Wellenfeldsynse -Wikipedia

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ウェブ上のアニメーションとしてのウェーブフロントのWFS再構成

wellenfeldsynse （WFS）は、仮想アコースティック環境を作成することを目的とした空間オーディオ再生方法です。合成は、仮想ポイントから来る波の前面を作成します。その音響位置は、リスナーの位置に依存せず、また、従来のマルチチャネルプロセスと同様に、ファントムサウンドソース形成などの精神音響効果に依存しません。

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合成はHuygensの原則に基づいており、各波の前面も基本波のオーバーレイと見なすことができることを説明しています。したがって、波の前面は、そのような基本波から合成できます。

音波を作成するために、コンピューター合成は、リスナーの周りに列に配置された個々のスピーカーのそれぞれを制御します。 Berkhout教授は、1988年にデルフト工科大学でこの手順を発明しました。 [初め]

数学的根拠は、音の圧力が表面のすべてのポイントで決定されている場合、膨張しないボリューム内のすべてのポイントで音圧が決定されることを説明するKirchhoff-Helmholtz積分です。

したがって、音量と音が速く速い音がボリュームの表面のすべてのポイントで再構築されると、各音フィールドを再構築できます。このような空間的アプローチは、ホロフォンの原則を説明しています。ボリュームの表面全体、つまり履歴書スペースのすべての境界には、それぞれの信号で個別に制御されているため、音の生成のために独占と双極子を装備する必要があります。さらに、ソースのないボリュームの状態を満たすために、部屋には反省がない必要があります。これは実質的に実現されたアプローチではないため、単純化された実用的な手順を見つける必要がありました。 Rayleigh IIによると、音圧がレベルのすべてのポイントで知られている場合、音圧は半空間のすべてのポイントで決定されます。 Azimutレベルでの音響認識は最も正確であるため、手順は一般に、リスナーの周りの単一のスピーカーシリーズに依然として削減されます。

合成された波面の開始点は、スピーカーの水平レベル内の任意のポイントになります。これは、その動作では、その位置の実際のアコースティックソースとはほとんど異なる仮想音響源を表します。リスナーがリスニングルームで動くとき、それはもはや動いていないようです。凸波面または凹面の波の前面を作成することができ、仮想音源はスピーカーの配置内にあることもあり、「バイパス」することもできます。

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音響シーン、ステレオショニー、5.1およびその他の従来の再生技術を再現するとき、狭く限られた領域であるスイートスポットで最適なリスニング印象を実現します。スイートスポットの外側にリスナーがいる場合、空間繁殖の知覚品質が大幅に減少します。これらの従来のプロセスとは対照的に、WFSは少なくとも、広範なリスニングエリア内の音響シーンの波場のほぼほぼレプリカに達します。最適な繁殖は単一のポイントに限定されず、リスナーのグループ全体で高い繁殖品質を達成できます。さらに、リスナーはリスニングエリア内を自由に移動するオプションがあり、一方ではリスニングエクスペリエンスを強化し、再現されたソースの距離をリスナーに直接知覚できるようにします。適切な空間録音を仮定すると、録音室のサウンドフィールドを物理的に広く復元することができます。そうすれば、録音室のリスナーの位置の変更は、レコーディングルームの位置の対応する変更として音響効果があります。

また、この部屋に音響シーンが記録されていないWFSを使用して、実際の既存または仮想空間の音響を提示することもできます。実際のスペースを再現するために、不幸な信号をいくつかのパルス応答で折りたたんで、それに応じて測定できます。これらのパルス応答は、さまざまな方向から考慮されている部屋のエコーを表しています。仮想空間の音響表現については、これらのパルス応答はミラーサウンドソースモデルによって決定できます。

オブジェクト指向の伝送標準MPEG-4は、動画のエキスパートグループによって標準化されており、コンテンツ（ドライ吸収オーディオ信号）と形状（パルス応答またはミラーソースモデル）の個別の送信を可能にします。各仮想サウンドソースには、独自の（モノ）オーディオチャネルが必要です。

レコーディングルームの空間音フィールドは、サウンドソースの直接波と、ミラーサウンドソースの空間的に分布したパターンで構成されています。それらは、直接波が録音室のすべての表面に反映されているという事実から生じます。すべての従来のチャネルバウンド手順の場合と同様に、空間分布をいくつかのスピーカー位置に減らすことは、必然的にスペース情報の大幅な損失をもたらす必要があります。

再生側のサウンドフィールドは、より正確に合成できます。これを行うために、個々のサウンドソースは乾燥して記録されます。その後、録音室の反射が合成されます。従来の手順で不溶性の問題は、そのようなオブジェクト指向の方法が発生した場合には発生しません。さらに、すべての信号コンポーネントが遊び心があるときに不可分に混合されるわけではありません。直接波、最初の反射、および反響を再生側で操作できます。

また、この手順では、関連するチャネルの信号を反映する仮想サウンドソースと呼ばれる「仮想パンニングスポット」の明確な利点も提供します。これにより、リスナーの位置の影響が軽減されます。これは、入射角とレベルの相対的な変化が近くの実際のスピーカーボックスよりも大幅に低いためです。これにより、スイートスポットが大幅に拡張され、履歴書室全体にほぼ延長されました。

元のサウンドフィールドに対する最も明確に認識可能な違いは、これまでのところ、スピーカーシリーズの水平レベルへのサウンドフィールドの縮小です。解像度結果の解像度の必要な音響減衰は、このレベル以外のミラーサウンドソースではないため、特に印象的です。ただし、数学的アプローチからのソースのフリーボリュームの状態は、この音響減衰なしで違反します。その結果、繁殖の二重空間性になります。

「切り捨て効果」も邪魔です。波の前面は単一のサウンドソースによってはなく、個々のスポットライトのすべての波の前面のオーバーレイによって形成されるため、スピーカーの配置の終わりにそれ以上のスポットライトが貢献していない場合、突然の圧力の変化が生じます。この「シャドウウェーブ」は、外側のスピーカーがすでにレベルで減少している場合、弱体化する可能性があります。ただし、スピーカー配置内の仮想音源の場合、この圧力の変化は実際の波の前面が前に行われるため、はっきりと聞こえます。

WFSは既存の部屋とは異なる部屋をシミュレートしようとするため、履歴書室の音響を抑制する必要があります。 1つの方法は、壁を吸収性にすることです。 2番目のオプションは、近距離でプレイすることです。スピーカーは聴覚ゾーンに非常に近いか、膜表面が非常に大きい必要があります。

別の問題は、今日の高い努力です。多数の個別のサウンドコンバーターを非常に密接に構築する必要があります。それ以外の場合、空間エイリアシング効果は聞こえます。数学的アプローチが説明するように、無制限の数の基本波を生成できないために発生します。離散化により、再生領域内の周波数応答に位置依存性の狭いバンドの強盗が生成されます。周波数は、仮想サウンドソースの角度と、生成されたスピーカーフロントに対するリスナーの角度に依存します。

リスニングエリア全体で主にエイリアス-FREE繁殖を行うには、2 cm未満の個々のエミッターの距離が必要になります。幸いなことに、私たちの耳はこの効果に特に敏感ではないため、10〜15 cmのラジエーターギャップではほとんど邪魔になりません。一方、ラジエーターフィールドのサイズはディスプレイ領域を制限し、その制限外に仮想サウンドソースを生成することはできません。したがって、水平レベルでの手順の削減は、今日でも正当化されているようです。

1988年から、WFSの新しい手順が最初にDelft Tuで開発されました。 EUによって資金提供されたプロジェクトの一部として カルーソ （2001年1月から2003年6月）ヨーロッパのこの地域で10の研究所を調査しました。関係する研究機関は、IRCAM、IRT、およびFraunhofer IDMTであり、関係する大学はTu Delft、Erlangen大学、Au Thessaloniki、EPFL Lausanne（Integrated System Laboratory）、Studer、France TelecomおよびThalesでした。

ただし、リスナーの周りの水平方向のスピーカーの場合、ホームエリアの受け入れの問題は勝つことはできませんでした。このような2次元プロセスでは、この市場セグメントのブレークスルーは、ホームエリアに同等の3次元ソリューションが存在するため、予想されることはほとんどありません。天井に追加のWFSコンバーターまたは2.5-D合成演算子を含めることは、この状況をほとんど変えません。合成への履歴書部屋の音響を含む3次元ソリューションの提案は知られていますが、高い努力のためにほとんど実現できません。 [2] その他の取り組みは、サウンドコンバーターを、たとえばエリアスピーカーなど、Re -Gaitルームに目に見えて統合することを目的としています。 [3] [4] 。別のアプローチは、精神音響波磁場合成です [5] [6] ：それは、音フィールドの完全な物理コピーを目指していませんが、音色、ピッチ、ソースの拡張のソースと認識を見つけるために使用するサウンドフィールドのパラメーターを合成します。人間の聴覚も持っている精度でのみパラメーターを生成するだけで十分です。このようにして、必要な数のスピーカーとコンピューティングの取り組みを大幅に減らすことができます。

WFSは通常、一次音、初期の反射、反響を処理します。インパルス応答のみに基づいた合成の場合、この手順は、音源を移動するために利用可能なコンピューティングパワーの限界に依然として達します。このため、ダイレクトウェーブフロントのモデルベースのプロセスと、音源の位置の重要性の低い反響の生成を伴うインパルス応答ベースの生成を伴う初期のサウンドリフレクションの組み合わせが使用されます。これにより、必要なコンピューティングパワーが大幅に削減されます。 [7]

近年、特に公共部門にさまざまなWFSシステムがインストールされています。ブレゲンツフェスティバルであるメルビッシュシーフェスティバルでは、エルフルトの子供向けメディアセンターとさまざまな大学で、スピーカーシリーズは、サウンドソースが従来のサウンドシステムよりも比類のない安定しているサウンドフィールドを作成します。 WFSサウンドシステム 私は Ilmenau工科大学の近くにあるDigital Media Technology IdmtのFraunhofer Institute for Digital Media Technology Idmtによって開発され、その名前が付けられています。 私は Barco会社が運転しています。現在、インターナショナルはいくつかの大学での波畑統合です。デジタル信号プロセッサの分野における急速な開発により、将来的には、特にチャネルの数が増えることで受け入れの問題が増加することにも直面しているため、従来の下水道ベースのプロセスに代わる手順となります。

WDRとともに、Tu Berlinは2008年7月29日にWFSのCologne Cathedral LiveからWFSのライブから講演会にコンサートを移しました。 [8] 650席の講堂には、波動場合成の原理に関する世界最大のサウンドシステムが装備されています。合計2700人のスピーカーで構成されるボリュームは、聴衆の耳の高さのために講堂を変更します。高さの情報用のフロントサウンドと天井スピーカーもあります。スピーカーは、832個の独立信号を備えたデジタルデータラインを介して制御され、16個のコンピューターからクラスターによって生成されます。 [9]

  • Jens Blauert： 空間聴覚 。 S. Hirzel Verlag、Stuttgart 1974、ISBN 3-7776-0250-7。
  • Jens Blauert： 空間リスニング、2番目の投稿 – 1982年から1997年以来の新しい結果と傾向 。 S. Hirzel Verlag、Stuttgart 1997、ISBN 3-7776-0738-X。
  • グレンM.バロウ： サウンドエンジニア向けハンドブック、第3版 。 Elsevier / Focal Press、2002、ISBN 0-240-80758-8。
  • Jens Ahrens：サウンドフィールド合成の分析方法、Springer Verlag、Berlin、Heidelberg 2012、ISBN 978-3-642-25743-8。
  1. ↑ A. J. Berkhout： 音響制御へのホログラフィックアプローチ。 の： オーディオエンジニアリング協会のジャーナル。 Vol。36、nr。 12、1988、pp。977–995。
  2. ↑ Jens Blauert： 空間聴覚 。 S. Hirzel Verlag、Stuttgart 1974、ISBN 3-7776-0250-7。
  3. ↑ ブーン、マリヌスM。： 波動場合成のためのスピーカーアレイとしてのマルチアクチューターパネル（マップ） 。の： オーディオエンジニアリング協会のジャーナル 。 バンド 52 、 いいえ。 7/8 、2004年7月15日（ aes.org [2017年5月16日にアクセス]）。
  4. ↑ van Dorp Schuitman、Jasper、de Vries、Diemer： マルチアクチューターパネルを使用した波動場合成：最適なパフォーマンスへのさらなる手順 。 1. 2006年6月（ aes.org [2017年5月16日にアクセス]）。
  5. ↑ Ziemer、ティム： 波動場合成への精神音響アプローチ 。 2011年7月22日（ aes.org [2017年5月16日にアクセス]）。
  6. ↑ ティム・ジーマー、ロルフ・バダー： 精神音響音フィールド合成システムで楽器の放射線特性を実装する 。 ed。：aes。 2015年10月23日（ aes.org [2017年5月16日にアクセス]）。
  7. ↑ ウィリアム・フランシス・ウォルコットIV： リアルタイムコントロールを備えた波動場合成 。プロジェクトレポート、カリフォルニア大学サンタバーバラ2007年。
  8. ↑ Tu Berlin -2700スピーカーを備えたビッグサウンドイベントでCologne Cathedralを聞いてください。 の： tu-livelin.de。 コミュニケーション、イベント、卒業生：メディア情報No. 188/2008、2008年7月21日、 2020年9月1日に取得 。
  9. ↑ 編集長： TuベルリンでのWellen Field Synthesis。 の： オーディオコミュニケーション部：Wellenfeld Synthesis。 TUベルリン、2018年3月21日、 2020年5月10日に取得 。
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