家庭影院DIY攻略 欣賞篇 – 2.1 Audyssey簡介

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創(chuàng)始人

美國南加州大學(xué)(USC,?University of?Southern California)創(chuàng)立于1880年,位于洛杉磯市中心,是世界領(lǐng)先的私立研究型大學(xué),擁有全球最頂尖的電影藝術(shù)學(xué)院,伴隨著好萊塢電影工業(yè)的發(fā)展,造就了不少電影界奇才,包括《星球大戰(zhàn)》導(dǎo)演喬治·盧卡斯和音效大師班·布特。

湯姆林森·霍爾曼(Tomlinson Holman)是南加州大學(xué)電影藝術(shù)學(xué)院的電影音效教授,綜合媒體系統(tǒng)中心(IMSC,?Integrated Media Systems Center)首席研究員,IMSC是由美國國家科學(xué)基金會捐助的多媒體工程研究中心。

霍爾曼教授被稱為“THX之父”。1982年喬治·盧卡斯聘請霍爾曼教授出任Lucasfilm(盧卡斯電影公司)技術(shù)總監(jiān),從整個電影產(chǎn)業(yè)鏈的角度研究如何改進電影音效,1983年《星球大戰(zhàn)3:絕地歸來》上映,THX面世?;魻柭淌?002年獲得奧斯卡電影音效科技成就獎,2011年加入蘋果公司。

2002年,Audyssey實驗室從南加州大學(xué)的IMSC獨立出來,成為由霍爾曼教授(首席科學(xué)家)、克里斯(Chris Kyriakakis)教授(首席技術(shù)官)以及兩位學(xué)生和研究員共同創(chuàng)立的公司??死锼菇淌谑请姎夤こ桃纛l信號處理教授,沉浸式音頻實驗室創(chuàng)始人。

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Audyssey花了6年時間、投入600萬美元,研究如何提升聲音效果,在音頻均衡技術(shù)上取得了重大突破。2004年首次將其研究成果Audyssey MultEQ運用在家庭影院前級(當(dāng)時售價6000美元的Denon旗艦AVR-5805),解決室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境對聲音重播的負面影響。

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Audyssey研制了多種音頻校正產(chǎn)品,旨在克服環(huán)境聲學(xué)對音響系統(tǒng)的限制,以更好地匹配人類的聽覺和感知,已在眾多的消費類、專業(yè)類和汽車音響中得到應(yīng)用(下圖,本文插圖如無特別注明均摘自Audyssey官網(wǎng)及其官方文檔)。

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聲學(xué)校正

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電影的音軌是特別為專業(yè)影院(左上角)的設(shè)備和聲學(xué)環(huán)境制作的,具備寬廣的動態(tài)范圍(注)和專業(yè)的聲音校準。但在家中(右上角)播放,環(huán)境和設(shè)備都不標準,只有通過聲學(xué)校正,才能重現(xiàn)和影院一樣的效果。

注:什么是動態(tài)范圍,詳見“A6.2 Hi-Fi柔情,AV刺激?”和“A7.4 家庭影院的標準音量”。

上圖用三組方框標示Audyssey三種產(chǎn)品:MultEQ(“多點均衡”,房間聲學(xué)校正),Dynamic EQ(“動態(tài)均衡”,聽覺響度補償),Dynamic Volume(“動態(tài)音量”,優(yōu)化動態(tài)范圍)。

房間反射

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音箱發(fā)出的聲音分為兩種:直達聲(上紅線)和反射聲(下紅線)。上圖右方是聲振時序圖,x軸是時間,y軸是振幅,表示聲音從發(fā)出到消失的過程,震動最大的是直達聲,接著是反射聲。

如果反射聲過強,就會污染直達聲,造成聲音失真,比如在毛坯房里說話會嗡嗡響聽不清。如果空間吸音不足,反射聲過多,就會影響聲音成像(無法清楚地“看”到聲音從哪里發(fā)出,比如樂器的具體位置),使音色失準(聽到的聲音與真實的差別很大,比較音響和耳機就能分出差異)。

能否在房間鋪滿吸音板,把反射聲全部干掉?完全沒有反射聲的空間,聲音死寂沒活力,會令人頭腦發(fā)悶,感覺很不舒服。所以要吸收、反射、擴散各三分之一,詳見“B9 聲學(xué)處理”。

對于沒有進行專業(yè)聲學(xué)處理的家庭空間,Audyssey可以通過時域分析等技術(shù)手段檢測和校正各種聲學(xué)問題,使直接聲和反射聲都能恰到好處。

多點均衡

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左方是聲振時序圖,右方是頻率響應(yīng)曲線圖。雖然上下不同,但實際上是同樣的聲音,在距離1米的兩個座位上測得的結(jié)果。

根據(jù)聲振時序圖,B的振幅更大,會感覺音量比A大。根據(jù)頻率曲線圖,A的中低頻下凹,B卻相反上凸,B位置的中低頻比A位置多。

如果只對一個位置進行檢測和校正,距離這個位置越遠,校正的誤差就越大,聲音失真越嚴重。如果只按A座位測得的頻率曲線進行校正,提升中低頻以彌補其下凹,那么B座位的中低頻就會更加凸出。

所以“B6 低音炮”建議關(guān)閉內(nèi)置的EQ,而且沒必要為EQ多花錢,有預(yù)算還不如多買一個不帶EQ的模擬炮。因為低音炮的EQ是傳統(tǒng)的參數(shù)均衡,根據(jù)皇帝位單個位置測得的頻率曲線,調(diào)高下凹頻段,壓低上凸頻段,以求實現(xiàn)平直的低頻曲線。

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傳統(tǒng)的參數(shù)均衡存在以下問題:

  • 只能針對單一位置進行校正,距離越遠失真越大;
  • 調(diào)整頻段的數(shù)量有限,也就是校正的精度、分辨率很低,忽略大量細節(jié);
  • 對某一頻段的調(diào)整會對相鄰頻段造成影響,而且無法控制;
  • 無法修復(fù)時域(相位)問題,會因聲音反射產(chǎn)生振鈴(下圖右)等新問題。

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因此傳統(tǒng)的參數(shù)均衡會使聽覺失真,音質(zhì)劣化。這可能也是傳統(tǒng)Hi-Fi發(fā)燒友談均衡色變,堅決抵制的根本原因。

傳統(tǒng)的參數(shù)均衡采用IIR濾波(模擬信號),Audyssey聲學(xué)校正采用FIR濾波(數(shù)字信號),在時域中只有很小的振鈴(上圖左),沒有聽覺失真,可以顯著改善聲音效果。FIR濾波的優(yōu)勢在于可以無限增加精度(只要芯片有足夠的運算能力),而且不存在IIR濾波的相位精度問題。

以圖像處理為例,傳統(tǒng)的參數(shù)均衡(IIR濾波)就是用畫筆和顏料直接對圖像進行修改,IT時代的聲學(xué)校正(FIR濾波)則是用Photoshop或美圖秀秀修圖,兩者的差距不可同日而語。

加權(quán)校正

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和專業(yè)影院不同,家庭空間不同座位的每個聽眾,因為受室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的影響不同,會聽到不一樣的直達聲和反射聲。比如上圖紅圈、綠圈和紫圈的直達聲、反射聲都有著明顯的差別。

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所以必須進行多點測量,以正確識別房間的聲學(xué)問題。上圖就是分別測量紅圈、綠圈和紫圈得出的聲振時序圖,綠圈的聲音最遲到達,反射失真也最多。

Audyssey MultEQ會對多點測量獲得的時域數(shù)據(jù)進行歸納分析,找出問題并分組歸類,配置不同的權(quán)重,最終為每個揚聲器創(chuàng)建時域濾波器(下圖右),對需要校正的問題按重要程度分配適用的功放功率,使每個座位都實現(xiàn)相同的音效(將上圖的三種校正成下圖右的一種)。

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低頻挑戰(zhàn)

要做到每個座位都實現(xiàn)相同的、和影院一樣的效果,最難做到的是低頻,空間越小難度越大。因為低頻聲波很長,很容易產(chǎn)生駐波和共振,在房間不同位置會聽到完全不同的低頻,所以單炮要擺放在最佳位置,才能使皇帝位獲得更準確舒服的低頻。

Audyssey指出,配置多個低音炮可以獲得更高的聲壓級/能力/動態(tài)余量(詳見“A7.4 家庭影院的標準音量”),有助于解決小房間的頻率響應(yīng)/駐波/共振問題(詳見“A7.5 標準的頻率響應(yīng)曲線”),但前提是這些炮都必須經(jīng)過正確的聲學(xué)校正

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上圖是4個座位的低音炮頻率響應(yīng)曲線,藍色是校正前,紅色是MultEQ校正后。既要有足夠的能力(雙炮甚至多炮),又要有準確的房間聲學(xué)校正,才能實現(xiàn)好低頻,看完此文再重讀“B6 低音炮”,可能會有更深的體會。


Come on, let\'s Hi-Fi together!

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  • 本文由 發(fā)表于 2017年10月12日 10:34:01
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