Trinnov WaveForming與Dirac ART兩大主動(dòng)房間處理技術(shù)的區別

Trinnov WaveForming與Dirac ART兩大主動(dòng)房間處理技術(shù)的區別去年,Dirac關(guān)于他們的主動(dòng)房間處理(ART)方法的公告剛剛發(fā)布,而Trinnov則推出了他們的WaveForming技術(shù),這兩者所聲稱(chēng)的和能力看起來(lái)非常相似。這兩個(gè)新技術(shù)的發(fā)布時(shí)間相當接近,它們所聲稱(chēng)的相似之處可能讓人認為T(mén)rinnov在模仿Dirac。然而,事實(shí)是Trinnov和Dirac一樣,兩者都是經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間努力開(kāi)發(fā)的新技術(shù)。事實(shí)上,對房間校正領(lǐng)域的研究,特別是在“多輸入多輸出”(MIMO:Multi-input Multi-output)校正方面,幾十年來(lái)一直是一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。要全面了解Trinnov的WaveForming技術(shù)如何與Dirac ART區別開(kāi)來(lái),以及它為什么代表著(zhù)尖端技術(shù),請繼續閱讀。

本文原作者為Matthew Poes先生,發(fā)布于A(yíng)udioholics,由“影音新生活”Alex翻譯編輯。
本篇文章包括以下幾個(gè)內容:

Trinnov WaveForming與Dirac ART
Dirac ART可以做什么?
Trinnov WaveForming 與Dirac的不同之處?
什么是Multiple Source Multiple Controller, MSMC?
我需要安裝更多的超低音?
我們還需要進(jìn)行房間的聲學(xué)處理嗎?

Trinnov WaveForming 與 DIRAC ART

在房間校正的背景下,讓我們首先對多輸入多輸出(MIMO)的含義進(jìn)行一個(gè)概覽。雖然我們之前曾提及過(guò)這個(gè)話(huà)題,但是認識到房間聲學(xué)的固有復雜性至關(guān)重要。過(guò)度簡(jiǎn)化問(wèn)題和解決方案只會(huì )讓非技術(shù)人員更加困惑。我們首先要承認,房間駐波問(wèn)題是復雜問(wèn)題的一部分。它們產(chǎn)生于源頭(揚聲器和低音炮)發(fā)出的聲波到達墻壁后,從墻壁上反射回來(lái),穿過(guò)房間再次交叉與其他反射。

對于我們的聽(tīng)覺(jué)系統來(lái)說(shuō),通常需要幾個(gè)周期才能感知到音調,尤其是在低于100Hz的頻率下一個(gè)周期的長(cháng)度考慮到。因此,我們主要能夠辨別經(jīng)歷了多次反射并在這個(gè)過(guò)程中多次交叉的低音頻率。這些現象導致了我們所說(shuō)的房間駐波問(wèn)題或駐波的產(chǎn)生。隨著(zhù)這些波的傳播,它們在房間內形成干涉圖案。雖然我們可以嘗試均衡來(lái)減輕這些問(wèn)題,但是重要的是要認識到我們只能解決峰值,而不能解決低谷。此外,這個(gè)校正過(guò)程引入了一種折衷,在改善一個(gè)位置的同時(shí),會(huì )加劇另一個(gè)位置的問(wèn)題。僅僅依靠均衡只能提供部分解決方案。我們真正需要的是聲場(chǎng)穩定化,需要減少導致駐波模式形成的空間變化。“多輸入”方面涉及使用多個(gè)麥克風(fēng)位置從房間的不同位置獲取數據。”多輸出”指的是我們打算均衡的揚聲器。

在傳統系統中,我們通常依靠單一測量(SISO)或多個(gè)測量(MISO)來(lái)為每個(gè)單獨的揚聲器開(kāi)發(fā)校正濾波器。雖然我們可能考慮多個(gè)揚聲器之間的相互作用,例如帶有低音炮的低音管理系統中的揚聲器,但校正仍然局限于單個(gè)揚聲器或揚聲器系統。我們在問(wèn)題出現后才進(jìn)行修正,并且僅僅根據一個(gè)揚聲器進(jìn)行校正(在這次討論中,一個(gè)經(jīng)過(guò)低音管理的揚聲器和低音炮組合被認為是一個(gè)單一的源)。MIMO通過(guò)不僅采用多個(gè)測量(必要的來(lái)充分采樣房間并理解其行為),而且使用多個(gè)揚聲器來(lái)解決問(wèn)題,從根本上改變了這種方法。這代表了一種顯著(zhù)更強大的方法。

DIRAC ART可以做什么

在Dirac ART中,我們利用所有房間內的聲源來(lái)解決反射問(wèn)題。雖然我之前主要談到了駐波問(wèn)題,但還有其他一些問(wèn)題也很重要,比如揚聲器邊界干擾效應(SBIR)。這些問(wèn)題都是由于聲波反射引起的,可能會(huì )讓人感到很煩惱。Dirac通過(guò)將低音炮、LCR揚聲器、側環(huán)繞揚聲器、后環(huán)繞揚聲器,甚至頂部的ATMOS揚聲器都納入校正過(guò)程來(lái)解決低音問(wèn)題。Dirac的方法是根據可用的資源來(lái)優(yōu)化校正。然而,Dirac并沒(méi)有提供有關(guān)如何選擇揚聲器的明確指導,也沒(méi)有試圖在問(wèn)題發(fā)生之前防止它們的出現。但值得一提的是,所有這些方法,包括Dirac ART,在實(shí)施特定設計策略時(shí)都會(huì )表現得更好。在房間里巧妙地使用多個(gè)位置的多個(gè)聲源可能會(huì )帶來(lái)更好的效果。

另一個(gè)需要克服的難題是將揚聲器用作主動(dòng)吸聲器。這些揚聲器接收經(jīng)過(guò)特殊處理的信號,以在聲波到達時(shí)完全抵消它們。但是,使用揚聲器作為主動(dòng)吸聲器也存在一個(gè)問(wèn)題。由于抵消信號來(lái)自一個(gè)聲源,一部分信號會(huì )變成房間中不需要的噪音,就像是增加了失真一樣。這種噪音會(huì )在房間內傳播,引入另一個(gè)需要抵消的因素。因此,純粹的主動(dòng)抵消方法并不完美。雖然有一些技術(shù)可以減輕這個(gè)問(wèn)題,并減少與主動(dòng)抵消相關(guān)的不良影響,但也存在其他更優(yōu)秀的替代方法。

比如說(shuō),當我們使用一排揚聲器來(lái)取消聲波時(shí),效果最好。但這就需要準確地了解房間內的三維聲音分布,并把揚聲器準確地對準。雖然不需要把揚聲器放得跟尺子一樣準確,但位置還是要相對精確才行,才能發(fā)揮最大作用。簡(jiǎn)單地把四個(gè)低音炮放在房間的四個(gè)角落里是不夠的。事實(shí)上,它們甚至不能直接放在地板上。想象一下,把一個(gè)18英寸的低音炮吊在半空中,安裝在墻的中間,可能已經(jīng)讓一些人做惡夢(mèng)了。

Trinnov WaveForming與DIRAC的不同之處?

要解決聲學(xué)問(wèn)題,一個(gè)方法就是徹底避免產(chǎn)生煩人的反射。如果反射是主要問(wèn)題,那就得首先防止它們出現。這時(shí)候,可調整方向而且指向性強的揚聲器就派上用場(chǎng)了。通過(guò)控制聲音的方向,我們可以盡量減少不需要的聲音散射。但是,由于其波長(cháng)較長(cháng),低音炮在單極配置中就像全向輻射器一樣。過(guò)去有人試圖控制低音炮的輻射方向,取得了不同程度的成功,主要是為了減少房間的相互作用出現,尤其是與SBIR效應有關(guān)的問(wèn)題。許多消極的方法都在嘗試在各種頻率下充分減小散射時(shí)遇到了困難,這就限制了它們顯著(zhù)改變房間駐波形成的效果。這時(shí)候,Trinnov 的 WaveForming 技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,這項技術(shù)得到了現代 DSP 和波束成形能力的支持。Trinnov 利用放置在前墻上的低音炮來(lái)減小散射,彎曲低頻輻射并將其限制在特定區域。此外,并不是所有的反射都是有害的;Trinnov 的技術(shù)智能識別有益的墻壁反射,同時(shí)避免不利的反射,這就是所謂的 “與房間匹配的低音引導” 概念。我們可以將房間本身想象成一個(gè)波導,Trinnov 在這種類(lèi)似波導的環(huán)境中優(yōu)化低音傳播,最小化地板、天花板和側壁的失真。然而,這也帶來(lái)了下一個(gè)問(wèn)題:令人頭痛的后墻。所有房間都會(huì )呈現出“Longitudinal Modes 縱向模式”,這些模式是聲波沿著(zhù)房間長(cháng)度傳播而產(chǎn)生的反射,在前后墻之間來(lái)回反射。這個(gè)模式往往會(huì )產(chǎn)生一些最棘手和低頻的共振的問(wèn)題。雖然波束成形和波導技術(shù)可以解決某些模式,但它們不足以解決僅由后墻引起的問(wèn)題。需要另一種替代解決方案,這就是Trinnov與其他產(chǎn)品或者功能最大的區別。如果我們將前墻上的低音炮視為向房間發(fā)射聲音,Trinnov在后墻上增加了一組額外的低音炮,設計用于捕獲和抵消聲波,防止縱向模式的形成。在實(shí)踐中,后方陣列可能無(wú)法完全吸收100%的反射,以避免引入不良的偽像。因此,一部分反射可能會(huì )反彈回前方,但可以通過(guò)向前方陣列發(fā)送信號進(jìn)一步抵消。這種綜合方法被稱(chēng)為“Multiple Source Multiple Controller, 多源多控制器”,利用系統中的所有揚聲器來(lái)解決由后墻帶來(lái)的問(wèn)題。

什么是Multiple Source Multiple Controller, MSMC?

MSMC(多源多控制器)是一種綜合方法,結合了“預防性”和“治療性”的校正方法,以實(shí)現最佳性能。通過(guò)利用定向方法和主動(dòng)消聲,MSMC有效地解決了最具挑戰性的聲學(xué)問(wèn)題,同時(shí)避免了首次產(chǎn)生問(wèn)題性條件。這個(gè)概念源于雙低音陣列Double Bass Arrays(DBA)的引入,長(cháng)期以來(lái),DBA因其在房間環(huán)境中產(chǎn)生優(yōu)越的低音能力而被認可。

DBA的核心原理是形成平面波而不是球形波。通常,從揚聲器輻射出的聲音會(huì )以球形波的形式傳播,這會(huì )導致反射發(fā)生。然而,平面波會(huì )均勻地延伸到所有邊界,就像在吹成球形之前將泡泡紙粘在魔杖的邊緣一樣。同樣,房間中的低音波會(huì )粘附在墻壁、地板和天花板上,而不會(huì )發(fā)生顯著(zhù)的反射。

MSMC依賴(lài)于聲音設計原理來(lái)預防聲學(xué)問(wèn)題的形成。盡管通過(guò)波束成形形成一個(gè)狹窄的低音束,專(zhuān)門(mén)覆蓋座位區域(而不是側墻)是一個(gè)可行的方法,但平面波方法提供了最佳解決方案。此外,平面波可以通過(guò)具有相等且相反功率的對立平面波輕松抵消。傳統的DBA方法涉及應用簡(jiǎn)單的DSP技術(shù),例如向后陣列發(fā)送一個(gè)反相信號,延遲與房間長(cháng)度匹配。然而,DBA往往只在完美的房間中有效,在房間偏離理想條件時(shí)會(huì )遇到困難,例如包括一個(gè)墊高或具有非矩形形狀。DBA對錯位也非常敏感。

這就是MSMC的優(yōu)勢所在。雖然它可以利用DBA,但它的獨特之處在于能夠自動(dòng)確定發(fā)送到低音炮的每個(gè)信號的最佳DSP處理,從而實(shí)現最佳性能。不需要耗時(shí)反復嘗試或像COMSOL這樣的專(zhuān)業(yè)軟件。以前的方法如果房間發(fā)生重大變化,則需要重新開(kāi)始。然而,對于Trinnov來(lái)說(shuō),這并不是問(wèn)題,因為它的假設是基于房間的實(shí)際特性的,可以根據需要進(jìn)行重新評估和調整。無(wú)論是增加更多低音炮、使用不同的低音炮、更改座位安排還是重新布置影院,Trinnov的MSMC都可以在環(huán)境不斷變化的情況下無(wú)縫適應,而無(wú)需復雜的操作。

Trinnov的WaveForming技術(shù)消除了這些顧慮。通過(guò)遵循適當的低音炮布局原則并利用新算法,幾乎可以在幾乎每個(gè)座位上實(shí)現完美的低音再現。雖然我對這項技術(shù)的新穎性謹慎地使用了“幾乎”一詞,但在適當的設置下,它有潛力在每個(gè)座位上提供無(wú)瑕的低音表現。主要的限制因素在于系統中低頻(LF)源的數量和位置。隨著(zhù)源與墻面尺寸的比例減小,源之間的間距增大,導致系統帶寬上限的性能下降。

在筆者的私人劇院中,寬約4.72m,天花板高約3m,我發(fā)現兩個(gè)低音炮表現出人意料地良好。然而,為了在50~150Hz范圍內實(shí)現最佳效果,由于我的天花板高度,需要額外增加一層低音炮。配置三個(gè)或四個(gè)低音炮成三角形或正方形布局將顯著(zhù)減少上低音范圍的變化。這帶我們來(lái)到了一個(gè)關(guān)鍵方面:低音炮的布局和數量。

我需要安裝更多的超低音?

首先,我必須澄清一個(gè)似乎在流傳的關(guān)于Dirac ART和Trinnov WaveForming的謬論。有一種觀(guān)點(diǎn)認為這些技術(shù)只是為了銷(xiāo)售更多的低音炮,或者成功所需的低音炮數量非常之多,以至于只有超級富豪才能負擔得起。這完全是不正確的。由于這項技術(shù)的新穎性,我們目前缺乏足夠的部署系統來(lái)充分了解它們的能力。我的意思是,實(shí)踐中,我們發(fā)現事情并不需要像預期的那樣完美。最終結果往往超出了預期,即使低音炮數量不足或者擺放不當。因此,認為要獲得良好的結果就必須在前后各放置12個(gè)低音炮(總共24個(gè)),甚至在前后各放置6個(gè)也是錯誤的。雖然這些配置在大房間中會(huì )產(chǎn)生出色的效果,但它們忽略了關(guān)鍵點(diǎn)。

在許多中等大小的影院中,僅在前墻的中點(diǎn)安裝兩到三個(gè)低音炮,以及在后墻的中點(diǎn)安裝兩個(gè)低音炮就可以獲得非常良好的結果。僅使用總共4個(gè)或者5個(gè)低音炮就可以達到卓越的效果。然而,關(guān)鍵是要避免將低音炮放在地板上或者墻壁的極端邊緣。它們應該安裝在墻上,或者可能是放在支架上。此外,僅使用一個(gè)低音炮獲得令人滿(mǎn)意的結果是具有挑戰性的,因此至少需要兩個(gè)低音炮,因為至少需要兩個(gè)源來(lái)有效地操控低頻波。

有趣的是,輸出效益主要來(lái)源于前置陣列。例如,如果在前墻安裝三個(gè)低音炮,在后墻安裝兩個(gè)低音炮,與單個(gè)低音炮相比,可以實(shí)現額外9dB的輸出增益。后墻陣列不會(huì )為輸出做出貢獻;它的目的僅僅是進(jìn)行治療性校正。然而,根據Trinnov公司的Arnaud先生的評論,和筆者對這項技術(shù)基本物理原理的理解,我們認為這種說(shuō)法并不完全準確。在20或25Hz以下,不需要進(jìn)行任何校正,因為所有房間基本上都是壓力容器,低音炮會(huì )均勻地影響房間的壓力。在這種情況下,我們可以向低音炮提供不同類(lèi)型的信號,讓它們共同合作以增強輸出。

優(yōu)勢在于我們可以使用較小的低音炮。只要低音炮在20Hz及以下頻率產(chǎn)生任何輸出,即使很小,它們也可以共同發(fā)揮作用。在之前提供的例子中,使用五個(gè)低音炮,我們觀(guān)察到輸出增益從額外的9dB過(guò)渡到大約額外14dB。這種效應僅適用于均勻壓力點(diǎn),這正好符合我們最需要的地方。

我們還需要進(jìn)行房間的聲學(xué)處理嗎?

接下來(lái)我們來(lái)回答另外一個(gè)問(wèn)題,或者說(shuō)解決另外一個(gè)疑惑:與普遍的觀(guān)念相反,Trinnov并沒(méi)有聲稱(chēng)這項技術(shù)使房間處理變得不再必要。相反,房間處理現在比以往任何時(shí)候都更為重要。事實(shí)上,低音陷阱并不特別有效。它們效率低下,而像MSMC這樣的主動(dòng)方法在處理低音阻尼方面要優(yōu)于“消極”的處理方案 。然而,這項技術(shù)確實(shí)有其局限性。在超出這些限制之后,傳統的被動(dòng)吸音材料是必不可少的。核心問(wèn)題就是在于在主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸收之間達到合適的平衡。僅僅在墻上掛上面板并認為工作已經(jīng)完成是不夠的。如圖所示:

相反,需要仔細選擇吸音材料,重點(diǎn)放在在交叉區域的關(guān)鍵吸收集中。WaveForming不會(huì )在特定頻率突然停止工作,就像被動(dòng)吸音材料沒(méi)有硬性截止一樣。例如,2英寸的吸音材料可以有效地工作到300Hz,但其效果在此之下逐漸減弱。在125Hz處,其吸收系數約為0.2,相對較低。盡管如此,通過(guò)足夠的表面積,它仍然可以對整體吸收做出貢獻。這個(gè)重疊的區域至關(guān)重要,可能需要使用4英寸的吸音材料來(lái)增強100Hz到150Hz范圍內的低頻吸收。挑戰在于這項新技術(shù)的顯著(zhù)有效性。為了實(shí)現適當的重疊,我們可能需要比中/高頻吸收更大的面積來(lái)進(jìn)行低頻吸收,考慮到隨著(zhù)頻率降低,吸音材料的效率會(huì )降低。這意味著(zhù)專(zhuān)門(mén)針對100~150Hz范圍內最大效率進(jìn)行優(yōu)化的低音吸音材料可以提供顯著(zhù)的好處。請記住,這項技術(shù)可以在80Hz以上很好地運作,但在實(shí)踐中將受到陣列中低音炮的間距和所選分頻點(diǎn)的限制。最終,這項技術(shù)減少了專(zhuān)門(mén)設計用于20Hz到80Hz范圍及以上的低音陷阱的需求。然而,重要的是要認識到這樣的產(chǎn)品要么極其罕見(jiàn),要么根本不存在(值得注意的是,很少有實(shí)驗室和標準方法來(lái)測量這么低頻率的吸收)。

這項技術(shù)即將徹底改變揚聲器和家庭影院的設計。將低頻源放置在墻上已經(jīng)成為一個(gè)引人注目的方案,這需要開(kāi)發(fā)出能夠提供出色輸出的優(yōu)化壁掛式或嵌入式低音炮。目前這個(gè)類(lèi)別的市場(chǎng)供應稀缺且不足,需要真正滿(mǎn)足這項技術(shù)需求的家庭影院低音炮。尺寸也是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素,過(guò)高的壁掛式箱體會(huì )妨礙在典型墻壁上安裝4、6或12個(gè)低音炮。此外,整個(gè)房間內全頻揚聲器的加入可以通過(guò)增加戰略有利位置的低頻源,帶來(lái)明顯的好處。值得注意的是,前墻成為放置重要低頻源的最關(guān)鍵區域,使全頻主音箱成為無(wú)價(jià)之寶。因此,揚聲器設計和房間布局都必須經(jīng)歷重大變化,以最佳地支持這一范式轉變。將低音炮放置在靠近墻角的地板上,這是一種傳統的方法,但不再是最佳選擇。特別是 Trinnov 系統并不會(huì )從側壁的低頻源中獲得太多益處。雖然它們可以利用,但并不是必需的。低音炮的最佳位置是分別在前后墻的25%和75%處。許多人認為需要龐大、難看的低音炮會(huì )妨礙實(shí)現高性能家庭影院,然而,有了這項技術(shù),我們有機會(huì )將它們有效地隱藏在屏幕后和后處理中,提升性能和美觀(guān)度。隨著(zhù)我們迎接這個(gè)新時(shí)代,我們站在揚聲器和家庭影院設計的轉型進(jìn)步的懸崖邊緣,重塑沉浸式音頻體驗的可能性。

結語(yǔ):
總之,Trinnov WaveForming 技術(shù)的出現代表了家庭影院設計和我們處理低頻模式控制方式的巨大變革。通過(guò)利用先進(jìn)的算法和復雜的信號處理,這一劃時(shí)代的技術(shù)提供了對低頻聲音再現的無(wú)與倫比的控制能力。其影響廣泛而深遠。它使我們有能力重新設想 LF 源的放置方式,促使集成優(yōu)化的壁掛式或嵌入式低音炮,能夠提供真正獨特的低音體驗。不再局限于傳統的低音炮位置,我們可以將這些低音炮戰略地放置在前后墻上,利用它們的集體力量(以及 Trinnov 技術(shù)的力量)來(lái)實(shí)現出色的輸出和準確度。此外,這項技術(shù)與整個(gè)房間內布置的全頻揚聲器之間的協(xié)同作用,在戰略位置解鎖了大量聲源,真正將聽(tīng)眾沉浸在豐富而迷人的聲音環(huán)境中。隨著(zhù)我們擁抱這一范式轉變,揚聲器設計和房間布局必須發(fā)展,以充分支持 Trinnov WaveForming 的變革能力。通過(guò)將低音炮隱藏在屏幕后和后處理中,我們不僅提升了性能,還提升了家庭影院的美學(xué)吸引力。沉浸式音頻體驗的未來(lái)在召喚,Trinnov WaveForming 技術(shù)的吸引力促使我們在自己的家庭影院中擁抱這場(chǎng)革命。

是時(shí)候踏上音頻卓越的新時(shí)代了,在這個(gè)時(shí)代,每部電影、每個(gè)游戲和每首音樂(lè )作品都會(huì )以超越想象的深度和清晰度共鳴。

“The possibilities are limited only by our willingness to embrace the cutting edge.”
阻礙我們前進(jìn)的,只是我們沒(méi)有前進(jìn)的決心。

weixin

阿強家庭影院導購/產(chǎn)品/方案/評測/案例

多年家庭影院設計與裝修施工經(jīng)驗、百多家真實(shí)案例展示

立即撥打132 4190 2523(同微信號)或者關(guān)注公眾號:hdkong

阿強抖音碼