一文读懂“3D音频”来龙去脉

编辑: 2017-12-11 6:08:40 下午 来源:图穷网
从音效的发展历程来看,我们历经单声道音效,立体声音效,四声道环绕音效,5.1声道、7.1声道声道技术……直到现在,音频技术发展可以说正步入到3D音效时代。

  广州大学教授 彭妙颜

 

从音效的发展历程来看,我们历经单声道音效,立体声音效,四声道环绕音效,5.1声道、7.1声道声道技术……直到现在,音频技术发展可以说正步入到3D音效时代。

在说3D音效之前,我们先大致回顾一下音效发展的重要节点:

单声道在早期的声卡上采用得比较普遍。从现在的眼光来看,这种缺乏位置感的声音传递方式自然是很落后的,但在声卡刚刚起步时,这已经是非常先进的技术了。早期的留声机、广播都属于单声道音效。

随后出现的立体声技术可以达到了很好的声音定位效果,成为了影响深远的一个音频标准。时至今日,立体声依然是许多产品遵循的技术标准。它的出现造就了大部分的日本电子企业的辉煌,包括苹果公司的产品大行其道很大程度上也得益于此;国内,在改革开放后出现的立体声唱片、录音带和立体声无线电广播的繁荣,也有这一技术的功劳。现在动不动就讲“情怀”,这些应该可以勾起很多人的回忆了。

随着技术的进一步发展,四声道环绕音效出现了,音响技术由此正式进入多声道环绕时代。如今四声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中,成为主流。

5.1声道目前早已被广泛运用于各类传统影院和家庭影院中,一些比较知名的声音录制压缩格式,譬如杜比AC-3、DTS等都是以5.1声音系统为技术蓝本的。然后是更强大的7.1系统,但因为成本的提高,7.1音效并没有太过广泛普及。

 

说到这里,我们似乎可以得出一个有意思的结论,那就是:除了实际听感的提升之外,厂家凭此可以卖出更多的音箱,这大概也是推动音频技术进步的重要因素。

最近几年,在AV放大器中,看到有9.1声道,甚至11.2声道的环绕声音效处理技术,这是由Dolby、Audyssey以及DTS带来的多声道音效扩展技术Dolby Pro Logic Ⅱz、Audyssey DSX与DTS Neo:X,主要是让5.1声道、7.1声道的音频信号,通过实时音效处理,转换为9.1声道或11.2声道输出。

音频技术进一步发展,步入到3D音效时代。

许多人提起3D就想起视频,反而对3D音效不熟悉。什么是 3D 音频?根据2012年法国电信研究院在MPEG标准会议上给出的定义:

3D音频应该保证重建的声像拥有水品、垂直和距离3个自由度。而立体声或环绕声系统所重建的声像仅具备水平方向上的自由度。

简单来说,3D音频是对声音最逼真的模拟技术,能让听众完全还原到与现场相似的声场。类似的叫法还有全景声、沉浸式音频。真正的沉浸体验,来自于高中低音频在空间内全方位的还原。一个简单的场景就是:扬声器仿造头顶上有一架飞机从左至右飞过,你闭上眼睛听,就会感觉到头顶真的有一架飞机从左至右飞过,这就是3D音效。

目前,人们所使用的各种音场技术规范非常多,但最常见的,几乎都来自三家公司,他们是Dolby、THX和DTS。在3D音频技术领域,也形成了Dolby Atmos杜比全景声、Auro-3D三维声和DTS:X环绕声的三足鼎立。无论是影院还是家用环绕声技术已经全面踏入沉浸式立体环绕声时代,环绕声音箱的布局已不限于地面,而是向着上方甚至天花方向拓展。不管是基于声音对象为编码方式的Dolby Atmos、DTS:X,还是以常规声道方式编码的Auro-3D,他们所呈现出来的临场感与空间感都已经超越了现在的5.1与7.1系统,势必会成为现在和未来构建影院音响系统的规范。

 

总体来看,3D音频技术发展呈现出两个主要分支,即:影视3D环绕声演出现场3D环绕声

影视3D环绕声是比较成熟的技术。在电影、电视(家庭影院)和游戏、VR等领域广泛应用,其特点是所有节目都是预先在录音棚、电视演播厅或演出现场通过录音、录像加上必要的编码和信号处理等技术加工成电影片(硬盘、服务器)或DVD、VR等,提供给使用者欣赏。依其运作的特点可称之为 “预制件式环绕声”或“编码式环绕声”技术。

Dolby Atmos即是如此。很多我们所喜爱的电影,都采用了Dolby Atmos格式,比如好莱坞电影《勇敢传说》、《守护者联盟》、《少年派的奇幻漂流》、《霍比特人》、《地球引力》、《星际迷航:暗黑无界》;国产电影《一九四二》、《西游·降魔篇》等。

演出现场3D环绕声是把影视3D环绕声技术应用到演出现场,其中最先进的“演出现场3D声像定位与跟踪系统”可实现当演员在舞台(包括户外实景)上移动、走进观众席互动以及吊“威亚”(钢丝绳)腾空飞越观众席上空等复杂动作时,演员唱歌或念白以及各种效果声的声像定位能自动跟踪同步移动,使观众感受到他们在座位上听到的声音,是“真实”地从演员的嘴里发出来的,而不是从剧场分散布置的扬声器中发出的。

在欧美许多剧场(如悉尼歌剧院, 演出歌剧《死亡之城》),特别是实景主题剧场(如奥地利布雷根茨艺术节)等己获得相当广泛的应用。我国乘着文化产业旅遊产业大发展的东风,已有IOSONO、D-mitri和TTA等演出现场3D环绕声的知名品牌应用于武汉汉秀主题剧院、厦门闽南剧场和上海交响乐团音乐厅等场所。

奥地利布雷根茨艺术节:主要演出歌剧或音乐剧,巨大的露天舞台固定在离岸25 m的博登湖中,台口宽达50 m, 7 000个观众席位设在岸边。通过声像跟踪定位使观众得知演员位置

歌剧《安德烈·谢尼埃》:演员在人像的左眼位置上演唱并移动到右眼位置,强烈的追光灯加上声像跟踪定位,使观众逼真地感受到演员的准确位置及其移动变化。

武汉市汉秀主题剧场:揉合了音乐、舞蹈、杂技、高空跳水、特技动作等多种表演形式,整个剧场通过声光电的运用,辅以可移动座椅的舞台建筑,观众席共2000座。29台MEYER SOUND线阵列扬声器为主扩音箱,超低音音箱18台,补声音箱42台。

最后,顺便再提一下现在非常火的VR(虚拟现实技术),也同样受益于3D音频技术。因为,3D音效可大大补足VR应用的听觉短板,提升沉浸感。有人甚至认为:如果没有3D音频技术,VR注定是一场 “闹剧”。于是,3D音频还被称为VR音频

 

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