【专题】CEDIA/CTA-RP22沉浸式音频设计推荐规范要点分析2:家庭影院音频系统设计相关标准要点(连载3)

影音中国 2023-12-22 09:27:15

前情回顾

800.jpg屏幕扬声器摆位建议

各种不同的沉浸式音效格式分别推出了关于屏幕扬声器水平角度的推荐范围,左右扬声器与RSP之间的夹角介于44°到60°之间。这个范围与SMPTE美国电影电视工程师协会关于电影投影推荐视角(43°)、UHD 4K数字视频的推荐最大视角(61°)以及2声道音乐重现的最佳角度(60°)非常接近。

最重要的是,前左(FL)和前右(FR)扬声器之间的角度应该与屏幕的视角相匹配,以实现声音到图像的一致性。沉浸式音效格式能够实现更准确的声音定位和微妙的混音处理,这就意味着声音与图像之间的一致性比以往任何时候都更为关键。声音到图像的一致性是ITU-R BS.1909推荐的要求。有关如何正确调整屏幕尺寸以实现声画一致性的指引,请参阅CTA/CEDIA-CEB23-B家庭影院视频设计推荐规范。

前左(FL)和前右(FR)扬声器应尽可能靠近屏幕的边缘放置。如果整个影音娱乐空间主要是采用前置投影的方式播放电影,前左(FL)和前右(FR)扬声器应该放置在透声幕的后方。在这种情况下,前左到前右的夹角应该略窄于观看角。此时,还可以将扬声器放置在屏幕的两侧之外,尽管这种做法较少见,会导致水平音频夹角略宽于观看角。实际情况,可以根据特定条件做出决策,例如落地扬声器、屏幕后面的空间减小,屏幕结构或遮蔽系统可能阻挡扬声器的情况下。声音和视觉角度之间的轻微不匹配不是问题,因为“腹语效应”,也就是人类的感觉会将声音与可能的而非实际的来源相关联,将有助于聆听者的大脑将声音与屏幕上的画面联系在一起。

如果系统主要用于音乐再现,建议将FL和FR扬声器与RSP位置之间的夹角设定为60°。如果扬声器不在屏幕后面,将会减轻由透声幕而导致的高频声音衰减的问题。然而,请注意,将FL和FR扬声器靠近侧墙会增加适当的被动声学处理的需求。

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屏幕扬声器的数量:3或者5个

部分沉浸式音效格式可以利用位于前中(FC)和前左右(FL/FR)扬声器之间的空间来增添额外的“中置”扬声器,并分别称之为前中左(FCL)和前中右(FCR)。需要注意的是,这只有在环绕声处理能够以独立方式输出相应声道信息时,才能够使用这两个新增的扬声器位置。

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屏幕扬声器数量取决于从RSP位置的水平视角宽度:

• 如果水平视角小于或等于40°(从中心偏离±20°,表示窄屏),则3个屏幕扬声器就已足够,而系统中的其他扬声器数量不受影响。

• 如果视角大于或等于70°(±35°,宽屏),建议使用5个扬声器,而系统中的其他扬声器数量不受影响。建议将额外的FCL/FCR扬声器放置在前中和FL/FR扬声器之间的半角或半距离位置。扬声器在屏幕间的均匀分布的角度确保声源在图像上平滑、均匀的移动。

• 如果视角在40°到70°之间(大多数情况下),可能适用以下指南:

o 如果环绕扬声器数量小于或等于8,则建议使用3个屏幕扬声器。

o 如果环绕扬声器数量大于或等于10,则建议使用5个屏幕扬声器。

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当水平视角小于或等于40°(左图)时,采用3个屏幕扬声器,当水平视角大于或等于70°(右图)时,采用5个屏幕扬声器

屏幕扬声器的垂直对齐

随着图像显示分辨率的不断增加,趋势是使用具有垂直视角约在18°到34°之间相对面积更大的屏幕。有关屏幕尺寸和位置的建议,请参阅CTA/CEDIA-CEB23-B。

为了保持声音到图像的一致性,建议保持屏幕扬声器的声学中心在屏幕高度的中间三分之一内。这主要是为了提高听众的主观听觉舒适度,增强了垂直高度方面的效果,同时保持了中央声道音频与图像的良好垂直一致性。

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屏幕扬声器垂直视角的的建议范围

中置扬声器的垂直位置

当前中声道扬声器无法放置在与前左/前右扬声器相同的水平面上时,建议将其尽可能靠近屏幕的顶部或底部。顶部或底部的选择受以下因素的影响:

1.中置音箱与房间墙面的距离。建议中置扬声器放置在远离墙面和家具的位置,避免出现强烈的早期反射声影响。

2.保持听众的声音通路畅通(无遮挡)。

3.屏幕的大小和位置。

4.屏幕扬声器的散布和覆盖范围。

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屏幕扬声器的性能指标,包括屏幕扬声器之间的声压级差异,以及座位间屏幕扬声器的频响差异性等

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环绕扬声器摆位建议

各种沉浸式音效格式对听众层,也就是地面层的环绕扬声器布局有着近似的建议,都建议在聆听区域的侧面和后方均匀相间地放置环绕扬声器。这些建议基本适用于单个座位的情况,但需要根据家庭影院空间多座位的情况进行相应的调整。随着听众远离RSP位置,环绕声像将会产生变化,而聆听区域内的各个座位与众多环绕扬声器的距离无疑是不同的。然而,通过根据聆听区域和房间调整环绕扬声器的数量和位置,可以在聆听区域内实现最佳的环绕性能,以确保所有听众都能够获得最小声像失真。

环绕扬声器摆位区域建议

沉浸式音效的其中一个基本目标是确保所有听众都能获得同样出色的声音体验。换言之,当一个声像出现在一侧时,每位听众都应该从那一侧感知到它的变化。同样,当一个声像出现在房间后方时,每位听众都应该感知它来自后方。

自从引入7.1多声道的环绕声技术以来,环绕扬声器通常被传统地分成两个子组:侧环绕扬声器和后环绕扬声器。在基于对象的沉浸式音效格式中,由于声音对象位置带有相应的坐标定位,侧面和后方环绕效果的这种区分方式在以多个座位构成的聆听区域中仍然是有效的。因此,在多座位的家庭影院之中,当所有环绕扬声器都取得良好调校的前提下,就能确保所有座位都能取得良好的音效。

侧环绕扬声器应该分别位于空间的每一侧,避免直接放置于听众区域后方的区域,以确保所有听众的正确左右方向。在某些情况下,左右两侧放置区域可以向前延伸到前排座位50cm的位置,例如放置环左1/环右1扬声器,或者为了减轻长而狭窄的空间中前左/前右和环左1/环右1之间可能产生的声像间隙。

如果构建一个没有后环绕扬声器的5.1系统,通常会使用更大的角度将环左/环右放置在更后方。根据空间的大小和形状,这可能会延伸到后墙,但不会直接位于听众区域后方。

后环绕扬声器应该全部位于听众区域的后方。这一规则确保没有听众能够从他们前方感知到后方扬声器的存在。

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侧环绕(左)与后环绕(右)扬声器放置区域的建议

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调整聆听区域内的扬声器数量

有关环绕扬声器数量的建议如下:

1. 聆听区域的大小。一般来说,更大的空间,墙面更大,逻辑上需要更多的扬声器。

2. 聆听区域到房间墙面的距离。当听众靠近墙面时,他们可能会距离一个扬声器太近,而相对RSP位置而言,距离其他扬声器就变得更远。采用更多的环绕扬声器将减小单一近距离扬声器的主导作用,通过减小扬声器距离和角度之间的差异,提高所有听众的空间感和沉浸感。

3. 座位行数。如果房间中存在多行座位,但每侧墙面只有一个扬声器(例如7.1系统),定位感将在每一行都会产生相应的变化。例如,如果侧面扬声器与中间行对齐,则坐在那里的听众会听到声音从他们旁边传来,而前排会听到声音稍微从后方传来,后排会听到声音稍微从前方传来。整个声音体验在听众区域内是不一致的。座位越靠近扬声器,这一点就越发明显。

因此,增加环绕扬声器的数量可以提高听众区域的一致性和获得更高的声像空间分辨率。

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增加侧环绕的数量(右图)将能在座位间获得更高的声像空间分辨率

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通过处理最大化扬声器的利用率

我们可以根据家庭影院的空间大小、座位数和座位行数,实现超出标准4个环绕位置的扬声器数量。更高的扬声器数量可以提高基于对象的沉浸式音效格式的声像空间分辨率,但在与5.1或7.1基于声道的节目源时,可能只会看到有限数量的扬声器参与,并不会所有扬声器都发声。

在实际使用过程中,我们可以使用环绕声处理器中的上混功能,将基于通道的内容扩展到更多扬声器上。上混处理不限于环绕声,根据环绕声处理器的能力,可以实现在所有扬声器位置上使用。

此外,如果房间中放置了多排座位,侧环绕扬声器(SL/SR)可以通过“阵列”方式摆放在两侧墙面,以保持各行座位之间的声像一致性。扬声器阵列是通过将相同的信号馈送到多个环绕扬声器来实现的,因此整个扬声器阵列只有单一通道的扬声器音效再现。

物理阵列是通过共享的处理器输出来创建的。一个阵列中的所有扬声器将在声场中再现相同的内容;它们不能被单独输出不同通道的声音内容。这种技术通常在商业电影院房间中使用,将2或4个环绕声道,扩展到沿侧面和后墙分布的多个扬声器,以实现更广的环绕声覆盖。物理阵列减少了基于对象内容的定位,因此不建议使用。

软件阵列由支持处理器管理,使其配置依赖于内容,并同时为每个扬声器提供单独的控制(如音量和延迟)。例如,环绕声处理器可以对Dolby Atmos内容通过独立通道输出至多个侧环绕扬声器,但在Dolby Digital 7.1内容中更改为共享输出,以更有效地建立侧环绕阵列。

无论沉浸式音效系统,还是上混和软件阵列的组合,扬声器数量都不应超过处理器上的独立扬声器输出通道的数量(除了低音炮和LFE)。

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独立环绕扬声器通道配置(左)对比阵列侧环绕扬声器(右)

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环绕声扬声器的性能指标,包括最大可允许的相互间的水平角度以及相互间的声压级差异

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连载完

编辑:编辑部

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