"四維全息聲"技術(shù)知識及原理

　　當下，傳統的、基于聲道的回放技術(shù)，雖然在聲音的音色、動(dòng)態(tài)還原上均有著(zhù)優(yōu)秀的表現，但聲像在360° 空間內的定位問(wèn)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(chǎng)合成技術(shù)的出現，卻能夠將聲音的定位提升到非常精準的狀態(tài)，由此解決這個(gè)關(guān)鍵性難點(diǎn)問(wèn)題。而運用 "四維全息聲"(3D Sound)技術(shù)所組成的聲音系統，便是基于波場(chǎng)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(shí)自然、仿佛"觸手可及"的極致全息聽(tīng)音體驗。

　　波場(chǎng)合成技術(shù)

　　何謂波場(chǎng)合成

　　波場(chǎng)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(chēng)之為波場(chǎng)。波場(chǎng)合成使用揚聲器陣列，通過(guò)WFS的3D算法，可以合成出任意時(shí)刻的波場(chǎng)。也就是說(shuō)，通過(guò)波場(chǎng)合成進(jìn)行聲音的回放，整個(gè)聲場(chǎng)的分布是精確真實(shí)合成出來(lái)的，這有別于心理聲學(xué)范疇的虛擬聲像。這一概念首次公開(kāi)提出于1988年，荷蘭代爾夫特(Delft)科技大學(xué)(T.U.D.)的聲學(xué)和地震學(xué)權威A.J. Berkhout教授以及他的團隊。

　　惠更斯原理

　　波場(chǎng)合成技術(shù)的原理源于荷蘭物理學(xué)家惠更斯(Christian Huygens,1629～1695)于1678年提出的"惠更斯原理"。

　　惠更斯原理表明：空氣中任意波前上的各點(diǎn)，都可以看作是新的子波源，其后的任一時(shí)刻，這些子波源發(fā)射的波前的包絡(luò )線(xiàn)，就是聲波在這一時(shí)刻的新波前。

　　若用聲波來(lái)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(wú)數的子波源組成，這些子波源散發(fā)出新的波前，在任一時(shí)刻所有子波源波前的包絡(luò )線(xiàn)，就是小提琴聲波在這一時(shí)刻新的波前。

　　波場(chǎng)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(guò)WFS的算法，合成出聲波分布的狀態(tài)。如圖2所示，同時(shí)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(chǎng))可以通過(guò)揚聲器陣列，由WFS算法實(shí)時(shí)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(chǎng)合成

　　四維全息聲

　　綜上，費迪曼遜四維設計了一套基于波場(chǎng)合成技術(shù)的四維空間聲音系統——"四維全息聲"系統。首先，其通過(guò)WFS波場(chǎng)合成方式的回放，令真實(shí)聲源的波場(chǎng)特性可以得到完全的體現，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(shí)合成出來(lái)了。其次，這套"全息聲"系統，通過(guò)陣列音箱回放，進(jìn)一步實(shí)現了聲音的"全息"定位——即在聽(tīng)音區內再無(wú)"皇帝位"，使得聲音在"三維(3D)+時(shí)間軸"的"四維空間"內精確成像，而不再僅停留于平面，最終重現自然、真實(shí)的聲場(chǎng)環(huán)境，帶給人們仿佛" 觸手可及"的極致聽(tīng)音體驗，進(jìn)而達到了諸如立體聲、5.1聲道及基于聲道的環(huán)繞聲等傳統方式無(wú)法實(shí)現的聲音效果。

　　換言之，該技術(shù)實(shí)現了聽(tīng)音區內的"聲像點(diǎn)"可以于空間中任意"恒定方位"進(jìn)行定位;同時(shí)，聽(tīng)音者所聽(tīng)到的聲音也可被"恒定方向";此外，該技術(shù)還可以實(shí)現任意聽(tīng)音空間內的"聲路徑"的移動(dòng)。

　　從單聲道到立體聲、再到環(huán)繞聲，每一個(gè)階段都是聲音行業(yè)的一次突破，而"四維全息聲"也將會(huì )引領(lǐng)聲音、音頻行業(yè)實(shí)現的下一輪"變革性"突破。