CADAC沉浸聲一種基于HOA空間音頻的沉浸聲技術(shù)

　　沉浸聲 (Binaural audio)起源于對(duì)人類聽(tīng)覺(jué)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(kāi)始研究人類雙耳聽(tīng)覺(jué)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?jī)蓚?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(guò)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(kāi)始探索如何利用雙耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的特性來(lái)創(chuàng)造更加逼真的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)。

　　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(yīng)，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(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(guò)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(guò)在每只耳朵處播放經(jīng)過(guò)處理的音頻信號(hào)來(lái)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(guò)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(lè)等。它可以創(chuàng)造出身臨其境的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)，使用戶感覺(jué)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(tīng)覺(jué)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(guó)際電信聯(lián)盟、沉浸聲音頻國(guó)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(guò)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(lè)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(guó)內(nèi)空白，同時(shí)打造了國(guó)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(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(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(guò)這些方程來(lái)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(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(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(tīng)覺(jué)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(tīng)覺(jué)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(tīng)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(lái)真實(shí)身臨其境的聽(tīng)覺(jué)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(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(xiàn)和環(huán)境效果在體驗(yàn)中無(wú)感知的流暢和自然性。CADAC沉浸聲處理聽(tīng)感結(jié)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(tǒng)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(yàn)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(yáng)聲器或設(shè)備。

　　2.真實(shí)而不突兀：沉浸聲系統(tǒng)通過(guò)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(yíng)造的環(huán)境中。

　　3. 沒(méi)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(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(zhuǎn)變，營(yíng)造出連貫而自然的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)。

　　4. 環(huán)境與聲音的和諧：沉浸聲系統(tǒng)通過(guò)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(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(shí)的融入：沉浸聲系統(tǒng)使人們?cè)隗w驗(yàn)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(wú)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(wú)需關(guān)注聲音的處理過(guò)程，而專注于身臨其境的沉浸式體驗(yàn)。

　　某國(guó)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(guó)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(wú)論是從聲音朝向和視覺(jué)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(guò)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(guò)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(wú)論從聲場(chǎng)的覆蓋均勻度，還是語(yǔ)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(tīng)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(wèn)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(guò)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(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(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(huà)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(guò)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(tīng)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(tīng)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(tīng)到。

　　通過(guò)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(tīng)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(lè)、電影和游戲等娛樂(lè)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(tīng)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(lái)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。