和優美的聲音體驗,還可以促進聲音創作領域的發展和創新,推動社會各行各業的發展和進步。

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