"四维全息声"技术知识及原理

吉米

"四维全息声"技术知识及原理
      当下，传统的、基于声道的回放技术，虽然在声音的音色、动态还原上均有着优秀的表现，但声像在360° 空间内的定位问题却由于回放制式等的限制，很难达到完美的声像定位及精确还原的效果。但WFS波场合成技术的出现，却能够将声音的定位提升到非常精准的状态，由此解决这个关键性难点问题。而运用 "四维全息声"（3D Sound）技术所组成的声音系统，便是基于波场合成技术原理，不仅仅克服了这一难题，更将带给人们革命性的、真实自然、仿佛"触手可及"的极致全息听音体验。

波场合成技术
何谓波场合成
波场合成（Wave Field Synthesis，WFS）是一种全新的声音回放技术。
声波在空间的分布状态称之为波场。波场合成使用扬声器阵列，通过WFS的3D算法，可以合成出任意时刻的波场。也就是说，通过波场合成进行声音的回放，整个声场的分布是精确真实合成出来的，这有别于心理声学范畴的虚拟声像。这一概念首次公开提出于1988年，荷兰代尔夫特（Delft）科技大学（T.U.D.）的声学和地震学权威A.J. Berkhout教授以及他的团队。

惠更斯原理
波场合成技术的原理源于荷兰物理学家惠更斯（Christian Huygens,1629～1695）于1678年提出的"惠更斯原理"。
惠更斯原理表明：空气中任意波前上的各点，都可以看作是新的子波源，其后的任一时刻，这些子波源发射的波前的包络线，就是声波在这一时刻的新波前。
若用声波来描述，如图1所示，一把小提琴发出发散的声波，其中的任意一道波前可以看作是由无数的子波源组成，这些子波源散发出新的波前，在任一时刻所有子波源波前的包络线，就是小提琴声波在这一时刻新的波前。
波场合成即是运用"惠更斯原理"，使用扬声器阵列替代波前上的子波源，通过WFS的算法，合成出声波分布的状态。如图2所示，同时演奏两把小提琴，两把小提琴产生各自独立的声波分布，这一综合的声波分布状态（波场）可以通过扬声器阵列，由WFS算法实时处理，播放子波源的信息，合成所得。

图1：惠更斯原理


图2：波场合成

四维全息声
综上，费迪曼逊四维设计了一套基于波场合成技术的四维空间声音系统——"四维全息声"系统。首先，其通过WFS波场合成方式的回放，令真实声源的波场特性可以得到完全的体现，这是由于声波分布的状态是由扬声器阵列组成的子波源真实合成出来了。其次，这套"全息声"系统，通过阵列音箱回放，进一步实现了声音的"全息"定位——即在听音区内再无"皇帝位"，使得声音在"三维（3D）+时间轴"的"四维空间"内精确成像，而不再仅停留于平面，最终重现自然、真实的声场环境，带给人们仿佛" 触手可及"的极致听音体验，进而达到了诸如立体声、5.1声道及基于声道的环绕声等传统方式无法实现的声音效果。
换言之，该技术实现了听音区内的"声像点"可以于空间中任意"恒定方位"进行定位；同时，听音者所听到的声音也可被"恒定方向"；此外，该技术还可以实现任意听音空间内的"声路径"的移动。
从单声道到立体声、再到环绕声，每一个阶段都是声音行业的一次突破，而"四维全息声"也将会引领声音、音频行业实现的下一轮"变革性"突破。

yinpin

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