劉揚(yáng)　李馬科

【摘要】 ? ?自VR技術(shù)在80年代被提出發(fā)展至今，視覺(jué)3D已日趨完善。聽(tīng)覺(jué)3D立體聲應(yīng)用于雙聲道立體聲中的立體聲聲場(chǎng)擴(kuò)展技術(shù)以期待達(dá)到可以模仿人耳聽(tīng)感真實(shí)定位與立體相位的信號(hào)。然而現(xiàn)如今影院及家庭廣泛普及的所謂5.1或7.1的環(huán)繞聲并不是參照這種被人耳反相信號(hào)的真實(shí)聽(tīng)感，其原理與計(jì)算公式與3D環(huán)繞聲相悖[1]?，F(xiàn)如今，市面上已出現(xiàn)較“科學(xué)”的廠牌在做3D錄音前期及后期解碼的技術(shù)，但因?yàn)榧夹g(shù)小眾，造價(jià)太高，很多錄音師選擇放棄嘗試。本此實(shí)驗(yàn)嘗試?yán)孟嗤募夹g(shù)原理通過(guò)四只小振膜電容傳聲器輸入信號(hào)，在平臺(tái)中進(jìn)行聲音解碼以達(dá)到聽(tīng)感3D的效果。經(jīng)過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)及分析，通過(guò)嘗試為傳統(tǒng)錄音到3D錄音的民用化做了有利的數(shù)據(jù)依據(jù)與理論依據(jù)。對(duì)本專(zhuān)業(yè)錄音技術(shù)及未來(lái)教學(xué)方面提供更加具有方向性和理論依據(jù)性。

【關(guān)鍵詞】 ? ?3d ? ?全息 ? ?解碼 ? ?ambisonic ? ?定位

隨著VR技術(shù)（Virtual Reality 即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）與全息投影技術(shù)的日漸完善，人們對(duì)聲音的需求也同步提升。3D制式的進(jìn)步讓人們追逐完全真實(shí)聽(tīng)感的想法變?yōu)榭赡堋?/p>

3D格式不同于其他的多聲道環(huán)繞格式，它的傳輸通道不攜帶揚(yáng)聲器信號(hào)。相反，它們包含一個(gè)獨(dú)立的揚(yáng)聲器再現(xiàn)聲場(chǎng)稱(chēng)為Format-B，然后解碼聽(tīng)者的揚(yáng)聲器設(shè)置。Format-B的組件可以被模擬成虛擬傳聲器的任何一種模式（全方位、心形、超心形，或任何關(guān)系）指向任何方向。幾個(gè)傳聲器的不同參數(shù)可以同時(shí)導(dǎo)出，最終解碼成立體聲或環(huán)繞聲。

虛擬的傳聲器設(shè)置是全息解碼的理論基礎(chǔ)，這意味著它具有恒定增益多條軸線上聲音的可能。我們所需要的聲音能夠被挑選出來(lái)，更大程度的解決了反相與聲音的掩蔽效應(yīng)，并直接和實(shí)際空間多維度的反射聲混合，以達(dá)到最終的還原度。

揚(yáng)聲器的信號(hào)是通過(guò)將分量信號(hào)的線性組合得到，其中每個(gè)信號(hào)是依賴(lài)相互關(guān)系的一個(gè)假想球體的表面。但在實(shí)踐中，稍微不規(guī)則的揚(yáng)聲器的距離就可能會(huì)出現(xiàn)延遲。所以，更需要真正將解碼信號(hào)考慮到人耳在空間均衡和低頻聲音的定位機(jī)制。進(jìn)一步細(xì)化聽(tīng)眾的距離從揚(yáng)聲器到人耳的近場(chǎng)補(bǔ)償。

3D錄音技術(shù)在二十世紀(jì)八十年代出現(xiàn)，發(fā)展到今天，主要運(yùn)用在VR技術(shù)上。3D音頻主要是通過(guò)利用3D環(huán)繞聲錄音制式來(lái)進(jìn)行錄制，再通過(guò)解碼利用3D環(huán)繞聲系統(tǒng)行回放。傳統(tǒng)的環(huán)繞聲系統(tǒng)，是通過(guò)一個(gè)音響的信號(hào)遞減到另一個(gè)音響信號(hào)遞增來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而現(xiàn)實(shí)中的聲音并不只是如此，所以這時(shí)需要將經(jīng)過(guò)矩陣組合的錄音制式音頻，通過(guò)Ambisonic[2] Format B進(jìn)行解碼，得出一個(gè)全息音頻。

以下是市場(chǎng)上常用的的3D錄音傳聲器。左一的Sound-Field傳聲器，是由四個(gè)相同的

振膜組成，每一只傳聲器之間形成ortf立體聲錄音制式， Ambisonic技術(shù)通過(guò)收集若干個(gè)聲音的信號(hào)，經(jīng)過(guò)算法形成一個(gè)3D的全息“場(chǎng)”。此類(lèi)使用4個(gè)聲道的是 第一階段（First Order Ambisonic，F(xiàn)OA）。這種Ambisonic傳聲器上有四個(gè)心形指向的振膜，指向左前LF、左后LB、右前RF、右后RB四個(gè)方向，這4個(gè)聲道的信息被稱(chēng)為Ambisonic A-Format。通過(guò)4個(gè)聲道的疊加或反相疊加，我們可以得到Format-B，如下圖所示：

它的優(yōu)勢(shì)在于，每一只傳聲器的角度都經(jīng)過(guò)了精密的計(jì)算，所以采樣精度也會(huì)相對(duì)較高，而且可以與便攜式錄音機(jī)配合適用，攜帶方便。它是以ortf錄音制式為基礎(chǔ)，拾取多個(gè)面的聲音信號(hào)，此時(shí)的格式為Format A。再通過(guò)Ambisonic Format B進(jìn)行解碼，此時(shí)的聲音信號(hào)不只是有X和Y軸，更多了一個(gè)縱向的Z軸，形成了具有垂直信號(hào)的3D信號(hào)[3]。

它的缺點(diǎn)在于角度不可調(diào)，由于四個(gè)傳聲器的振膜是已經(jīng)固定的，所以當(dāng)我們需要調(diào)整四個(gè)振膜的角度時(shí)是不可行的，并且，如果其中一個(gè)振膜損壞，那么整只傳聲器就因此無(wú)法工作。

自制3D錄音制式，首先我們得準(zhǔn)備4只型號(hào)一樣的傳聲器，如se1a，和相對(duì)應(yīng)的麥夾，如圖：

將麥克固定在麥架后，mic A，mic B，mic C ，mic D ，相互形成ORTF制式如圖所示：

這樣，一個(gè)簡(jiǎn)單的自制Format-A制式傳聲器完成。與市面生產(chǎn)的Format-A 傳聲器相比，自制的Format-A 傳聲器可調(diào)性更高，但這也是它的缺陷，自制的3D錄音制式的精確度低于Format-A傳聲器，所以需要我們不斷得去調(diào)整角度，盡管如此，我們依然能利用自制的3D錄音制式錄制出Format-A的音頻，通過(guò)Format-B解碼形成3D立體環(huán)繞聲。

自制的3D錄音制式，與Format-A錄音制式相比，攜帶不方便，我們自制3D錄音制式時(shí)，需要注意的是，四個(gè)傳聲器的型號(hào)要相同，四個(gè)傳聲器所使用的麥夾，信號(hào)線，增益也要相同，也就是說(shuō)，這四個(gè)傳聲器相關(guān)的變量[4]必須是一模一樣的。

自制3D環(huán)繞聲錄音制式所錄制的音頻，可以通過(guò)B-Format解碼成各種各樣的環(huán)繞聲系統(tǒng)，如5.1，7.1等立體聲系統(tǒng)。

虛擬的傳聲器設(shè)置是全息解碼的理論基礎(chǔ)。這意味著它具有恒定增益多條軸線上聲音的可能[5]。我們所需要的聲音能夠被提取出來(lái)，更大程度的解決了反相和聲音的掩蔽效應(yīng)，并直接和實(shí)際實(shí)踐多維度的反射聲混合，以達(dá)到最終的還原度。

自制3D傳聲器越多，能拾取到聲音的精度就越高，同理，回放3D錄音制式拾取的聲音信號(hào)，音箱越多，則回放地更精確。自制的3D傳聲器，可以在Format-A的制式中進(jìn)行改良，使自制3D錄音制式更加地精確的3D環(huán)繞聲。雖然自制的3D環(huán)繞聲錄音制式由于無(wú)法達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化并不能與專(zhuān)業(yè)的Format-A錄音傳聲器媲美，但是自制3D環(huán)繞聲錄音制式和定位是可行的，它們形成的球面是一樣的，同樣最后也可以使用Format-B去解碼生成全息環(huán)繞聲信號(hào)。

3D環(huán)繞聲在當(dāng)代運(yùn)用越來(lái)越廣泛，且發(fā)展迅速，包括VR游戲，電影院等也用到了3D全息的技術(shù)。未來(lái)3D環(huán)繞聲也還會(huì)讓人們與電影或者游戲形成交互，人們不再是被已經(jīng)設(shè)定好的劇情去欣賞一部電影或玩一部游戲，而是通過(guò)3D全息技術(shù)、“捆綁”視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)去選擇自己感興趣的劇情，致使人們的娛樂(lè)方式逐漸從共享變成了個(gè)享。研究3D的錄音制式與回放系統(tǒng)，符合時(shí)代的發(fā)展的需求，在有限的條件下我們依然可以自制一個(gè)3D環(huán)繞聲錄音制式，去還原真實(shí)的場(chǎng)景。

參考文獻(xiàn)

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[4] D. Menzies. W-panning and O-format， tools for object spatialization. In Proceedings of the 22nd International Conference of the AES on Virtual Synthetic and Entertainment Audio， Espoo， Fin- land， 2002.

[5] Warusfel， O. Listen hrtf database. http：//recherche.ircam.fr/equipes/ salles/listen/index.html， 2003.

劉揚(yáng)：1994.07;女;民族：漢;籍貫：安徽省淮北市;學(xué)歷：碩士; ? 研究方向：新媒體藝術(shù)。