當下,傳統(tǒng)的、基于聲道的回放技術(shù),雖然在聲音的音色、動態(tài)還原上均有著優(yōu)秀的表現(xiàn),但聲像在360° 空間內(nèi)的定位問題卻由于回放制式等的限制,很難達到完美的聲像定位及精確還原的效果。但WFS波場合成技術(shù)的出現(xiàn),卻能夠?qū)⒙曇舻亩ㄎ惶嵘椒浅>珳实臓顟B(tài),由此解決這個關(guān)鍵性難點問題。而運用 “四維全息聲”(3D Sound)技術(shù)所組成的聲音系統(tǒng),便是基于波場合成技術(shù)原理,不僅僅克服了這一難題,更將帶給人們革命性的、真實自然、仿佛“觸手可及”的極致全息聽音體驗。
波場合成技術(shù)
波場合成(Wave Field Synthesis,WFS)是一種全新的聲音回放技術(shù)。聲波在空間的分布狀態(tài)稱之為波場。波場合成使用揚聲器陣列,通過WFS的3D算法,可以合成出任意時刻的波場。也就是說,通過波場合成進行聲音的回放,整個聲場的分布是精確真實合成出來的,這有別于心理聲學范疇的虛擬聲像。這一概念首次公開提出于1988年,荷蘭代爾夫特(Delft)科技大學(T.U.D.)的聲學和地震學權(quán)威A.J. Berkhout教授以及他的團隊。
惠更斯原理
波場合成技術(shù)的原理源于荷蘭物理學家惠更斯(Christian Huygens,1629~1695)于1678年提出的“惠更斯原理”?;莞乖肀砻鳎諝庵腥我獠ㄇ吧系母鼽c,都可以看作是新的子波源,其后的任一時刻,這些子波源發(fā)射的波前的包絡(luò)線,就是聲波在這一時刻的新波前。
若用聲波來描述,如圖1所示,一把小提琴發(fā)出發(fā)散的聲波,其中的任意一道波前可以看作是由無數(shù)的子波源組成,這些子波源散發(fā)出新的波前,在任一時刻所有子波源波前的包絡(luò)線,就是小提琴聲波在這一時刻新的波前。
波場合成即是運用“惠更斯原理”,使用揚聲器陣列替代波前上的子波源,通過WFS的算法,合成出聲波分布的狀態(tài)。如圖2所示,同時演奏兩把小提琴,兩把小提琴產(chǎn)生各自獨立的聲波分布,這一綜合的聲波分布狀態(tài)(波場)可以通過揚聲器陣列,由WFS算法實時處理,播放子波源的信息,合成所得。

圖1:惠更斯原理

圖2:波場合成
四維全息聲
綜上,費迪曼遜四維設(shè)計了一套基于波場合成技術(shù)的四維空間聲音系統(tǒng)——“四維全息聲”系統(tǒng)。首先,其通過WFS波場合成方式的回放,令真實聲源的波場特性可以得到完全的體現(xiàn),這是由于聲波分布的狀態(tài)是由揚聲器陣列組成的子波源真實合成出來了。其次,這套“全息聲”系統(tǒng),通過陣列音箱回放,進一步實現(xiàn)了聲音的“全息”定位——即在聽音區(qū)內(nèi)再無“皇帝位”,使得聲音在“三維(3D)+時間軸”的“四維空間”內(nèi)精確成像,而不再僅停留于平面,最終重現(xiàn)自然、真實的聲場環(huán)境,帶給人們仿佛“ 觸手可及”的極致聽音體驗,進而達到了諸如立體聲、5.1聲道及基于聲道的環(huán)繞聲等傳統(tǒng)方式無法實現(xiàn)的聲音效果。
換言之,該技術(shù)實現(xiàn)了聽音區(qū)內(nèi)的“聲像點”可以于空間中任意“恒定方位”進行定位,同時,聽音者所聽到的聲音也可被“恒定方向”,此外,該技術(shù)還可以實現(xiàn)任意聽音空間內(nèi)的“聲路徑”的移動。
從單聲道到立體聲、再到環(huán)繞聲,每一個階段都是聲音行業(yè)的一次突破,而“四維全息聲”也將會引領(lǐng)聲音、音頻行業(yè)實現(xiàn)的下一輪“變革性”突破。