Trinnov WaveForming

Trinnov WaveForming 与 DIRAC ART

继DIRAC宣布他们的主动房间处理 (ART) 方法之后，Trinnov 推出了他们的WaveForming技术，该技术提出了非常相似的主张和功能。这两项声明发布的时间非常接近，而且他们的说法也很相似，这可能会导致人们认为Trinnov是在模仿DIRAC。然而，现实是，Trinnov和DIRAC一样，在很长一段时间内一直在努力开发这项技术。事实上，对房间校正领域的研究，特别是对更先进形式的多输入多输出 (MIMO) 校正的研究，几十年来一直是人们感兴趣的领域。要全面了解Trinnov WaveForming技术与Dirac ART的不同之处，以及为什么它代表尖端技术，请继续阅读。

让我们首先概述一下 MIMO（多输入多输出）在房间校正中的含义。虽然我们之前已经讨论过这个主题，但认识到室内声学固有的复杂性是至关重要的。过度简化问题及其解决方案只会让非技术用户更加困惑。我们首先承认房间模式是一个高度复杂问题的一部分。当从声源（扬声器和低音炮）发出的声波到达墙壁、被墙壁反弹并穿过房间时，它们就会出现，并在此过程中与其他反射相交。我们的听觉系统通常需要几个周期才能感知音调，特别是考虑到频率低于 100 Hz 的周期长度。最后，我们可以主要辨别在整个过程中经历了多次反射并多次与其自身相交的低音频率。这些现象产生了我们所说的房间模式或驻波。当这些波传播时，它们会在房间内产生干涉图案。尽管我们可以尝试均衡来缓解这些问题，但重要的是要认识到我们只能解决峰值，而不能解决低谷。此外，这一纠正过程引入了一种权衡，即改善一个位置会加剧其他位置的问题。单靠均衡只能提供部分解决方案。我们真正需要的是声场的稳定，这就需要减少导致驻波模式形成的空间变化。“多输入”方面包括采用多个麦克风位置来从房间内的不同位置获取数据。“多输出”是指我们想要均衡的扬声器。在传统系统中，我们通常依靠房间的单次测量 (SISO) 或多次测量 (MISO) 来为每个扬声器开发校正滤波器。虽然我们可能会考虑多个扬声器之间的交互，例如带有低音炮的低音管理系统中的交互，但校正仍然局限于单个扬声器或扬声器系统。我们在问题出现后对其进行纠正，并仅基于单个扬声器进行纠正（出于本次讨论的目的，低音管理扬声器和低音炮组合被视为单一声源）。MIMO从根本上改变了这种方法，它不仅结合了多种测量方法（需要对房间进行彻底采样并理解其行为），而且还结合了多个扬声器来解决问题。这代表了一种更强大的方法。

什么是DIRAC ART？

在DIRAC ART的情况下，利用所有房间源来解决反射问题。虽然我之前主要讨论了驻波，但值得注意的是，除了驻波之外，我们还会遇到各种其他问题。其中一个问题是扬声器边界干扰效应 (SBIR)。这些问题都是反射的结果，这可能会很麻烦。DIRAC 通过将低音炮、LCR 扬声器、侧环绕声、后环绕声，甚至天空ATMOS 扬声器纳入校正过程来解决低音问题。DIRAC 在给定可用源的情况下采取优化校正的方法。然而，DIRAC 并没有对音箱的选择提供明确的指导，也没有从一开始就防止问题的发生。话虽这么说，值得注意的是，所有这些方法，包括DIRAC ART，在与特定的设计策略一起实施时效果会更好。在房间内战略性地采用多个来源可以产生更好的结果。

另一个需要解决的挑战是在这些方法中使用扬声器作为有源吸音器。这些扬声器被馈送经过特殊处理的信号，旨在当传入的波前到达吸收器扬声器时完全抵消。然而，主动吸收器有一个缺点。由于主动消除源自声源，因此抵消信号的一部分在房间中变成不需要的噪声，类似于增加的失真。这种噪音在整个房间中传播，引入另一个元素来抵消。因此，纯粹的有源对消方法可以认为是不完善的。尽管有一些技术可以缓解这个问题并减少与主动取消相关的伪影，但仍然存在可以提供更好结果的替代方法。

例如，当与阵列一起使用时，消除方法可以达到最佳效果，因此需要精确映射 3D 声场并精确对准扬声器。虽然不需要精确的英寸级放置，但扬声器确实需要相对精确地放置，以最大限度地提高效果。仅仅在角落放置四个低音炮是不够的。事实上，它们甚至不能放在地板上。吊起一个18 英寸的低音炮并将其安装在墙壁中间的想法可能已经给一些人带来了噩梦。

Trinnov WaveForming 与 DIRAC 有何不同？

缓解声学问题的一种方法是完全防止产生有问题的反射。如果反射是首要考虑的问题，那么关键是从一开始就避免生成反射。这就是波导，特别是受控方向性扬声器发挥作用的地方。通过控制声音方向，我们可以最大限度地减少不需要的声音扩散。然而，低音炮由于其波长较长，在单极配置中起到全向辐射器的作用。过去人们在控制低音炮方向性方面取得了不同程度的成功，主要集中在减少房间相互作用和模式形成，特别是与 SBIR 效应相关的方面。许多无源方法都难以在较宽的频率范围内充分缩小色散，从而限制了它们在显着改变房间模式形成方面的有效性。这就是由现代DSP和波束成形功能支持的Trinnov WaveForming技术发挥关键作用的地方。Trinnov利用前墙上正确放置的低音炮来缩小扩散范围，弯曲低频辐射并将其限制在特定区域。此外，并非所有的反射都是有害的。Trinnov的技术可以智能地识别有益的墙壁反射，同时避免不利的反射，这一概念被称为“房间匹配的低音转向”。我们可以将房间本身想象成一个波导，Trinnov在这个类似波导的环境中优化了低音传播，最大限度地减少地板、天花板和侧壁的失真。然而，这给我们带来了下一个挑战：讨厌的后墙。

所有房间都有纵向模式，这是声波沿房间长度传播、在后墙和前墙之间反弹所产生的反射。这些模式往往会产生一些最有问题和最低频率的谐振。虽然波束成形和波导技术可以解决某些模式，但它们不足以解决仅由后墙产生的问题。需要另一种替代解决方案。这就是Trinnov 有别于其他方法的地方。如果我们将前墙上的低音炮视为向房间发射声音，那么Trinnov 在后墙上添加了一组额外的低音炮，旨在捕获和消除声波，防止形成纵向模式。在实践中，后方阵列可能不会完全吸收100%的反射，以避免引入不良伪影。因此，一部分反射可能会向前方反射回来，但可以通过向前方阵列发送信号来进一步抵消。这种集成方法被称为“多源多控制器”，利用系统中的所有扬声器来解决后墙带来的挑战。

什么是 MSMC？

MSMC（多源多控制器）是一种综合方法，结合了预防性和治疗性的纠正方法，以实现最佳性能。通过利用转向方法和主动消除，MSMC有效地解决了最具挑战性的声学问题，同时从一开始就避免了产生问题的情况。这一概念源于双低音阵列 (DBA) 的引入，长期以来，双低音阵列因其在室内环境中产生卓越低音的能力而受到认可。

DBA 背后的核心原理是形成平面波而不是球面波。通常，从扬声器辐射的声音以球面波的形式传播，从而产生反射。然而，平面波均匀地延伸到所有边界，就像在吹成球体之前附着在魔杖边缘的一片气泡一样。同样，房间中的低音波粘附着在墙壁、地板和天花板上，而没有明显的反射。

MSMC依靠完善的设计原则来防止声学问题的形成。虽然波束形成专门覆盖座位区（而不是侧壁）的窄低音波束是一种可行的方法，但平面波方法提供了最佳解决方案。此外，平面波可以很容易地被功率相等且相反的相反平面波抵消。DBA的传统方法涉及应用简单的DSP 技术，例如向后阵列发送具有与房间长度匹配的适当延迟的反转信号。然而，DBA往往只在完美的房间中才能有效工作，而当房间偏离理想条件（例如安装立管或具有非矩形形状）时，DBA会很吃力。DBA对错位也非常敏感。

DBA的著名倡导者Keith Yates强调了与其实施相关的挑战。他的团队经常必须对房间进行细致的建模，并在较长时间内迭代解决方案，以确定每个低音炮的最佳位置和DSP处理。虽然Trinnov确实对许多发烧友来说可能遥不可及，但优化的DBA对更广泛的受众构成了更大的挑战。

这就是MSMC的闪光点。虽然它可以利用DBA，但它具有独特的优势，可以自动确定发送到低音炮的每个信号的最佳DSP处理，从而实现最佳性能。无需耗时的迭代或像COMSOL这样的专门软件。如果房间发生重大变化，以前的方法需要从头开始。然而，这对Trinnov来说不是问题，因为它的假设是基于房间的实际特征，允许根据需要重新评估和调整。无论是添加更多低音炮、使用不同的低音炮、改变座位安排还是重新安置影院，Trinnov的MSMC 都能无缝适应不断变化的环境，而不会出现任何复杂情况。

这项技术的影响确实是革命性的。MIMO（多输入多输出）方法是实现如此卓越成果的唯一途径。虽然我很欣赏Welti和Geddes推广的低音优化方法，但它们只能在一定程度上减少空间差异，并不是在所有房间环境中都通用。随着座位区域的扩大，挑战也随之升级，让每把椅子都达到令人满意的效果变得越来越困难。此外，某些房间存在难以克服的障碍，具有破坏性的干扰下降，只能通过广泛的扬声器和聆听位置重新安排来解决。

Trinnov的WaveForming技术消除了这些顾虑。通过遵循正确的低音炮布局原则并利用新的算法，其结果是几乎每个座位都可以实现近乎完美的低音再现。尽管由于这项技术的新颖性，我谨慎地使用“几乎”一词，但如果设置适当，它有可能在每个座位上提供完美的低音性能。主要限制因素在于系统中低频 (LF) 源的数量和位置。随着信号源与墙壁尺寸的比率减小，信号源之间的间距增加，导致系统带宽上限的性能变差。

在我的私人影院中，宽度约为15.5英尺，天花板高度为9.8英尺，我发现两个低音炮的性能出奇地好。然而，为了在50Hz至150Hz范围内获得最佳效果，由于天花板很高，需要额外安装一个低音炮。在三角形或方形布局中配置三个或四个低音炮将显着降低低音范围的变化。这给我们带来了关键的方面：低音炮的布局和数量。

我真的需要更多的低音炮吗？

首先，我必须揭穿一个似乎正在流传的有关Dirac ART和Trinnov WaveForming的神话。有一种观点认为，这些技术只是为了销售更多低音炮的策略，或者成功所需的低音炮数量如此之多，以至于只有超级富豪才能买得起。这根本就是不真实的。由于这项技术的新颖性，我们目前缺乏足够的部署系统来充分理解它们的功能。我的意思是，在实践中，我们发现事情并不是想象的那么完美。即使低音炮的数量较少且放置不当，最终结果也常常超出预期。因此，假设要达到好的效果就必须在前后部使用12个低音炮（总共24 个），或者甚至在前部使用 6个、后部使用6个低音炮，这是不正确的。虽然这些配置在大房间中会产生出色的效果，但它们没有抓住要点。在许多中等规模的影院中，只需在前墙的中点安装两个或三个低音炮，在后墙的中点安装两个低音炮就可以产生非常好的效果。总共只需4个或5个低音炮，即可实现卓越的效果。然而，重要的是要避免将低音炮放在地板上或墙壁的最边缘。它们应该放置在墙上或可能放置在架子上。此外，使用单个低音炮获得满意的效果具有挑战性，因此至少需要两个低音炮，因为至少需要两个信号源才能有效地处理LF（低频）波。

有趣的是，输出优势主要来自前端阵列。例如，如果在前墙上安装三个低音炮，在后墙上安装两个低音炮，与单个低音炮相比，可以额外实现9dB的输出。后墙阵列对输出没有贡献；其目的仅用于处理校正。然而，根据Arnaud的评论以及我们对这项技术潜在物理的理解，Audioholics认为这种说法并不完全准确。低于20或25Hz时，无需校正，因为所有房间本质上都充当压力容器，低音炮均匀地影响房间的压力。在这种情况下，我们可以向低音炮提供不同类型的信号，使它们共同工作以增强输出。优点是我们可以使用更小的低音炮。只要低音炮能够产生20Hz及以下的任何输出，即使输出很小，它们也可以共同做出贡献。在前面提供的示例中，使用五个低音炮，我们观察到从额外的9dB的输出过渡到大约14dB的额外输出。这种效果仅适用于均匀压力点，但它精确地对齐在最需要它的位置。

我还需要处理房间吗？

让我们来谈谈下一个神话。与普遍看法相反，Trinnov并没有声称这项技术会使房间处理变得过时。相反，房间处理现在比以往任何时候都更加重要。事实是，低音陷阱并不是特别有效。它们表现出低效率，而像MSMC这样的主动方法在处理低音衰减方面要优越得多。然而，这项技术确实有其局限性。除了这些限制之外，传统的无源吸振器是必不可少的。挑战在于在主动吸收和被动吸收之间取得适当的平衡。简单地将面板挂在墙上并考虑完成工作是不够的。结果如下图所示。

相反，需要仔细选择吸音材料，重点关注交叉区域的吸收临界浓度。WaveForming不会在特定频率下突然停止工作，就像无源吸收器没有硬截止一样。例如，2英寸的吸波器可以在低至300Hz的频率下有效工作，但低于该点其功效逐渐减弱。在125Hz时，其吸收系数约为0.2，相对较低。尽管如此，如果有足够的表面积，它仍然可以对整体吸收做出贡献。这个重叠区域是至关重要的，并且可能需要使用4"吸收器来增强100Hz至150Hz范围内的低频吸收。挑战来自于这项新技术的显着效果。为了实现适当的重叠，考虑到随着频率降低，吸波器的效率会降低，因此我们可能需要比中高频吸收更大的低频吸收面积。这意味着专门的低音吸收器经过优化以在100Hz至150Hz范围内实现最大效率，可以提供显着的优势。请记住，这项技术可以在80赫兹以上的频率下运行，但实际上会受到阵列中低音炮的间距以及为其选择的分频点的限制。归根结底，这项技术减少了对专为20Hz至80Hz及以上范围设计的低音陷阱的需求。然而，必须承认，此类产品要么极其罕见，要么根本不存在（值得注意的是，在如此低频率下测量吸收的实验室很少，也没有标准化的方法）。

这项技术有望彻底改变扬声器和家庭影院的设计。在墙上安装低频音源已成为一个引人注目的提议，因此需要开发能够提供令人印象深刻的输出的优化壁挂式或入墙式低音炮。目前该类别的市场产品稀缺且不足，需要真正的家庭影院低音炮来满足该技术的需求。尺寸也是一个重要的考虑因素，因为过高的入墙式音箱会妨碍在典型墙壁上实际安装4、6 或 12个低音炮。此外，在整个房间内安装全频扬声器，可以通过增加处于战略有利位置的低频源的可用性来提供切实的好处。值得注意的是，前墙成为重要的低频信号源放置的最关键区域，使全频主扬声器成为宝贵的资产。因此，扬声器设计和房间布局都必须进行重大改变，才能以最佳方式支持这一范式转变。将低音炮放置在角落附近的地板上，这一传统方法已不再是最佳选择。尤其是Trinnov系统，从侧壁低频源中获得的好处有限。虽然它可以利用它们，但它们不是必需的。低音炮的最佳位置是前后墙间隔25%和75%的位置。许多人认为，对大型、难看的低音炮的需求是实现高性能家庭影院的障碍。然而，借助这项技术，我们有机会有效地将它们隐藏在屏幕和后处理后面，从而提高性能和美感。当我们拥抱这个新时代时，我们正站在扬声器和家庭影院设计变革性进步的边缘，重塑沉浸式音频体验的可能性。

结论

总而言之，Trinnov WaveForming 技术的出现代表着家庭影院设计领域以及我们如何实现低频模式控制的巨大转变。通过利用先进的算法和复杂的信号处理，这项突破性的技术提供了对低频声音再现的无与伦比的控制。其影响是巨大而深远的。它使我们能够重新构想低频信号源的位置，促使集成优化的壁挂式或入墙式低音炮，从而提供真正独特的低音体验。不再局限于传统的低音炮位置，我们可以战略性地将这些低音炮放置在前后墙上，利用它们的集体力量（以及Trinnov 技术的力量）来实现卓越的输出和精确度。此外，这项技术与遍布整个房间的全频扬声器之间的协同作用在战略位置释放了丰富的音源，真正将听众包围在丰富而迷人的声音环境中。当我们拥抱这种范式转变时，扬声器设计和房间布局都必须不断发展，以充分支持Trinnov WaveForming的变革能力。通过将低音炮隐藏在屏幕和后部处理的能力，我们不仅提升了性能，还提升了家庭影院的美感。沉浸式音频体验的未来正在向我们招手，Trinnov WaveForming技术的魅力迫使我们在自己的家庭影院中拥抱这场革命。是时候踏入卓越音频的新时代了，每部电影、游戏、音乐作品都以超出想象的深度和清晰度产生共鸣。可能性的限制仅在于我们是否愿意拥抱前沿技术。