技術前沿 與3D音頻共舞

引言

在ambisonic技術基礎上工作真的像你想像那麼困難嗎？《ProAVLAsia-亞洲專業視聽》Simon Luckhurst帶我們去探究真相。

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為專業媒體，《亞洲專業視聽》已經與從事ambisonic技術理論基礎研究的Dennis Baxter合作推出了一系列文章。現在讓我們轉向該技術的應用領域。隨著沉浸式音頻進入我們的生活，製作這種格式下的音頻內容有多少種方式呢，這項工作是不是像很多人想像的那樣特別專業呢？

在這篇文章中，我們會帶大家了解在現有的市場環境下ambisonics技術是如何應用的以及有哪些工具可以支持ambisonics內容的製作，其中的很多都是十分常見的。

Ambisonics技術並不是一項多聲道音頻拾取的新技術，它源於基於雙耳的spatial audio音頻技術，在近期由於軟體編碼技術的發展帶動了虛擬現實技術的火熱，Ambisonics技術也迎來了體驗它的浪潮，變得更加受人關注。谷歌將ambisonics格式作為一些特殊音頻的首選格式，即使使用的僅僅是一階ambisonics格式。這種格式對VR遊戲十分有效，一旦編碼完成，它仍然可以被控制和旋轉而不用對每個音頻源對象進行單獨的操作。

對於高質量環繞聲音頻拾取來說已經有很多技術和定製化的產品，其中大多數方法都是使用分立的話筒膜片去拾取並把信號饋送至多軌錄音機獨立的聲道中，比如DPA 5100 Dimension話筒等。這種方法的缺點是每個獨立聲道（的內容）都是需要每一個話筒的。也有一些其他的解決方案引入了軟體處理，可以「取巧」的降低部分話筒的使用數量，比如森海塞爾的Esfera系統和Schoeps的雙MS話筒等，但是，無論是上面提到的哪種方式，拾取的都只是水平方向切片式的聲場。

對於外行人來說，ambisonics是一項使用單一拾取源在水平和垂直兩個方向捕捉環繞聲聲場的技術。

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Nugen Audio的Paul Tapper介紹說：「ambisonics是一種不同的音頻格式。我們通常習慣的兩聲道立體聲或是六個聲道的5.1，又或者是更多聲道的環繞聲，這些格式的聲音是從不同的地方發出的。我們開始逐漸熟悉的基於對象的重放格式也是需要有很多通道才能實現重放，但是這些通道重放的信號是相關的，聲像可以在三維的尺度進行移動。Ambisonics是第三種音頻編碼方式，將三維的音頻以一種非常有效率的方式進行編碼，與聽音者所處的位置無關。對於諸如VR頭戴系統來說，這是一個完美切合的技術，我認為這也是ambisonics現在關注度這麼高的原因所在。」

」

Nugen Audio的Paul Tapper

「ambisonics已經成為了最流行的VR技術的標準。」森海塞爾的Johannes Kares繼續說道：「我們有三種不同的方法來進行3D音頻的重放。第一種也是最常見的就是基於聲道的音頻重放格式，比如說一套5.1的系統，這種方式要使用揚聲器。此外，還有基於對象的重放方式，將每個發聲物體視為一個對象，並將每個對象元數據也提取下來進行聲場重建。這種方式的缺點是要依賴於場景的複雜程度，對於碼流傳輸來說數據率有可能會非常高，也許會成為一個問題。對於VR技術來說，ambisonics是非常完美的，為什麼這麼說，因為它結合了基於聲道和基於對象系統的優勢。通過ambisonics，你能夠得到不依賴於特定揚聲器擺放布局的一個通用化的3D聲場，類似於基於對象的混音方式，由於ambisonics總是4、9或16聲道的音頻，因此數據率恆定。」

Sennheiser 的Johannes Kares

最常見的ambisonic格式是4聲道的，叫做B格式。B格式的錄製可以通過操控單聲道聲源或使用由四隻緊密排布的弱心形或心形（指向性）話筒膜片組成的聲場話筒來進行。

聲場話筒通過其四個膜片拾取下來的源音頻我們稱為A格式，然後進行信號處理，生成可以記錄的B 格式。B格式將源音頻進行矩陣編碼處理將聲道的內容重新組合生成一個全指向聲道和三個八字形指向聲道從而創造出一個近似於360度的聲場。

Dennis Baxter已經在一些細節上對B格式進行過討論，簡要來說B格式包含以下四個信號：W——根據全指向話筒輸出形成的聲壓信號；X——前後方向的信息；Y——左右方向的信息；Z——上下方向的信息。

森海塞爾的Ambeo話筒是近年來推出的聲場話筒之一。Kares先生繼續介紹道：「Ambeo話筒已經成為錄製VR音頻的標準設備。話筒的輸出信號已經是經過轉換的B格式信號了，可以直接輸入到支持VR視頻的主流平台中，比如Facebook和YouTube。同時很重要的是你還能夠使用傳統的話筒，諸如點話筒和領夾式話筒，將它們拾取的信號與Ambeo話筒的信號混合。這對於很多沉浸式體驗創作的靈感激發來說，這個工作流程是非常有效的。」

由於大家對於ambisonics技術還有很多疑惑之處，森海塞爾近期與其它的製造商合作，推出了一些可行的工作流程。比方說，其中包括使用Ambeo話筒進行本地拾音並將信號錄製到Zoom的F8和F4多軌聲場錄音機中，甚至允許使用者通過一個旋鈕調節Ambeo話筒的四個膜片的增益。 Kares先生補充道：「現在我們可以直接使用VR話筒將聲音錄製在Zoom的錄音機上了，因為其輸出的信號已經是經過轉換的B格式信號了。你可以直接將錄製的信號導入Pro Tools工作站進行混音和編輯。」森海塞爾還出版了一系列關於3D音頻錄音與混音的讀物以供對此感興趣的讀者學習。

此外，在進行3D音頻製作時，有極大機率你還會遇到很多其他格式的音頻素材需要處理為適合ambisonic製作格式的情況。向許多製造商一樣，Nugen Audio在其Halo Upmix處理軟體的最新版中加入了支持ambisonics製作的功能。

Nugen Audio的Halo Upmix軟體里進行Ambisonics延伸

Tapper 先生介紹說：「如果你要使用別的音頻素材時會碰到一個問題，素材的種類甚為多樣，有立體聲的音樂素材、有人聲的素材、有環境聲的素材，但這些素材都不是ambisonic格式的。我們的Halo Upmix軟體可以將立體聲素材上變換成5.1、7.1和9.1環繞聲素材，現在它也可以將其變換為ambisonic格式的音頻素材了。」

他繼續講道：「你將你的單聲道或立體聲素材導入（進軟體），可以在水平面上對音頻能量進行重新分配，或是將其在垂直平面上上下移動。也可以將環境中的指向性聲音分離出來。處理後的素材可以直接轉換為B格式。我們目前支持一階ambisonics，但很快軟體便會支持二階和三階的功能了。這個軟體為用戶將自己音頻素材庫中的基於通道重放的素材轉換為ambisonics格式的素材提供了中間橋樑。」

得到B格式的素材後，將要如何進行編輯和處理呢？我們已經對音頻信號進行了拾取和格式轉換，又是怎麼混音的呢？幸運的是，無論是運用本地的資源或是外部的插件，ambisonic的工作流程可以在絕大多數主流的數字音頻工作站上實現。如果你要同時製作沉浸式音頻和360度的視頻，著名的Adobe公司Premiere軟體現在原生支持一階ambisonic格式的工程文件。如果你要進行二階或三階ambisonic格式的混音，就需要專門的音頻工作站軟體了，比如Reaper、Cubase、Nuendo 和Logic，這些主流軟體都支持沉浸聲的製作。Pro Tools HD又進了一步，將Facebook的Spatial Workstation插件的模板引入，更快的創建ambisonic的工作流程。

Pro Tools 12.8.2版本加入了一階、二階、三階ambisonics的母線和軌道模板，分別包含4、9和16條音軌。在Pro Tools內使用多樣的插件，用戶就可以對音頻進行ambisonic格式的編輯，比如旋轉聲場或是將聲音從特定方向中分離出來。諸如Nugen的Halo Upmix或Audio Ease的360 pan套件都可以以插件的方式運行在數字音頻工作站環境下，將基於聲道的音頻素材（立體聲或5.1）轉換成ambisonic格式的素材，就像傳統環繞聲上變換工具一樣。通用的自動化操作可以運用於追蹤移動的對象或是在攝像機運動時將聲音與對應的視頻源綁定聯動等方面。因此除了一些特別棘手的初始理論之外，ambisonics格式下的錄音與混音與傳統的方式相比並沒有更多的難度。

Kares先生說：「經常有人和我說這些聽起來非常的神奇有趣，但是ambisonics是一個非常複雜而比較難以理解的格式。對於我們來說，一旦了解了這些技術的關鍵技術點，就會明白它與我們日常進行的立體聲混音差別不大。主要的工作流程幾乎一樣，只是工作環境的框架換成了另外一個而已。」

很明顯，ambisonics並不會取代傳統的還音方式，但它依然擁有一個令人激動的明天。Kares先生總結說：「儘管它不會取代傳統的還音方式，但ambisonics是我們為人們創造出新的聽覺體驗，講述新的故事的一種全新方式。」

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