音王|沉浸式技術(shù)井噴，沉浸聲概念刷新劇場(chǎng)模式

　　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(lái)，沉浸式成為了文化產(chǎn)業(yè)的熱門(mén)詞語(yǔ)。通過(guò)多媒體、虛擬現實(shí)、三維實(shí)境等聲光電技術(shù)，沉浸式演出將傳統文藝表演的舞臺形式、視聽(tīng)效果提升到了新的層次，受到觀(guān)眾青睞，也打開(kāi)了文旅產(chǎn)業(yè)的新風(fēng)口。這不僅表現在市場(chǎng)風(fēng)向上，更表現在政策支持上。

　　據《“十四五”文化和旅游發(fā)展規劃》文件強調，將在“十四五”期間完成“100個(gè)沉浸式體驗項目”的目標。此外，《關(guān)于進(jìn)一步激發(fā)文化和旅游消費潛力的意見(jiàn)》也明確提出“促進(jìn)文化、旅游與現代技術(shù)相互融合，發(fā)展基于5G、超高清、增強現實(shí)、虛擬現實(shí)、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容。”

　　技術(shù)發(fā)展、政策鼓勵、市場(chǎng)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(guān)眾之所以能感受到身臨其境般的環(huán)繞聲以及虛實(shí)結合的空間畫(huà)面，全有賴(lài)于音視頻系統的支持。劇場(chǎng)劇院等演出行業(yè)作為沉浸式最直接的應用場(chǎng)景之一，其音視頻系統設備更是凝聚了高端的沉浸式技術(shù)。其中，音頻系統所應用的沉浸聲技術(shù)對聲場(chǎng)進(jìn)行本真還原，助力打造完美空間感，已成為劇院劇場(chǎng)不可或缺的重要設備。

　　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(shuō)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(shuō)的三維聲、3D Audio以及VR和游戲領(lǐng)域里說(shuō)的空間音頻，這些名詞都是指的沉浸聲系統。沉浸聲的技術(shù)主要有三大類(lèi)：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(chǎng)景的音頻(Scene-based Audio，SBA)?；趯ο蟮募夹g(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?chǎng)景的技術(shù)則主要用于游戲和VR領(lǐng)域。用于劇場(chǎng)劇院和演出行業(yè)的沉浸聲系統，有的也使用高階Ambisonics(簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǎng)合成WFS技術(shù)，如IOSONO、HOLOPHONIX、Astro Spatial Audio等。

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

Ambisonics主要技術(shù)優(yōu)勢如下：

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

　　2. Ambisonics可以通過(guò)增加傳輸通道揚聲器的方式來(lái)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(tīng)自然的、外部空間的聲音的真實(shí)感受，來(lái)自任何方向的聲音信息被平等地對待。而不是像傳統技術(shù)一樣，假設聲音的主要來(lái)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(chǎng)中最佳聽(tīng)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(guān)眾席都可以獲得最佳的聆聽(tīng)體驗

　　在A(yíng)mbisonics基礎之上,音王旗下品牌英國CADAC歷經(jīng)數十年的技術(shù)研究，運用Ambisonics球諧函數算法邏輯作為空間音頻編碼技術(shù)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(jìn)的HOA沉浸聲算法和領(lǐng)先的技術(shù)設計路徑，成功開(kāi)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)應用場(chǎng)景包括: 劇場(chǎng)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(lè )會(huì )、中大型會(huì )議廳等應用場(chǎng)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(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,國內專(zhuān)業(yè)音頻龍頭企業(yè)——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(gè)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(chǎng)檢驗，基于多聲源的空間測量與校準技術(shù)專(zhuān)利，其技術(shù)領(lǐng)先全球的聲學(xué)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(jìn)行模型反向學(xué)習。利用NPU的反向卷積實(shí)現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(shí)現技術(shù)基礎為VBAP(基干矢量的振幅定位)和VBAP3D，同時(shí)加入HOA(高階空間算法)，支持7階64通道的高精度聲場(chǎng)再現。

　　1. 沉浸式劇場(chǎng)劇院專(zhuān)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(chǎng)劇院專(zhuān)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(chǎng)合成重構，這種基于球諧擬合的聲場(chǎng)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(gè)整體的高能量的聲場(chǎng)。帶來(lái)的好處是其聲音覆蓋并不需要強大的聲壓來(lái)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(chǎng)響應，這也是實(shí)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(dòng)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(wàn)立方的空間規模，空間混響時(shí)間最長(cháng)可達數秒。

　　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中已經(jīng)具有舉足輕重的作用。

　　從信號條份系統架構而言，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(lái)說(shuō)，它替代了模擬信號線(xiàn)，以更低的成本和更高的通信數據量，讓大規模系統的實(shí)施變得更為輕松;從連接模式來(lái)說(shuō)，它打破了音頻系統信號“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 )交換機成為了系統的重要節點(diǎn)。

　　CADAC MAP主機與MAP/B備機通過(guò)交換機與所有音頻設備主備網(wǎng)口進(jìn)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(dòng)，且切換過(guò)程幾乎不被聽(tīng)覺(jué)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(wǎng)絡(luò )交換機中，就能夠從系統的任意環(huán)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(chǎng)劇院專(zhuān)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(chǎng)劇院，并針對劇場(chǎng)劇院實(shí)時(shí)性對穩定性嚴苛的使用要求，專(zhuān)門(mén)做了雙備份系統設計。

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

　　其聲場(chǎng)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(chǎng)過(guò)渡表現，在此基礎上，根據劇場(chǎng)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(guò)CADAC C-Link數字音頻傳輸協(xié)議進(jìn)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(shù)內核，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(chǎng)劇院，并針對劇場(chǎng)劇院實(shí)時(shí)性對穩定性嚴苛的使用要求，專(zhuān)門(mén)做了雙備份系統設計。

　　基于HOA聲場(chǎng)重構的原理，根據聲場(chǎng)還原階數的不同，可利用不同數目的揚聲器進(jìn)行聲場(chǎng)重放，具有很高的靈活性和可擴展性。其聲場(chǎng)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(chǎng)過(guò)渡表現。

總結

　　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(dòng)性和趣味性，突破了傳統的觀(guān)看模式，實(shí)現觀(guān)眾對視聽(tīng)的極致要求，創(chuàng )新了藝術(shù)形式，推動(dòng)了沉浸式文旅業(yè)態(tài)的發(fā)展，相信未來(lái)沉浸式將重新定義劇場(chǎng)劇院的視聽(tīng)文化。