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[交流讨论] Dirac的新主动房间处理技术会减少对被动处理的需求吗?

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发表于 2024年09月26日 12:33 1015 0 来源:家庭影院> 交流讨论 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |

大北北 帖主

2024-9-26 12:33

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想象一下一种“空间”房间校正技术,可以让所有扬声器协同工作,相互校正,以克服声学问题,让每个座位都能获得良好的声音。Dirac正处于为你实现这一现实的边缘!
在过去的二十年中,房间校正已成为家庭影院行业的一个重要部分,以至于一些消费者在购买特定的AV处理器或接收器时,会考虑它是否具备特定的房间校正技术。例如,Trinnov的高端AV处理器之所以价格昂贵,很大程度上是因为该公司的专有软件(包括房间校正)功能强大且灵活。在我看来,唯一能在同等水平上与Trinnov竞争的基于DSP的房间校正解决方案是Dirac Live,它已经逐渐成为主流音频组件中最受欢迎的功能之一。Dirac Live在补偿某些房间声学问题、提高立体声或环绕声系统的整体性能方面非常有效。它可以在各种产品中找到,从价格实惠的NAD集成放大器和Onkyo AV接收器,到Storm Audio和JBL Synthesis等最先进的AV处理器。尽管取得了这样的成功,Dirac Research的科学家们相信,下一代数字扬声器和房间校正将远远超出今天的可能性,而且未来可能比我们意识到的更近。
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Dr. Lars-Johan Brännmark是Dirac的研究专员和首席科学家,他最近在audioXpress杂志上发表了一篇文章,概述了一种全新的房间校正方法,承诺通过超越今天的解决方案所采用的频率域和时间域优化,革命性地改变行业。专为沉浸式音频系统(如Dolby Atmos家庭影院)设计,Dirac的新“空间”房间校正利用了沉浸式音频所需的额外扬声器。对于现有的DSP房间校正系统来说,这些多通道设置的复杂性构成了挑战,因为每个通道都接收自己的滤波器。在每个扬声器用麦克风测量后,房间校正系统会生成一个滤波器来校正该通道的扬声器/房间响应。这个过程对每个通道重复进行,并且每个通道的时间和频率特性都是独立优化的。Dr. Brännmark认为,这种方法虽然有效,但在多人在动态空间内的不同位置聆听时,是不够的。相反,Dirac提出的“空间”房间校正解决方案将使用所有扬声器协同工作,以优化每个输入通道的再现。
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为所有听众提供更好的声音
今天的最好房间校正系统,如Dirac Live,可以在校正时间域和频率域的信号,但“空间响应”保持不变。什么是空间响应?Dirac将其定义为“声音传播和与物体及房间边界的相互作用方式(以及)一个位置的声压与其它位置的声压之间的关系。”对于沉浸式家庭影院来说,房间校正必须是“空间上健壮的”,根据Dr. Brännmark的说法。这意味着系统需要能够在整个空间分布的听音位置改善音频性能,而不仅仅是在一个甜点。有些房间的响应非常复杂,以至于听音位置的微小变化会导致频率响应的很大变化。在这样的房间里,标准的房间校正滤波器在它们能实现的方面更加有限。简单地说,传统的房间校正方法(对单个通道单独应用一个滤波器)无法在空间中重新塑造三维声场。根据Dr. Brännmark的说法,解决方案是所谓的扬声器共同优化,其中所有扬声器协同工作,以最佳方式再现每个输入通道。在这样的系统中,多个扬声器可以合作,房间校正滤波器在整个空间的多个扬声器上同时运行。这个概念与Dirac在其Dirac Live Bass Control多低音炮解决方案中采用的方法类似,该方法据称“确保低频叠加,这样不仅平均值受到控制,而且最重要的是,座位间变化被最小化,因为我们现在可以同时在多个位置实现控制。”多个低音炮根据它们在房间中的总响应进行均衡和相位移动,以便限制座位间频率响应的变化。如果类似的方法不仅用于一个低音通道,而是用于更宽频率范围内的所有输入通道呢?这就是空间房间校正的目标。Dirac相信这种方法可以“扩展声音系统的空间”,并帮助它发挥全部潜力。
根据Dr. Brännmark的说法,已经有一些关于实现声场控制方法的研究。多年来,DSP和声学研究社区提出了各种理论,但大多数研究并没有为消费音频市场带来产品,除了一些在声条、电视和笔记本电脑中使用的波束成形和双耳渲染应用程序。这些方法依赖于多通道滤波(也称为MIMO,或多输入多输出)与声场叠加的物理原理相结合。是什么阻止了这些技术进入沉浸式家庭影院产品?Dr. Brännmark认为,这归结为系统复杂性和灵敏度。如果你想通过组合不同通道的声音来实现期望的空间效果,各种扬声器产生的声音和房间反射必须以正确的方式和在空间的多个点上完全正确的时间叠加。这种精确度对系统的可靠性和鲁棒性提出了高要求,直到设备制造公差甚至随时间变化的机电元件的稳定性。尽管存在这些挑战,Dr. Brännmark声称Dirac提出的扬声器共同优化系统可以实现真正的空间房间校正的期望效果。通过这些技术,声波可以在时间、频率和空间上受到控制。这意味着用户可以控制声波如何与房间边界相互作用,而不仅仅是如何从扬声器传播到听音者。这种控制将允许复杂多通道系统中的所有扬声器协同工作,以优化的方式再现每个输入通道。
“支持”扬声器和“超级”扬声器
通常,拥有更多的扬声器意味着在房间校正方面面临更多的挑战。但在Dirac的空间房间校正系统中,拥有大量的扬声器变成了一个优势。扬声器共同优化意味着系统中的每个扬声器将同时扮演两个角色。首先,每个扬声器充当主扬声器,再现该通道的特定信号,可能需要房间校正系统的一些校正。其次,每个扬声器还充当“支持”扬声器,用于校正房间中的其他扬声器。系统中的每个扬声器都受到其他扬声器的帮助,以实现目标响应。目标是利用其他扬声器作为“支持”扬声器,从每个扬声器获得最佳的脉冲响应,以创建一个虚拟的“超级”扬声器。不是用一个扬声器再现每个输入通道,而是用所有扬声器再现每个输入通道。在沉浸式家庭影院系统的背景下,这种方法将允许反射被有效取消,房间共振被控制,以前从未有过。例如,可能无法操纵发送到源扬声器的信号,以便其反射声音——从扬声器发出然后从远墙或其他反射表面反射的声音——受到控制。但是通过利用靠近该反射表面的扬声器的帮助,可以取消来自该方向的反射。扬声器共同优化和空间房间校正的用例并不局限于多通道音频源;即使是立体声录音也可以受益。在正常的双通道系统中,每个输入通道由两个扬声器中的一个播放,每个扬声器独立工作。解决房间模式的唯一方法是在某些频率上增加或减少功率。即使所使用的扬声器能够处理增加的功率(情况并不总是如此),校正响应的甜点将非常小。如果在具有多通道控制的更大系统上播放,立体声录音可以从使用额外的扬声器中受益,在不同位置同时增加或减少功率,具有不同的时机。据Dirac称,结果将是一个更大的甜点,更均匀的低音再现和更好的时机。
扬声器共同优化 = 更好的低音效果
正如我前面提到的,Dirac Live Bass Control多低音炮解决方案已经展示了共同优化的一些好处,但它只处理一个输入通道。Dirac提出的MIMO控制范式以不同的方式进行低音管理,使用真正的扬声器共同优化。低音炮(和/或具有低音能力的全频扬声器)可以用来扩展系统中其他扬声器的频率范围,但——这里是比以前的系统更大的进步——单独输入通道的低频内容不会被重新路由到一个单独的低音通道。每个通道的低频内容保持完整,并被馈送到单独的扬声器,这些扬声器本身已经被校正和低音扩展。Dirac表示,沉浸式多通道内容,如Dolby Atmos,将享受“在时间、频率和空间上显著改善的校正,包括对扬声器和房间响应的更高程度的控制。”整体声音应该更紧凑,有更扩展的低频和减少的空间变化。但共同优化的好处并不仅限于更好的低音。考虑这个不寻常的优势:扬声器共同优化和空间房间校正是如此强大的工具,以至于用户实际上可以“塑造”他们想要的沉浸声音场。就像通过调整系统的频率响应以匹配某个目标曲线,允许用户根据频率“塑造”声音一样,有可能根据声音的空间属性来“塑造”声音。例如,拥有小型或甚至拥挤的家庭影院的用户可以复制一个更大、更舒适的剧院房间的空间响应。如果你的复古客厅仍然铺着绒毛地毯、超大豆袋椅和天鹅绒窗帘,你可能会受到干燥、过度阻尼的低音的困扰。使用扬声器共同优化和空间房间校正,你可以在不重新设计你的空间的情况下重塑房间的声音。
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未校正系统在 64 个麦克风位置(灰线)的测量响应及其平均值(黑线)
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基于单通道技术的室内校正系统的测量响应。平均值(黑色)有所改善,但不同测量位置的空间变化(灰色)仍然存在。
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使用扬声器共同优化进行房间校正的系统的测量响应,反映了平坦化、空间变化的减少和房间共振的消除。
重新定义房间校正?
据我了解,Dirac的空间房间校正技术仍在开发中,但Dr. Brännmark似乎相信它不仅代表了Dirac的未来,也代表了房间校正的一般未来。我将很好奇地看到实现它需要什么样的处理能力。当我第一次听到Dirac Live在行动时,它运行在一台笔记本电脑上(作为Amarra高分辨率音乐播放软件的一个相当昂贵和复杂的附加组件),因为当时专门为音频组件设计的设备根本没有必要的马力。正如我们从像NAD MDC2 BluOS-D模块(该品牌的C 399和C 389集成放大器的可选附加组件)这样的产品中看到的,Dirac Live现在可以在小型且相对便宜的硬件上运行——这一发展肯定有助于这项技术的广泛采用。也许Dirac的空间房间校正解决方案它可能只适用于超高端产品,例如Audioholics Smart Home中的 Storm Audio AV 处理器。我们只能拭目以待。
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