德国Holoplot公司的精确声音指向性技术解构

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德国Holoplot公司的精确声音指向性技术解构
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　　波场合成是一种空间音频再现方式，能够重建从球面波、柱面波到平面波等任意的波阵面，基于这种原理，Holoplot公司开发了一套音频解决方案，可以通过独立地控制一系列的扬声器单元来合成声场。

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7 A. |+ g7 N$ o4 B: T　　该图显示了Orion系统如何实现音频的准确定位

　　波束控制本身并不是一个最新的探索领域。然而，Holoplot公司首席技术官Adrian Lara Moreno强调称他们在此基础上更进一步，开发了Orion系统，这套系统可以在水平和垂直方向整体进行波束控制，并合成三种不同类型的声波，同时在空间内实现精确的指向性。
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3 v( V# Y/ M8 C* v% S. F  ^. e　　首席技术官Adrian Lara Moreno
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1 v; ]" v% Q+ ]6 D6 E* u　　在介绍Orion系统的设计缘由时，Moreno解释说：“我们的主要目标是解决当前音频行业所面临的一些挑战，包括无指向性的声波，这些不可控的声波将在各个方向上进行传播。而反射声干扰、声音在长距离传播中的衰减，以及不理想的语音清晰度也将导致声学方面的问题，这些都可以通过Orion系统来解决。此外，远距离的声源也是一个问题，因为即便采用现代多声道的扬声器系统，也无法将声音拉近至听众。”
　　Moreno指出，Orion系统在研发时的优先侧重点便是操作简便性。“主要的系统组件是Io Audio Module模块，其适用的数量取决于应用需求、预期结果、房间声学以及播放内容等因素。同时，根据具体应用可以选择集中式系统或分散式系统两种安装方式。除此之外，你还需要一台Eta Processor处理器、连接至模块的接头和线缆（每个Io Module都配有一根信号线）、一个温度传感器、一些网线以及一个音频播放源，整套系统非常简单。”对于永久性固定安装，一旦系统配置完成后，就不再需要连接电脑上的Orbit软件，也无需任何人机交互。
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! l1 T+ B2 O, r% n4 O　　Orion系统主要由Eta核心处理器和lo音频模块组成
) E- f0 ]% b5 P2 L3 w　　提升音量
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　　“这一解决方案提供了一致的声音和音量，我们实现这一目标的方法是使用平面波技术，”Moreno介绍道，“点声源扬声器会在各个方向上传输能量，这会导致在长距离传输时能量（音量）的衰减。而在Holoplot的解决方案中，我们在扬声器中使用了数量众多的换能器单元，从而将声压分布限制在扬声器表面（矩阵）范围内，这种平面波方式的还音可以在距离上保持能量的恒定，避免音量的衰减。正因如此，声压的衰减仅仅与空气的阻力有关。”
　　当被问及在不损失音量和/或语音清晰度的情况下，声音的最远传输距离时，Moreno插话道，这取决于几个因素。“在保证令人满意的声压级前提下，系统所能覆盖的距离取决于系统的尺寸、用户设置的声源相关频谱以及所需达到的声压级。音频传输永远不可能没有任何损失，这些损失主要集中在高频段。阵列的规模越大，对于较低频率和系统功能的控制能力便会越强。我们的系统具备三维指向性控制，因此用户可以在水平和垂直面上控制声音波束。系统越庞大，波束指向的控制能力便会更加精确，尤其是在较低频段。为了获得最佳的声压级，并在远距离上实现均衡的频率响应，我们能够对系统进行配置，针对不同的观众区合成多个不同的平面波。通过使用平面波，我们能够尽可能地保持一致的声压级，加上面向不同区域提供不同的声波，还有助于我们轻松地对每个声波单独进行均衡处理，以补偿空气阻力和环境所造成的声音损失。”
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　　首席执行官Roman Sick获奖
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4 p0 J9 j0 k% l" H; y　　通过将平面波与恒定的声压级相结合，并控制系统的指向性，Moreno表示这些系统能够在混响较大的空间内重放相对干净的音频，从而提高语音清晰度。
, l9 z3 B* w6 [: A' N% B- w% c( l　　“通过使用平面波，也可以尽可能的减少反馈声和反射声，因为声压在距离上保持稳定，因此当你将一只话筒移向扬声器系统时，不会增加太多音量，从而避免触及反馈临界点。而对于传统的点声源扬声器而言，话筒靠近时音量会呈指数级增长，从而产生了啸叫的风险。此外，由于较高的指向特性，也抑制了反射声的产生，而低频段的指向性则跟系统的尺寸相关。”
* v2 s: u, W  B2 I1 q　　多样化应用
　　目前，Orion系统的应用是独特且广泛的。“通过在Orion中加入了这项技术，我们希望能够通过改善声音定位和语音清晰度、提供一致的声音覆盖范围，并为相互独立的空间带来来自中央系统的不同音频内容，从而提升几乎在任何应用场景中的听觉体验。因此，系统的应用充满创意性和复杂性，” Moreno评价道。
　　车站便是Holoplot公司希望迅速占据主导地位的一个应用领域，这可能是Orion系统在最复杂和最繁忙的环境中改善语音清晰度并提供指向性声音的最具有说服力的例子。

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8 ]4 J. M5 L8 [$ {0 C( _# v　　法兰克福中央车站11个位置安装了23组模块组成的测试系统来验证提高站台的语言清晰度
' H& ?. z' N* J　　其他应用领域包括需要创造“具有焦点的声音对象以及沉浸式声音场景”的博物馆，还有要求更高的语音清晰度及更宽广的覆盖范围的会议厅等。此外，为了创造更加身临其境的购物和休闲体验，零售空间和艺术展览也是该技术的另外一个潜力市场，这也是这家初创企业希望在中东地区开发的重点市场。“很多项目都是在中东地区进行的，因为这些项目中广泛使用了玻璃和混凝土材料，且房间尺寸普遍较大，因此这种设计方案会导致较长的混响声。而我们的技术，凭借其波束控制能力，能够为这些建筑提供有效的解决方案，创造更出色的语音清晰度，”Moreno表示。其他对于该公司存在着广阔发展前景的区域市场还包括欧洲和亚洲。
7 P1 n; d7 P; a2 S7 p　　Holoplot公司并不讳言其技术可能带来的商业利益。“这套系统存在很多可以节省运营成本的环节，比如说减少扬声器数量或者减少沉浸式系统搭建安装时的开销，因为用户只需要少量的，甚至不需要额外的扬声器，”Moreno补充说，“这一解决方案提供了前所未有的声学表现，减少了串音并改善了整个观众区的声音均匀覆盖，实现了最佳的语音清晰度。这并不是一套坐下来欣赏音乐的系统，但对于复杂的环境来说，干净清晰的声音是首要要求，因此它成为一项重要的音频技术开发成果。”
. l% ^! r' C/ E- q" H0 [& ~　　“沉浸式”这个词在这个行业中出现过很多次，甚至Moreno也对其频繁使用和错误使用表示担忧，因为这有时会给Holoplot这样的公司带来困扰。
　　“正是由于‘沉浸式’这个词的过度使用，使得我们将一套真正沉浸式的解决方案推向市场中时，却很难在周围的嘈杂议论声中引起行业的关注。在我们看来，真正沉浸式的音响是一种体验，在这种体验中，一个人能够感觉到自己被拖进了一个不同于物理空间的虚拟空间，同时仍然能够执行任何人类凭直觉做出的动作。举例来说，如果你发现自己身处于丛林之中，你在听到后方有动物的声音时便想转过身，或者在转角处听到瀑布声音时想走近去看。最重要的是，和你身边的人在身体和情感两个方面上分享这些感受。因此，我们认为沉浸式音频终于在市场中找到了充满现实意义的解决方案。”