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3D音頻處理

發(fā)布時間:2011-06-08

中心議題:
  • 人的聽覺分析
  • 電視音響音效分析
解決方案:
  • 條形音箱(soundbar)
  • 專業(yè)的數(shù)字音頻處理技術(shù)
  • 心理聲學(xué)虛擬技術(shù)

2010年,中國高清平板市場井噴!但是很多消費者在觀賞高清視頻節(jié)目時總覺得電視音響效果還不如當(dāng)初CRT電視,為什么會有這樣的脫節(jié)體驗?其實仔細(xì)看看你家中的電視就明白了,我們的電視已經(jīng)從最早的模擬黑白電視升級到高清LED背光3D電視了,但是其音響系統(tǒng)依然在沿用以前的技術(shù),改變只是音頻輸出功率的大小和電視揚(yáng)聲器外形的變化,這就是為什么在高清視頻時代聽覺體驗似乎嚴(yán)重下降了,沒錯,針對聽覺的音響技術(shù)發(fā)展其實是嚴(yán)重滯后了,雖然有高清廣播但是我們聽覺體驗依然是雙聲道立體聲效果,很多人難以享受到3D音頻的美妙體驗,是消費者沒有這方面的需求嗎?答案當(dāng)然是no,人對愉快體驗的需求是永無止境的,,那么是什么原因造成了音視頻發(fā)展的不平衡?

“以往半導(dǎo)體公司和消費者在視覺體驗上投入了過多的精力和財力,但是忽視了聽覺體驗的改善。”Sontia公司亞太區(qū)總經(jīng)理譚軍博士在接受電子創(chuàng)新網(wǎng)獨家采訪時指出,“這就造成了現(xiàn)在聽覺和視覺體驗脫節(jié)的現(xiàn)象,實際上,平板電視的誕生更加劇了聽覺體驗的惡化,因為優(yōu)質(zhì)電視音響的設(shè)計要素和平板電視的外形設(shè)計是沖突的。”

他指出要設(shè)計好的電視音響則需要有好的揚(yáng)聲器單元、大的電視機(jī)空間(便于散熱)、更好的揚(yáng)聲器空間分離(實現(xiàn)雙聲道立體聲效果)、對低頻補(bǔ)償,但是看看現(xiàn)在平板電視,基本是否定了這些要素:例如LCD-TV在采用LED背光后變的更薄、很多液晶電視的音箱放置于電視底端造成空間分離不明顯、由于電視變薄散熱問題加劇廠商把音頻輸出功率降低,所有這一切造成了了一個后果:電視機(jī)屏幕越大聽覺體驗越差!

當(dāng)然,對于音響發(fā)燒友來說這個問題能輕易解決--通過在家中擺放7、8個音箱來營造環(huán)繞立體聲音場提升聽覺體驗,但是畢竟這個世界發(fā)燒的人只是少數(shù),對于大多數(shù)普通消費者來說,如何完成這么多音箱的布線?如何完成調(diào)試?如何解決這個頭疼難題?

答案是“條形音箱(soundbar)”

條形音箱也稱數(shù)字投聲儀--類似數(shù)字投影儀,它是一個有源音箱,通過數(shù)字處理技術(shù)將3D音場重現(xiàn)出來,重現(xiàn)類似5.1或者7.1音場,“條形音箱實際上采用的是心理聲學(xué)原理,我們實際上,我們聲源定位的主要因素為兩耳的時間差和強(qiáng)度差,大腦通過比較時間差和強(qiáng)度差確定聲源,所以我們聽到了三維立體聲音。”譚軍解釋說,“條形音箱中的DSP對根據(jù)人的心理聲學(xué)特點,讓不同頻率的聲音以不同時間到達(dá)你的雙耳,所以在大腦中重建出3D音場來。”


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人的聽覺分析


在實際應(yīng)用中,條形音箱主要置于平板電視下方。如下圖所示:


“條形音箱代表著家庭影院音頻的新一代演變,它提供了一個不需要安裝多個揚(yáng)聲器就可以讓你身臨其境的環(huán)繞聲。在國外,條形音箱價格從低端的$200以下一直延伸到高端的$2000以上,音箱幾乎跟平板顯示器一樣寬。”譚軍指出,“條形音箱不一定非要用于平板電視,更可以延伸到DVD播放機(jī)、ipod底座、PC多媒體音箱等一般消費品,目前全球80%的音箱都是中國廠商制造的,所以這個技術(shù)的普及給本土廠商的產(chǎn)品換代升級提供了很好的基礎(chǔ)。”

優(yōu)質(zhì)條形音箱的設(shè)計要領(lǐng)

條形音箱滿足了消費者的需求,所以誕生后受到歐美消費者的追捧,市場規(guī)模高速增長,目前雅馬哈、三星以及一些國內(nèi)廠商已經(jīng)進(jìn)入條形音箱市場,不過,現(xiàn)在市場的條形音箱的質(zhì)量卻是良莠不齊,主要的原因是制造商對于聲音處理和還原采用的算法差異。

譚軍指出,要設(shè)計好的條形音箱必須具備如下條件:

1、好的揚(yáng)聲器單元–功力比電視里現(xiàn)有的揚(yáng)聲器更大,至少100瓦;

2、專業(yè)的數(shù)字音頻處理技術(shù),使用虛擬技術(shù)來實現(xiàn)房間四周有多種揚(yáng)聲器的效果,造成一個真正讓你身臨其境的環(huán)繞聲–例如,只要用三個揚(yáng)聲器就能模擬虛擬環(huán)繞聲

3、通過心理聲學(xué)虛擬技術(shù)的應(yīng)用來產(chǎn)生了一個完整的三維聲場–心理聲學(xué)虛擬技術(shù):在不同的時間從不同的揚(yáng)聲器傳播不同的內(nèi)容來來模擬一個寬敞的聲場。

4、最終挑戰(zhàn):制作出一個“自然而不經(jīng)過很多處理”的聲音–如何把以上各種技術(shù)嵌入到一個最終產(chǎn)品?同時保持在一個價格合理的物料清單。

一句話,要做好條形音箱,就必須非常熟悉音頻處理,“由于現(xiàn)在的音頻處理模型建立在九十年代MIT的模型上,很多數(shù)據(jù)需要更新,所以Sontia公司和南安普頓大學(xué)合作建立了全球的聽覺模擬數(shù)據(jù)庫,傳統(tǒng)的空間化處理專注于產(chǎn)生一些華而不實的新功效,而Sontia的目標(biāo)是首先產(chǎn)生一個世界級的音頻品質(zhì),其次再加入新穎的功能和3D效果。”譚軍指出,“現(xiàn)有的技術(shù)像串音消除和古老的HRTF技術(shù)會造成發(fā)出僵硬而有延遲的聲音,很明顯是人工制作的;在劣質(zhì)處理器上應(yīng)用常見技術(shù)來提高編碼效率會引發(fā)高延遲及不同步。過度地使用均衡器和補(bǔ)償?shù)氖д娴牡鸵籼幚韥?ldquo;作弊”實現(xiàn)和聲。這些在sontia的音箱上都聽不到。”

中國有句古話是“耳聽為虛”,其實人的耳朵是最敏感的,所以Sontia注重給消費者一個有深度和廣度的純自然音質(zhì),這種體驗是以前難以體會到的。“Sontia的這個算法是獲得專利的,我們可以和本土電視機(jī)廠商、消費電子廠商一起升級音響效果,實際上對每個廠商的音箱而言這都是量身定做的,因為我們的算法要根據(jù)每家產(chǎn)品的特點進(jìn)行修改以達(dá)到最佳效果。”

Sontia的業(yè)務(wù)模型比較有特點,也采用授權(quán)模式,主要模式是Sontia授權(quán)其3-聲道條形音箱參考設(shè)計,Sontia為OEM提供了一個可以直接生產(chǎn)的完整套裝,或者采用預(yù)付版權(quán)費以及與銷售量有關(guān)的版權(quán)費模式,Sontia未來的產(chǎn)品走向?qū)⑾蚋叨藯l形音箱參考設(shè)計、便攜式多媒體播放器的底座(iPod)以及Sontia的數(shù)字音頻處理技術(shù)直接嵌入到電視里中的軟件解決方案發(fā)展。

Sontia條形音箱產(chǎn)品具體信息

調(diào)研公司估計,2010年中國高清平板電視預(yù)計銷售4000萬臺,加上已經(jīng)2009年銷售的2400萬臺,僅中國高清電視保有量近7000萬臺,如此巨大的市場孕育了對條形音箱巨大的需求。“這個技術(shù)還可以應(yīng)用到筆記本電腦、ipod底座、MP3播放器等消費電子產(chǎn)品上,所以這個技術(shù)的前景非常好!”譚軍強(qiáng)調(diào),“我們的愿景是創(chuàng)造出一個數(shù)字音頻的新標(biāo)準(zhǔn)!”
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