CN111343556A - 一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使用方法 - Google Patents

一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及音响系统技术领域，具体来说是一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使用方法，其特征在于：包括全息扩声和电子声罩系统，信号输入端将声音信号发送至调音台，调音台将声音信号发送至MADI话放，MADI话放接收调音台的声音信号以及电子声罩拾音器采集到的环境发声源的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，同时将数字信号和声音信号并传输至处理器，处理器对声音信号赋予空间坐标以及属性并发送至ADDA转换器，ADDA转换器将数字信号发送至信号输出端，其优点在于：加强了整个系统的容错空间，避免设备故障造成的演出事故。

Description

一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使 用方法
技术领域
本发明涉及音响系统技术领域，具体来说是一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使用方法。
背景技术
当今音响系统从模拟走向数字，从功能单一变向多元复杂。随着人工智能时代的到来，各种创新化的想法被提出，比如基于声音对象的扩声，比如同一场地内实现各种不同的声学环境，对于音响系统有了很多新的挑战。
何为基于对象的扩声？一个声音对象可以理解为一个声音的“音频信号”(音频数据Audio Data)+这个音频信号的XYZ位置信息声音强度运动轨迹等等音频“信号属性”。传统的扩声方式是手动利用不同位置的扬声器声压级差来使观众感受到声音位置的区别，最为重要的是，不同位置的观众对于位置的感觉并不相同，存在“皇帝位”这一最佳听音点。基于对象的扩声方式是将整个空间作为一个整体，由音响系统进行模拟，对声像位置进行实时的定位，它是一种动态的，实时的，精确的声音位置感受。它能配合现在的甚至是未来的相关视频系统，3D化虚拟化。
我们知道声学环境中一个重要的参数就是混响时间，一般地，0.6-1.2秒对于电影、会议、戏剧、话剧、舞剧比较适合；1.1-1.5秒适合曲艺、歌剧演出；1.8-2.3秒符合戏曲与交响乐、室内乐、合唱等跨界演出；3秒以上为大教堂等特效情形。混响时间的重要的意义，将直接体现在观众对于整体环境的感受上。良好的混响时间是实现逼真听音体验的重要前提。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统及其使用方法。
为了实现上述目的，设计一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，包括传统扩声系统，其特征在于：包括全息扩声和电子声罩系统，信号输入端将声音信号发送至调音台，调音台将声音信号发送至MADI话放，MADI话放接收调音台的声音信号以及电子声罩拾音器采集到的环境发声源的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，同时将数字信号和声音信号并传输至处理器，处理器对声音信号赋予空间坐标以及属性并发送至ADDA转换器，ADDA转换器将数字信号发送至信号输出端。
信号输入端为麦克风，信号输出端为功放及扬声器。
传统扩声系统包括舞台接口箱、无线话筒系统、调音台、音频处理器和功放及扬声器，舞台接口箱获取麦克风信号和线路信号，将信号发送至调音台，调音台输出至音频处理器，音频处理器输出至功放及扬声器。
还包括用于对信号输入端的位置进行采集的电子声罩拾音麦克风。
一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统的使用方法，其特征在于音响系统的使用模式包括传统扩声、全息声和电子声罩结合扩声、全息声直达扩声和电子声罩扩声，通过如下步骤在全息声和电子声罩结合扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台，同时电子声罩拾音器采集环境发声源的模拟信号；
B.MADI话放获取调音台的声音信号和电子声罩拾音器的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号并将数字信号和声音信号传输至处理器；
C.处理器对声音信号赋予空间坐标以及对象属性，对数字信号进行计算；
D.处理器将处理后的信号通过ADDA转换器传输至信号输出端。
通过如下步骤在电子声罩扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.电子声罩拾音器采集环境发声源的模拟信号并传输至MADI话放；
B.MADI话放将模拟信号转换为数字信号并传输至处理器；
C.处理器经过计算将信号通过转换器传输至信号输出端。
通过如下步骤在全息声直达扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台；
B.MADI话放获取调音台的声音信号并传输至处理器；
C.处理器直接将信号通过ADDA转换器传输至信号输出端。
通过如下步骤在传统扩声模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台；
B.调音台将声音信号传输至处理器；
C处理器将声音信号传输至信号输出端。
本发明同现有技术相比，其优点在于：
1.加强了整个系统的容错空间，避免设备故障造成的演出事故；
2.给予操作人员逐步适应的过程，全息扩声和电子声罩系统与传统的操作并不相同，但是比较简单地初始操作页面而且可以继续扩展使用功能，能使新接触的音响师快速上手且在未来可以自己灵活运用，深度挖掘系统功能；
3.迎合整体音响系统发展的趋势，更加智能化拟真化的音响系统配合未来的视频系统协同发展。
附图说明
图1是本发明的系统结构简图；
图2是本发明的系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，传统扩声系统包括无线话筒系统，舞台接口箱，调音台，音频处理器，声卡和功放及扬声器，全息扩声和电子声罩系统包括电子声罩拾声器，MADI话放，全息声扩声和电子声罩系统处理器，工作站主机，ADDA转换器，功放及扬声器，同步时钟，无线路由器以及其他附件。
整个系统分为两个个子系统，一是传统的扩声系统，二是全息声扩声和电子声罩系统，二者有机结合，相互独立。
两个子系统相对独立指的是二者通过MADI光纤线连接调音台与全息扩声和电子声罩系统处理器实现相互联动，同样，这也意味着单独运行是可行的，全息扩声和电子声罩系统在不启用时，调音台也能正常完成常规扩声任务；调音台关闭时，全息声扩声和电子声罩系统也能实现电子声罩功能。
这种设计提高了整个系统的灵活性和容错性，根据音响师的需要来使用相应的功能，系统自身也具备很好的扩展能力，比如说适应新型的视频模式，作动态追踪等进阶应用。相对独立的子系统同样带来容错率，降低出现设备故障或者其他原因导致的音频中断或者异常等情况。
传统扩声系统是指无线麦克风系统、舞台接口箱从舞台获取麦克风信号和线路信号，将信号发送至调音台，调音台配置相关路由后一般输出两路或者四路进入“四进八出”音频处理器，由音频处理器内部处理最终得到左、中、右、拉声像左、拉声像右、低音、台唇左、台唇右声道。
全息扩声系统通过数字信号线路(MADI线)获得调音台那边信号，一般进入MADI话放后和电子声罩信号进行路由分配后进入处理器，处理器将信号发送至ADDA转换器再发送到功放及扬声器。
总体流程与传统扩声相似但是使用原理截然不同。首先，全息声音编解码输入输出的处理是完全基于对象的，话筒信号、线路信号通过调音台，通过MADI的音频格式将音频声音输入。调音师很容易将调音台的音轨输出，比如Submix，Matrix，Aux，Main输出等，以声音对象的形式将音频喜好发送至全息声的处理器，并在处理器中赋予XYZ空间坐标以及一些对象属性(如超低音音量，对象声路径设置等)，实时地将对象声音以波场合成的方式渲染还原给现场的听众，虚拟现实般地将声音重构在空间中。
全息声技术是基于波场合成(WFS，Wave Field Synthesis)的算法，来实现声波场在空气中被特殊设计的扬声器阵列合成还原，从而得到革命性的真实听音定位效果，这有别于任何其他世界上已有的多声道系统或矩阵系统，这些系统都是用心理声学立体声感知原理虚拟感知声像定位效果。传统的剧场只是在一个空间平面上配置扩声设备，因此听众所能感受的声音仅仅是平面的、虚拟的，缺乏空间感和真实性。不仅如此，传统剧场都存在着“皇帝位”的概念，只有在特定的区域或位置才能听到最高品质的声音。如果偏离了这个区域，听感上就会受声音的失真或者延迟等影响，造成声像位置无法定位的声缺陷。全息声音系统消除了“皇帝位”，不同位置都能聆听到属于该位置的真实的声音，这就可以给艺术家有更多的发挥空间，我们可以在声路径上进行预制或者实时地控制，让空间的声音360°在3D空间内到达听音位置。
从电子声罩系统拾音器获取模拟信号进入MADI话放，转换成数字信号后配置路由MADI OUT1-8进入处理器，通过全息声WFS电子声罩系统拾音器来对剧场环境中的发声源进行采集，经过处理器的实时计算，将预制的WFS采样声学环境进行实时触发，最终以数模转换的形式呈现出其他剧场声场环境的体验，通过定制的专用于电子声罩拾音的麦克风，分别布置暗藏于舞台与剧场。根据不同的舞台模式，可以通触控屏调用相关调试的预设，启用不同演出需求的声学空间效果，由此达到不使用麦克风扩声的情况下，将不同的声学反射效果实况地还原在厅堂中，这对多功能跨界的演出是具有超前的实验性意义的。
使用模式及使用方法如下：
1.操作说明
操作上进行了极大简化，一般按照相关顺序依次打开设备电源后，打开电脑上的网页浏览器的特定页面，选择想要使用的模式就可以，切换模式也是直接屏幕点击且切换速度极快。
通常在页面上预设了七种模式，分别是①全息声扩声；②交响乐(放音扩声)；③室内乐(放音扩声)；④爵士乐(放音扩声)；⑤大音乐厅(不扩声)；⑥中音乐厅(不扩声)；⑦小剧场(不扩声)。当然，以上的模式可以根据自身需要增加或减少。
全息声扩声指的是处理器接收调音台信号，利用全息声扩声与电子声罩系统的扬声器进行扩声。一般的，调音台仅需要发送左右两声道到处理器即可。当然，这部分有很大的扩展空间，MADI信号线一般可传输64路信号，除去电子声罩所需要的8路信号，实际上，可以扩展到56路输出进行不同位置甚至不同轨迹的空间渲染。这一部分，属于进阶部分的应用。
此外，在模式名称中有“(放音扩声)”的为不通过全息声系统发出直达声，仅使用全息声扬声器发出电子混响，它有三种模式，对应不同的混响时间，较为轻快的音乐使用“爵士乐(放音扩声)”，一般的室内音乐使用“室内乐(放音扩声)”，交响乐队环境下使用“交响乐(放音扩声)”。使用这三种模式也需要调音台发送左右声道信号。
最后三种名称中有“(不扩声)”的模式不需要调音台任何信号，且调音台此时不应当进行任何扩声工作，否则会引发声反馈的风险。这三种模式对应的就是电子声罩功能，利用提前安置好的拾音器获取舞台的声音。“大音乐厅(不扩声)”非常适合戏剧、交响乐队不使用麦克风时营造良好的音效；“中音乐厅(不扩声)”和“小剧场(不扩声)”适用不同场地大小的戏剧、乐队演奏甚至是演讲等情形。
2、调试步骤
(1)按照设计图纸安装设备、连接线路；
(2)配置同步时钟到48kHz；
(3)确认电子声罩拾音器已经连接之后配置MADI话放路由，模拟输入1-8分配给MADI OUT 1-8，来自调音台的MADI IN9-32按顺序分配给MADI OUT 9-32，开启麦克风话放的幻象电源，设置增益通常为37dB默认起调，根据现场电平信号实际调节到合适状态；
(4)配置ADDA的相关路由，模拟输出到功放及扬声器，和调音台共用的扬声器的信号由MADI OUT输出到调音台；
(5)对扬声器布局进行现场测量建模，从而对处理器进行扬声器建模配置。测量场地的扬声器实际坐标，以场地中心为坐标轴圆点，最低的扬声器高度为0，标示每个扬声器的XYZ数据，并录入到处理器中；
(6)在相关听音区中央位置放置一音频分析仪，用处理器使每个扬声器发粉噪，根据音频分析仪数据调整每个扬声器声压级和频响曲线；
(7)处理器预设模式进行调试测试；
配合现场进行额外的调整，创建新的符合现场需要的预设或根据实际需要调整路由。

Claims (8)

1.一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，包括传统扩声系统，其特征在于：包括全息扩声和电子声罩系统，信号输入端将声音信号发送至调音台，调音台将声音信号发送至MADI话放，MADI话放接收调音台的声音信号以及电子声罩拾音器采集到的环境发声源的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，同时将数字信号和声音信号并传输至处理器，处理器对声音信号赋予空间坐标以及属性并发送至ADDA转换器，ADDA转换器将数字信号发送至信号输出端。
2.如权利要求1所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，其特征在于：所述信号输入端为麦克风，信号输出端为功放及扬声器。
3.如权利要求1所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，其特征在于：所述传统扩声系统包括舞台接口箱、无线话筒系统、调音台、音频处理器和功放及扬声器，舞台接口箱获取麦克风信号和线路信号，将信号发送至调音台，调音台输出至音频处理器，音频处理器输出至功放及扬声器。
4.如权利要求1所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统，其特征在于还包括用于对信号输入端的位置进行采集的电子声罩拾音麦克风。
5.一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统的使用方法，其特征在于音响系统的使用模式包括传统扩声、全息声和电子声罩结合扩声、全息声直达扩声和电子声罩扩声，通过如下步骤在全息声和电子声罩结合扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台，同时电子声罩拾音器采集环境发声源的模拟信号；
B.MADI话放获取调音台的声音信号和电子声罩拾音器的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号并将数字信号和声音信号传输至处理器；
C.处理器对声音信号赋予空间坐标以及对象属性，对数字信号进行计算；
D.处理器将处理后的信号通过ADDA转换器传输至信号输出端。
6.如权利要求5所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统的使用方法，其特征在于通过如下步骤在电子声罩扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.电子声罩拾音器采集环境发声源的模拟信号并传输至MADI话放；
B.MADI话放将模拟信号转换为数字信号并传输至处理器；
C.处理器经过计算将信号通过转换器传输至信号输出端。
7.如权利要求5所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统的使用方法，其特征在于通过如下步骤在全息声直达扩声的模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台；
B.MADI话放获取调音台的声音信号并传输至处理器；
C.处理器直接将信号通过ADDA转换器传输至信号输出端。
8.如权利要求5所述的一种传统扩声与全息扩声和电子声罩结合的音响系统的使用方法，其特征在于通过如下步骤在传统扩声模式下将声音输入信号转换为声音输出信号，
A.通过信号输入端将声音信号传输至调音台；
B.调音台将声音信号传输至处理器；
C处理器将声音信号传输至信号输出端。
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