音王|沉浸式技術(shù)井噴，沉浸聲概念刷新劇場模式

　　從央視春晚舞臺上栩栩如生的沉浸式演出到景區(qū)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(chǎn)業(yè)的熱門詞語。通過多媒體、虛擬現(xiàn)實、三維實境等聲光電技術(shù)，沉浸式演出將傳統(tǒng)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(chǎn)業(yè)的新風口。這不僅表現(xiàn)在市場風向上，更表現(xiàn)在政策支持上。

　　據(jù)《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》文件強調(diào)，將在“十四五”期間完成“100個沉浸式體驗項目”的目標。此外，《關(guān)于進一步激發(fā)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(xiàn)代技術(shù)相互融合，發(fā)展基于5G、超高清、增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、人工智能等技術(shù)的新一代沉浸式體驗型文化和旅游消費內(nèi)容。”

　　技術(shù)發(fā)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(chǎn)業(yè)。觀眾之所以能感受到身臨其境般的環(huán)繞聲以及虛實結(jié)合的空間畫面，全有賴于音視頻系統(tǒng)的支持。劇場劇院等演出行業(yè)作為沉浸式最直接的應(yīng)用場景之一，其音視頻系統(tǒng)設(shè)備更是凝聚了高端的沉浸式技術(shù)。其中，音頻系統(tǒng)所應(yīng)用的沉浸聲技術(shù)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(shè)備。

　　關(guān)于沉浸聲的概念，目前有很多相關(guān)名詞，如電影領(lǐng)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(lǐng)域里說的三維聲、3D Audio以及VR和游戲領(lǐng)域里說的空間音頻，這些名詞都是指的沉浸聲系統(tǒng)。沉浸聲的技術(shù)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)。基于對象的技術(shù)是目前主流的沉浸聲技術(shù)，如電影領(lǐng)域的杜比全景聲、DTS∶X、AuroMAX、HoloSound、Wanos全景聲等，以及在廣播電視領(lǐng)域的MPEG-H、AVS2-P3等?；趫鼍暗募夹g(shù)則主要用于游戲和VR領(lǐng)域。用于劇場劇院和演出行業(yè)的沉浸聲系統(tǒng)，有的也使用高階Ambisonics(簡稱HOA)技術(shù)作為底層技術(shù)，如英國Cadac、音王等，還有的使用波場合成WFS技術(shù)，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(shù)(Ambisonics)能給聽者營造出接近于現(xiàn)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(chǔ)，由英國國家研究發(fā)展公司(British National Research Development Corporation)主持開發(fā)的世界上第一種三維聲場還音技術(shù)體系。Ambisonics是最早也是最徹底的基于人耳聽覺特性基礎(chǔ)上建立起的一整套三維聲場重建技術(shù),真正實現(xiàn)三維度全覆蓋的360°沉浸式全景環(huán)繞聲音,，完全擬合了人類聽覺系統(tǒng)在真實空間中的聽覺感受,播放效果遠勝Dobly Atoms。

Ambisonics主要技術(shù)優(yōu)勢如下：

　　1. Ambisonics信號與播放系統(tǒng)的揚聲器安裝位置和數(shù)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(tǒng)技術(shù)一樣，假設(shè)聲音的主要來源是正面的，并將后置聲道僅僅用于環(huán)境或特殊效果

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

　　在Ambisonics基礎(chǔ)之上,音王旗下品牌英國CADAC歷經(jīng)數(shù)十年的技術(shù)研究，運用Ambisonics球諧函數(shù)算法邏輯作為空間音頻編碼技術(shù)的有效理論依據(jù)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(lǐng)先的技術(shù)設(shè)計路徑，成功開發(fā)出了獨特的多維聲技術(shù)。向下兼容單聲道、立體聲、5.1、7.1等現(xiàn)有音頻格式，向上更是可以擴展到64-128通道。該沉浸聲技術(shù)應(yīng)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(yīng)用場景。Cadac沉浸聲系統(tǒng)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(chǎn)品研發(fā)思路均基于ambisonics沉浸式技術(shù)精髓,遵照ITU國際電信聯(lián)盟沉浸音頻國際標準技術(shù)體系,至此,不負多年耕耘,國內(nèi)專業(yè)音頻龍頭企業(yè)——音王打通了沉浸聲系統(tǒng)從聲音拾取、聲道編解碼到渲染還音整個技術(shù)鏈條。

　　音王旗下多系列沉浸式音頻產(chǎn)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(jīng)市場檢驗，基于多聲源的空間測量與校準技術(shù)專利，其技術(shù)領(lǐng)先全球的聲學空間校準算法。針對壓縮編碼的音質(zhì)損耗，采用創(chuàng)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?qū)W習。利用NPU的反向卷積實現(xiàn)對原聲的精確重放并支持多通道環(huán)繞聲與沉浸聲編碼，其多通道環(huán)繞聲的實現(xiàn)技術(shù)基礎(chǔ)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(xiàn)。

　　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(tǒng)，雖然看似都是由許多組音箱構(gòu)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(gòu)，這種基于球諧擬合的聲場重構(gòu)方式用局部的分散能量在所有音箱覆蓋到的范圍內(nèi)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(yōu)勢是天生就具有均勻的覆蓋和均衡聲場響應(yīng)，這也是實現(xiàn)大空間可變混響的有利條件。在此基礎(chǔ)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(guī)模，空間混響時間最長可達數(shù)秒。

　　MAP/B沉浸聲備機

　　網(wǎng)絡(luò)化音頻在超多通道沉浸聲音頻系統(tǒng)中已經(jīng)具有舉足輕重的作用。

　　從信號條份系統(tǒng)架構(gòu)而言，網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸協(xié)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(shù)據(jù)量，讓大規(guī)模系統(tǒng)的實施變得更為輕松;從連接模式來說，它打破了音頻系統(tǒng)信號“從輸入到輸出”的串行模式，變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)交換機為核心的“星型模式”。這種演變使得網(wǎng)絡(luò)交換機成為了系統(tǒng)的重要節(jié)點。

　　CADAC MAP主機與MAP/B備機通過交換機與所有音頻設(shè)備主備網(wǎng)口進行連接，主備網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸鏈路的最大優(yōu)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(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)交換機中，就能夠從系統(tǒng)的任意環(huán)節(jié)提取信號，這極大地提升了系統(tǒng)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(shù)內(nèi)核，符合ITU國際電信聯(lián)盟沉浸音頻國際標準技術(shù)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(wěn)定性嚴苛的使用要求，專門做了雙備份系統(tǒng)設(shè)計。

　　基于HOA聲場重構(gòu)的原理，根據(jù)聲場還原階數(shù)的不同，可利用不同數(shù)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(xiàn)足夠細膩的聲場過渡表現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)劇場劇院應(yīng)用的特殊要求，在音頻接口的設(shè)置上做了更加符合使用需求的整合設(shè)置，并能通過CADAC C-Link數(shù)字音頻傳輸協(xié)議進行音頻信號冗余備份，使系統(tǒng)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(shù)內(nèi)核，符合ITU國際電信聯(lián)盟沉浸音頻國際標準技術(shù)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(wěn)定性嚴苛的使用要求，專門做了雙備份系統(tǒng)設(shè)計。

　　基于HOA聲場重構(gòu)的原理，根據(jù)聲場還原階數(shù)的不同，可利用不同數(shù)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(xiàn)足夠細膩的聲場過渡表現(xiàn)。

總結(jié)

　　沉浸聲技術(shù)、XR技術(shù)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(tǒng)的觀看模式，實現(xiàn)觀眾對視聽的極致要求，創(chuàng)新了藝術(shù)形式，推動了沉浸式文旅業(yè)態(tài)的發(fā)展，相信未來沉浸式將重新定義劇場劇院的視聽文化。