家庭影院DIY攻略 欣赏篇 – 2.1 Audyssey简介

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创始人

美国南加州大学(USC, University of Southern California)创立于1880年,位于洛杉矶市中心,是世界领先的私立研究型大学,拥有全球最顶尖的电影艺术学院,伴随着好莱坞电影工业的发展,造就了不少电影界奇才,包括《星球大战》导演乔治·卢卡斯和音效大师班·布特。

汤姆林森·霍尔曼(Tomlinson Holman)是南加州大学电影艺术学院的电影音效教授,综合媒体系统中心(IMSC, Integrated Media Systems Center)首席研究员,IMSC是由美国国家科学基金会捐助的多媒体工程研究中心。

霍尔曼教授被称为“THX之父”。1982年乔治·卢卡斯聘请霍尔曼教授出任Lucasfilm(卢卡斯电影公司)技术总监,从整个电影产业链的角度研究如何改进电影音效,1983年《星球大战3:绝地归来》上映,THX面世。霍尔曼教授2002年获得奥斯卡电影音效科技成就奖,2011年加入苹果公司。

2002年,Audyssey实验室从南加州大学的IMSC独立出来,成为由霍尔曼教授(首席科学家)、克里斯(Chris Kyriakakis)教授(首席技术官)以及两位学生和研究员共同创立的公司。克里斯教授是电气工程音频信号处理教授,沉浸式音频实验室创始人。

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Audyssey花了6年时间、投入600万美元,研究如何提升声音效果,在音频均衡技术上取得了重大突破。2004年首次将其研究成果Audyssey MultEQ运用在家庭影院前级(当时售价6000美元的Denon旗舰AVR-5805),解决室内声学环境对声音重播的负面影响。

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Audyssey研制了多种音频校正产品,旨在克服环境声学对音响系统的限制,以更好地匹配人类的听觉和感知,已在众多的消费类、专业类和汽车音响中得到应用(下图,本文插图如无特别注明均摘自Audyssey官网及其官方文档)。

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声学校正

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电影的音轨是特别为专业影院(左上角)的设备和声学环境制作的,具备宽广的动态范围(注)和专业的声音校准。但在家中(右上角)播放,环境和设备都不标准,只有通过声学校正,才能重现和影院一样的效果。

注:什么是动态范围,详见“A6.2 Hi-Fi柔情,AV刺激?”和“A7.4 家庭影院的标准音量”。

上图用三组方框标示Audyssey三种产品:MultEQ(“多点均衡”,房间声学校正),Dynamic EQ(“动态均衡”,听觉响度补偿),Dynamic Volume(“动态音量”,优化动态范围)。

房间反射

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音箱发出的声音分为两种:直达声(上红线)和反射声(下红线)。上图右方是声振时序图,x轴是时间,y轴是振幅,表示声音从发出到消失的过程,震动最大的是直达声,接着是反射声。

如果反射声过强,就会污染直达声,造成声音失真,比如在毛坯房里说话会嗡嗡响听不清。如果空间吸音不足,反射声过多,就会影响声音成像(无法清楚地“看”到声音从哪里发出,比如乐器的具体位置),使音色失准(听到的声音与真实的差别很大,比较音响和耳机就能分出差异)。

能否在房间铺满吸音板,把反射声全部干掉?完全没有反射声的空间,声音死寂没活力,会令人头脑发闷,感觉很不舒服。所以要吸收、反射、扩散各三分之一,详见“B9 声学处理”。

对于没有进行专业声学处理的家庭空间,Audyssey可以通过时域分析等技术手段检测和校正各种声学问题,使直接声和反射声都能恰到好处。

多点均衡

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左方是声振时序图,右方是频率响应曲线图。虽然上下不同,但实际上是同样的声音,在距离1米的两个座位上测得的结果。

根据声振时序图,B的振幅更大,会感觉音量比A大。根据频率曲线图,A的中低频下凹,B却相反上凸,B位置的中低频比A位置多。

如果只对一个位置进行检测和校正,距离这个位置越远,校正的误差就越大,声音失真越严重。如果只按A座位测得的频率曲线进行校正,提升中低频以弥补其下凹,那么B座位的中低频就会更加凸出。

所以“B6 低音炮”建议关闭内置的EQ,而且没必要为EQ多花钱,有预算还不如多买一个不带EQ的模拟炮。因为低音炮的EQ是传统的参数均衡,根据皇帝位单个位置测得的频率曲线,调高下凹频段,压低上凸频段,以求实现平直的低频曲线。

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传统的参数均衡存在以下问题:

  • 只能针对单一位置进行校正,距离越远失真越大;
  • 调整频段的数量有限,也就是校正的精度、分辨率很低,忽略大量细节;
  • 对某一频段的调整会对相邻频段造成影响,而且无法控制;
  • 无法修复时域(相位)问题,会因声音反射产生振铃(下图右)等新问题。

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因此传统的参数均衡会使听觉失真,音质劣化。这可能也是传统Hi-Fi发烧友谈均衡色变,坚决抵制的根本原因。

传统的参数均衡采用IIR滤波(模拟信号),Audyssey声学校正采用FIR滤波(数字信号),在时域中只有很小的振铃(上图左),没有听觉失真,可以显著改善声音效果。FIR滤波的优势在于可以无限增加精度(只要芯片有足够的运算能力),而且不存在IIR滤波的相位精度问题。

以图像处理为例,传统的参数均衡(IIR滤波)就是用画笔和颜料直接对图像进行修改,IT时代的声学校正(FIR滤波)则是用Photoshop或美图秀秀修图,两者的差距不可同日而语。

加权校正

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和专业影院不同,家庭空间不同座位的每个听众,因为受室内声学环境的影响不同,会听到不一样的直达声和反射声。比如上图红圈、绿圈和紫圈的直达声、反射声都有着明显的差别。

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所以必须进行多点测量,以正确识别房间的声学问题。上图就是分别测量红圈、绿圈和紫圈得出的声振时序图,绿圈的声音最迟到达,反射失真也最多。

Audyssey MultEQ会对多点测量获得的时域数据进行归纳分析,找出问题并分组归类,配置不同的权重,最终为每个扬声器创建时域滤波器(下图右),对需要校正的问题按重要程度分配适用的功放功率,使每个座位都实现相同的音效(将上图的三种校正成下图右的一种)。

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低频挑战

要做到每个座位都实现相同的、和影院一样的效果,最难做到的是低频,空间越小难度越大。因为低频声波很长,很容易产生驻波和共振,在房间不同位置会听到完全不同的低频,所以单炮要摆放在最佳位置,才能使皇帝位获得更准确舒服的低频。

Audyssey指出,配置多个低音炮可以获得更高的声压级/能力/动态余量(详见“A7.4 家庭影院的标准音量”),有助于解决小房间的频率响应/驻波/共振问题(详见“A7.5 标准的频率响应曲线”),但前提是这些炮都必须经过正确的声学校正

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上图是4个座位的低音炮频率响应曲线,蓝色是校正前,红色是MultEQ校正后。既要有足够的能力(双炮甚至多炮),又要有准确的房间声学校正,才能实现好低频,看完此文再重读“B6 低音炮”,可能会有更深的体会。


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

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  • 本文由 发表于 2017年10月12日10:34:01
匿名

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