VR音頻技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中的應用探索

劉子群

[摘要]VR音頻技術(shù)是在VR視頻技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用的基礎上逐漸實現(xiàn)的，即VR音頻制作通過對三維環(huán)繞聲格式的有效運用，為聽眾營造更具沉浸式體驗效果的聲音環(huán)境，提升有關(guān)聲音節(jié)目的質(zhì)量和傳播效果。文章在對VR音頻技術(shù)及其進行節(jié)目制作應用的主要軟硬件工具分析的基礎上，結(jié)合沉浸式廣播節(jié)目的制作流程，對VR音頻技術(shù)在節(jié)目制作中的具體應用進行研究。

[關(guān)鍵詞]VR音頻技術(shù);沉浸式體驗;廣播節(jié)目;制作;應用

VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其在各行業(yè)領域中有著較為廣泛的應用，且應用效果顯著。VR技術(shù)在實際應用中注重打造虛擬的沉浸式感官體驗，當用戶在佩戴VR頭顯設備后，其通過自由晃動頭部能夠使頭顯設備中的畫面實現(xiàn)相應的視角變換，用戶可以進行360°的虛擬全景畫面觀看和體驗，營造一種身臨其境的真實感和3D沉浸式音效[1]。在廣播節(jié)目制作中采用VR音頻技術(shù)，為受眾創(chuàng)造更好的沉浸式聲音體驗效果，也是當前我國有關(guān)行業(yè)領域研究和關(guān)注的重要問題。為此，文章在對VR音頻技術(shù)及其進行節(jié)目制作應用的主要軟硬件工具分析的基礎上，結(jié)合沉浸式廣播節(jié)目的制作流程，對VR音頻技術(shù)在節(jié)目制作中的具體應用進行研究。

一、VR音頻技術(shù)及其主要類型分析

（一）VR音頻技術(shù)

VR音頻技術(shù)是在VR視頻技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用的基礎上逐漸實現(xiàn)的，VR音頻制作通過對三維環(huán)繞聲格式的有效運用，為聽眾營造更具沉浸式體驗效果的聲音環(huán)境，提升有關(guān)聲音節(jié)目的質(zhì)量和傳播效果。其中，沉浸式廣播節(jié)目制作所采用的VR音頻技術(shù)和電影播放中廣泛應用的杜比全景聲技術(shù)具有較大的相似性。VR音頻技術(shù)是在和VR視頻技術(shù)中相同的頭部追蹤技術(shù)應用基礎上，通過用戶的頭部轉(zhuǎn)動動作實現(xiàn)聲音變化的實時反饋，以最大限度地實現(xiàn)用戶在現(xiàn)實生活中的聽覺體驗還原等效果。在VR音頻技術(shù)中，利用耳機進行VR聲音還放是其聲音還放的一種基本模式。

（二）VR音頻技術(shù)的主要類型與特點

結(jié)合VR音頻技術(shù)及其在具體實踐中的應用，文章從以下幾個方面對其主要類型和特點進行分析。

1.雙耳錄音技術(shù)

雙耳錄音技術(shù)，即人工頭錄音技術(shù)，它和常規(guī)的立體聲錄音之間存在一定的區(qū)別。人們在對物體發(fā)出的聲音進行感知的過程中會受到多種因素的影響，如耳廓、耳道以及頭部等。根據(jù)這一情況，雙耳錄音技術(shù)在音頻制作中，通過對人耳聽覺的外部模型進行有效模擬，并在人工頭模型所模擬的仿真耳道外部、人口部位等有關(guān)位置放置傳聲器音頭，從而對人的左右耳所聽到的聲音進行模擬錄制，然后通過耳機重放，使聽眾獲取和人耳聽覺相類似的聲音效果。

值得注意的是，雖然雙耳錄音技術(shù)在通過對人耳聽覺相類似的自然聲音效果進行模擬和錄制，可以給聽眾創(chuàng)造更好的聲音體驗，但是受該技術(shù)模式下所錄制聲音的固定性特征限制，其只能對特定地點與特定方向的聲音信號進行模擬和錄制，導致在實現(xiàn)VR音頻技術(shù)中根據(jù)用戶的頭部動作獲取的聲音變化的實時反饋效果并不理想。因此，雙耳錄音技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中，僅作為一種較為簡便且容易操作的技術(shù)方式進行應用。此外，在當前的廣播節(jié)目播放中，聽眾通過佩戴專用的頭顯或者頭部定位等設備來獲取相應的聲音體驗的情況基本不存在。因此，該技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中應用的局限性也較為突出，還需要進行進一步的研究。

2.頭部相關(guān)的傳輸函數(shù)技術(shù)

頭部相關(guān)的傳輸函數(shù)技術(shù)被運用于音頻制作環(huán)節(jié)，其是根據(jù)人們對聲音方位的判斷，主要受時間差、聲級差、頭部晃動、人體濾波效應等因素影響，將HRTF作為聲源傳到人耳鼓膜的傳輸路徑中所產(chǎn)生的頻率響應集合。該集合有對時間差以及聲級差等因素作用的綜合，從而形成響應的聲源定位模型。其中，HRTF在音頻制作的過程中，可以被看作一個濾波器，其通過對原始聲音的頻段進行調(diào)整，來實現(xiàn)與人耳所接收聲音相同的體驗效果。在實際應用中，利用雙聲道立體聲耳機進行三維環(huán)繞聲效果獲取的基本原理，即對制作好的三維音頻進行HRTF編碼，使其轉(zhuǎn)換為帶有HRTF的雙聲道虛擬環(huán)繞聲音信號，從而在耳機聽音下促進其中的原始三維聲音空間信息恢復，最終獲得三維沉浸式環(huán)繞聲的聲音體驗效果。

3. Ambisonics技術(shù)

Ambisonics技術(shù)是一種球形三維環(huán)繞聲技術(shù)，其錄音方式是對M/S立體聲音錄音方式的三維擴展，即通過對以一定方式進行組合的多個傳感器陣列的有效應用，實現(xiàn)具有較高深度與高度信息的多軌聲音信號記錄，然后再對相應聲道的信息進行運算，促進其三維全景聲場形成，以滿足音頻制作與聽音的有關(guān)要求和效果。其中，采用4個聲道的一階Ambisonics是該技術(shù)在實際應用中最為廣泛與成熟的技術(shù)方式體現(xiàn)。其傳聲器中包含4個傳聲器音頭，這4個傳聲器音頭的指向方位為左前、右前、左后、右后。該技術(shù)通過這4個傳聲器音頭進行原始信號A-Format拾取后，在不同聲道中進行疊加或者是反向疊加處理，即可獲取包含全方向W信號以及前后深度X信號、左右寬度Y信號、上下高度Z信號的B-Format，最終實現(xiàn)包含水平面與垂直面三維信息的完整三維聲場獲取，以滿足其三維立體聲環(huán)繞的聲音體驗和效果[2]。

當前，該技術(shù)在VR領域中可以作為一種音頻文件格式來進行音頻保存與流通應用，并且隨著各聲音平臺對音頻文件格式類型的支持范圍變化而不斷擴大，其在實際中應用的作用和優(yōu)勢也更加顯著。此外，與雙耳錄音技術(shù)相比，該技術(shù)的三維空間表現(xiàn)以及聲音元素定位等優(yōu)勢也更突出，在聲音的高度信號拾取以達到高度定位上的分辨度提升方面，更具有優(yōu)勢[3]。

二、VR音頻技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中的應用

結(jié)合上述對VR音頻技術(shù)的分析，在進行VR音頻技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中的應用研究時，我們需要結(jié)合沉浸式廣播節(jié)目的制作流程對其技術(shù)應用進行分析。通常情況下，進行三維沉浸式廣播節(jié)目制作的常規(guī)流程為：前期錄音、素材格式的轉(zhuǎn)換、后期的聲音處理、空間塑造、音頻導出等。其中，VR音頻技術(shù)在前期錄音環(huán)節(jié)的應用，主要體現(xiàn)為對雙耳錄音技術(shù)與Ambisonics技術(shù)的應用上;而在后期的聲音處理環(huán)節(jié)，則需要運用EQ與壓縮技術(shù)等，以滿足后期聲音處理的實際需求。

（一）廣播節(jié)目制作的前期錄音及其技術(shù)應用

在廣播節(jié)目制作中，為了給廣大聽眾帶來更好的聲音體驗，節(jié)目制作者通常會采用雙耳錄音技術(shù)中的人工頭或是類人工頭錄音方式，或是通過對Ambisonics的聲場合成技術(shù)進行有效運用，以滿足其前期錄音的工作開展需求。其中，人工頭和類人工頭這兩種錄音方式在進行聲音拾取后，需要通過一個完整的聲場塑造才能滿足節(jié)目制作的錄音需求。需要注意的是，采用人工頭或類人工頭錄音方式開展前期錄音工作，不僅存在較為突出的錄音方式相對有限問題，而且也會使后期制作環(huán)節(jié)的工作開展受到較大的限制。因此，廣播節(jié)目制作需要結(jié)合具體情況對其前期錄音中的錄音方式及其技術(shù)進行合理選擇，以確保整體工作開展的質(zhì)量和效率。

（二）聲像定位及其技術(shù)分析

由于雙耳錄音技術(shù)在廣播節(jié)目制作的前期錄音環(huán)節(jié)具有較大的局限性，因此，對廣播節(jié)目制作的聲像定位及其技術(shù)分析，就需要以Ambisonics技術(shù)及其錄音方式的應用為核心，對其具體流程以及有關(guān)技術(shù)進行分析。通常情況下，在廣播節(jié)目制作中，對單聲道與立體聲、環(huán)繞聲等不同格式的Ambisonics聲音文件的聲音拾取與應用，需要通過有關(guān)插件應用完成格式的轉(zhuǎn)換。比如，Plugin Alliance dear VR Pro插件在單聲道與立體聲格式的素材及其格式轉(zhuǎn)換中應用就較為普遍[4]。完成對聲音素材的格式轉(zhuǎn)換后，節(jié)目制作者要使其能夠作為主輔拾音制式中的點聲源信號，然后在三維聲像插件的支持下，對其聲像位置在整個球形聲場中的靈活調(diào)整予以支持，滿足其聲像定位等工作的需求。

（三）對聲音的三維空間感處理及其技術(shù)分析

在廣播節(jié)目制作中采用VR音頻技術(shù)完成聲像定位等工作內(nèi)容后，節(jié)目制作者還需要針對聲音的三維空間感進行有效處理。聲音的空間感因受到聲音和空間之間的關(guān)系影響，沉浸式廣播節(jié)目中的聲音空間感需求表現(xiàn)得非常強烈。因此，我們應重視對聲音三維空間感的處理及其技術(shù)的應用研究。一方面，現(xiàn)實空間中的反射聲來源情況較復雜，并且會受到空間結(jié)構(gòu)以及材料構(gòu)成、界面形狀等因素影響;另一方面，聲音的空間感表現(xiàn)為同一空間內(nèi)由于生源或者是聽聲音人員的位置不同，會導致其聲音組合的變化存在[5]。因此，根據(jù)該情況，在廣播節(jié)目制作中，節(jié)目制作者就需要對聲音的空間感和其所塑造的聲場空間特征進行匹配，從而確保其聲音空間感的處理和聽眾的實際生活經(jīng)驗相符合，進而實現(xiàn)最佳的沉浸式聲音體驗。Ambisonics技術(shù)在實現(xiàn)沉浸式廣播節(jié)目制作中的聲音三維空間感處理時，要采用房間仿真方式實現(xiàn)，即通過點聲源對預先設定的房間模型空間響應進行處理，以實現(xiàn)聲音在房間內(nèi)傳播的空間感模擬，從而獲取較好的聲音三維空間感處理效果。

（四）音頻導出分析

沉浸式廣播節(jié)目的制作中，耳機是其聲音還放工具以及監(jiān)聽工具。為實現(xiàn)廣播節(jié)目聲音播放時雙聲道立體聲耳機的沉浸式聲音感受獲取，就需要進行相應地實時雙耳渲染處理，將Ambisonics格式音頻文件向雙耳音頻還音轉(zhuǎn)換，以滿足聲音的渲染處理以及沉浸式三維空間感的效果需求，即在實際應用中可采用Nx Ambisonics模塊來實現(xiàn)[6]。

三、結(jié)語

總之，對VR音頻技術(shù)在沉浸式廣播節(jié)目制作中的應用研究，不僅能夠為廣播節(jié)目受眾帶來更好的沉浸式聲音體驗和節(jié)目收聽感受，而且有利于促進廣播節(jié)目制作技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，這對推動我國廣播電視行業(yè)的進一步發(fā)展和提升具有十分積極的作用和意義。

[參考文獻]

[1]董梅.通信、廣播電視和OTT平臺的跨界音頻技術(shù)專家—Fraunhofer IIS[J].世界電子元器件，2017（10）：17-19.

[2]李英若，葉思成，何夢凡，等.影視VR技術(shù)在聽覺音響設計中的應用與案例研究初探（下）[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2018（02）：29-39.

[3]李亭剛.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的應用[J].通訊世界，2019（08）：144-145.

[4]秦偉.探究數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的應用[J].數(shù)字通信世界，2020（10）：206-207.

[5]于銳.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視領域的應用[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2020（02）：38-39.

[6]李宏程.淺談數(shù)字音頻技術(shù)及其在廣播電視工程領域中的應用[J].中國傳媒科技，2018（07）：69-70.