Ambisonics 2D/3D

沉浸式互動音訊系統
各類沉浸聲體驗環境建置工程之前期設計、後期之軟體安裝設定、最終的現場聲響優化調適

以深度知識與理性實務的技能和想像力助您完成專案項目

國內唯一長期投入當代沉浸式音訊及沉浸聲技術研究的企業

相關研究始於2017年,並持續至今,Ambisonics是當代沉浸聲產業的關鍵,能夠帶來啟發,Ambisonics國際上被視做為沉浸式音訊之母,實乃當之無愧!

以全沉浸的音響系統呈現形式來說,可區分為「環繞系統(視喇叭系統為牆/空間,主要聲像都是聲道疊加而成的幻覺,立體聲亦視為其中之一;但隨著喇叭數的增加,以及相關聲場合成的技術,譬如WFS和Higher-Order Ambisonics,可達到極高程度的真實體驗)」和「波束賦形的輻射系統(透過控制實際物理性存在的波束來和建築空間進行反射的互動)」;兩系統機制作用不同,以音樂聲響的呈現來說,「環繞聲」的初衷是訴求於聲場合成(重建原始聲場或創建新的虛構的或虛實交融的聲場),其所需要的呈現空間要有較低的RT值(聲學上,錄音室QC監聽和聆聽室多半將RT60控制在平均值0.25~0.5秒,不過國外有些實驗室的聆聽空間的RT值是到了0.6秒),但反射性質的輻射系統則需要有反射面和自然的殘響擴散,等同於傳統器樂演奏時所需的RT60多半大於0.5秒(1秒以上更好),在具有聲響放大作用的建築空間裡的表現會越好,跟傳統器樂一樣;兩系統之間可能存在一個灰色地帶,依據目前我測試所得體驗,暫時判斷展演空間RT60介於0.4~0.5秒或0.6秒是兩系統或能同時存在的範圍,然而,如果是大於這個灰色地帶,則應採用輻射系統,小於這個灰色地帶,則應採用環繞系統。在決定系統形式之後,後續的問題就是選擇相應的音訊技術解決方案。但如果是從頭開始規劃設計的展演場館,則可以考慮是否要做聲學處理(吸收、反射、擴散)來控制RT值,或者進一步比照IRCAM主廳espro投射空間的設計,做成聲學可變的展演空間。

從自製393 Ambisonics波束賦形喇叭過程中領悟「反射式」音響系統的優勢

音響系統的聲學利用或可分為「虛擬聲學」及「建築聲學」

一、環繞系統(立體聲和多聲道)利用的是:虛擬聲學

二、反射系統(波束輻射/指向性聲源)利用的是:建築聲學

虛擬聲學,即音訊技術中的聲學模擬技術,其相關可用的技術譬如:Reverb模擬、IR Reverb處理、Multichannel Convolve處理。

而其中最為有趣的是「建築聲學」,但鮮少有音響系統能充分運用公共場所的殘響。

在一個空間的一個音響系統上,除了mono形式PA公共廣播的目的是儘可能填滿並達到目標空間所需聲壓,故大多無需考慮場所本身的殘響,除此之外的其餘環繞聲PA形式(包括立體聲及多聲道)的聽覺目的則通常著重於還原(重建)或合成(創建)聲場,或是呈現當代電腦音樂中所強調的聲像位置(即一般所知的 postioning 或 panninng ),因而環繞聲需要降低音響聆聽場所的殘響值至0.5s以下,唯有如此才能達到上述聽覺上的目的,但內容製作端又因商業的考量,即考慮終端音訊格式內容消費者的所在聆聽場所通常並不能硬性要求控制RT60小於0.5秒,於是,很多商業性質的錄音室混音作品對於殘響的處理就會做得比較「乾」,逐漸變成不成文的行規,以避免商業音訊作品在消費端聆聽場所裡呈現出混濁的聲響,然而,也因此,對於那些能把殘響值控制下來的聆聽場所,這樣的作品聽起來反而會不夠自然,這些種種糾結矛盾都是因為音訊從業人員在殘響問題上的迷思:聲學-建築聲學vs聲學模擬。

成功自製國內第一顆DIY 393 Ambisonics Beamforming Speaker (依據IEM博士生Stefan Riedel論文:“Design and Control of Mixed-Order Spherical Loudspeaker Arrays”)

  • 393的分上3中9下3三層,共15顆2.5吋單元;Subwoofer另以單獨聲道處理之
  • 4H2P混階式Ambisonics系統設計
  • 低頻段波束賦形
  • 高頻段聲像定位
  • 多聲道進、多聲道出(MIMO)之箱體內串音消除

不同音響系統類型的波束指向示意圖

  • 傳統單音路或多音路喇叭
  • Ambisonics波束賦形喇叭:IKO / 393
  • 喇叭波束指向可控的 HOLOPLOT Matrix Array X1 / X2

三大類音響系統相應適用場地殘響值

  • omni無指向/mono單聲道系統:RT60 >= 0s
  • 波束賦形投射&反射系統:RT60 >= 0.46s~
  • 多聲道環繞系統:RT60 <= 0.5s

下一代音訊設備的溝通基礎:ADM

  • CBA聲道音訊:Channel-Based Audio是音訊工業的基礎
  • SBA場景音訊:Scene-Based Audio是當代沉浸式音訊之母
  • OBA物件音訊:Object-Based Audio是聲道音訊的動態化
  • 以資料元的方式將上述三種音訊的格式、音量、增益、空間位置和動態等跟隨時間軸的參數記錄在BWF檔資料塊或某個聲道音軌(譬如MPEG-H是把metadata記錄在第16ch)

建構藝文影視音產業永續生態系

  • 沉浸聲工程技術人才育成
  • 演出活動虛擬化、網路化
  • 體驗設施在地化
  • 內容創作在地化
  • 小額捐助及企業冠名
  • 國家興辦藝文影視音內容平台,配套減免人民稅賦

鼓勵大家DIY做393 Ambisonics波束賦形喇叭陣列,是以策進國內音訊技術領域的專家/廠家/藝術家,從自製393過程中學習諸多相關知識技能,並增進自身對於沉浸式聲響體驗的認知,掌握沉浸式音訊技術,假以時日發展出各位自己的沉浸式作品或產品

Gary Hsu

沉浸聲系統設計師, 大音聲技