I nuovi formati "object based" e riproduzione audio 3D

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Flavio
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I nuovi formati "object based" e riproduzione audio 3D

#1 Messaggio da Flavio »

I nuovi formati "object based" come Dolby Atmos, DTS-X e Auro-3D potrebbero aiutare a creare sistemi audio e registrazioni con suono veramente 3D.
Le attuali tecnologie di registrazione e riproduzione hanno seri limiti per quanto riguarda la riproduzione audio nello spazio, non extraterrestre naturalmente :) , ma il moderno audio object based, insieme a tecniche di registrazioni diverse, potrebbe grandemente migliorare la riproduzione del suono a tre dimensioni.
L'argomento viene discusso in questo documento:
https://www.dirac.com/dirac-blog/perfec ... production

Spero lo troviate interessante,
Flavio
Traduzione di Mario Bon (con Google) ha scritto: Aggiungo la traduzione perché anche chi sa bene l'inglese legge meglio l'italiano:

Creare il Sistema Sonoro Perfetto con riproduzione sonora 3D
27 giugno 2017


Negli ultimi decenni ci sono state molte ricerche dedicate a capire come registrare un evento sonoro e riprodurre esattamente il campo sonoro originale in un ambiente diverso. Finora, questo non è stato ottenuto, con un ragionevole numero di altoparlanti, per la riproduzione sonora in un ambiente domestico (consumer) .

Tuttavia, di recente abbiamo visto molta innovazione nella riproduzione sonora spaziale, con applicazioni che vanno dalla TV e dal cinema, ai giochi e alla VR. Ad esempio, con applicazioni cinematografiche, i nuovi formati audio 3D utilizzano quello che viene definito audio basato su oggetti. Significa che invece di memorizzare il suono come un numero fisso di canali che devono essere mappati in un layout di altoparlanti specifico, l'audio viene memorizzato come un numero variabile di "oggetti audio". Gli oggetti audio contengono i dati audio e i metadati che descrivono la direzione del suono nello spazio e molto di più. Questi oggetti vengono quindi "resi" da un processore sugli altoparlanti disponibili e il layout degli altoparlanti diventa più flessibile.

Tale innovazione, e le possibilità che presenta, è eccitante. Ma quando si tratta di ottenere l'ascolto di musica pura per l'ambiente domestico, fare il meglio dei formati e dei sistemi di oggi rappresenta l'utopia di un buon suono? Oppure ci sono ancora possibilità non ancora utilizzate per esperienze ancora migliori? Per iniziare a rispondere a questa domanda è necessario prendere un approccio sui sistemi e considerare come la musica sia registrata, in primo luogo, e come può essere resa su un sistema audio multicanale. Seguimi passo-passo nella mia risposta a questa domanda.

Fase 1: Creare un ambiente per il piacere della musica

Cominciando dall'inizio. La cosa più importante da fare per godere di un buon suono, anche in futuro, quando si dispone del perfetto sistema audio, è quello di assicurare un ambiente di ascolto piacevole. Hai bisogno di un comodo divano. Hai bisogno di tranquillità. Hai bisogno di una mente calma e rilassata e forse un buon whisky in mano. E, ovviamente, hai bisogno di una selezione della tua musica preferita che è appena uscita nel nuovo formato del perfetto sistema audio.

Fase 2: registrare la realtà

Quando si mette un microfono singolo in una stanza, il microfono esegue un'incredibile riduzione delle informazioni scartando tutte le informazioni sulla direzione di provenienza del suono semplicemente sommando tutto insieme in modo da ottenere un segnale monodimensionale. Durante la registrazione di un suono spaziale oggi, spesso sono impiegati microfoni direzionali in una configurazione difficile. Per il sistema sonoro del futuro, tuttavia, è necessario un po' più di sofisticazione.

Utilizzando la tecnologia DSP, disponibile oggi, è possibile costruire un microfono 3D con un "fattore di forma" conveniente che conserva molte informazioni sulla provenienza del suono in un campo sonoro. Una grande applicazione sarebbe la registrazione di interi ensemble e suoni ambientali. L'ambisonics è una tecnologia simile disponibile da tempo, ma non beneficia della tecnologia digitale odierna e mi dico che una soluzione più robusta, più facile da usare e meglio performante dovrebbe essere possibile.

Durante la registrazione di un singolo strumento, è comune mettere uno o più microfoni vicino allo strumento e quindi mescolare i segnali in uno o due canali. Il problema è che tutti gli strumenti hanno modelli di radiazione molto complessi e il "suono" di uno strumento è determinato da come interagisce con il suo ambiente acustico. Questo "suono" è facilmente perduto dalla tecnica di registrazione con microfoni vicini. Anche se in fase di registrazione sono presenti riflessioni precoci, le informazioni sulla direzione di provenienza di queste riflessioni provengono vengono perse.

Quindi, per il sistema sonoro ideale, un'altra procedura potrebbe essere la seguente: diversi microfoni direzionali prendono il suono dallo strumento in direzioni diverse, ma questi segnali non vengono mescolati insieme. Invece, tutte le informazioni vengono utilizzate per riprodurre lo strumento nella stanza d'ascolto. Seguono maggiori informazioni sul rendering del suono.

Fase 3: Obiettivo della fase sonora

Se le registrazioni catturano la direzione di provenienza dei suoni, naturalmente, il formato audio utilizzato per memorizzare la registrazione deve conservare queste informazioni. Questo è più conveniente memorizzando l'audio come diversi oggetti audio. Ogni oggetto audio contiene i dati della forma d'onda più i metadati che descrivono, ad esempio, quando il suono sta suonando, da dove e quanto forte. Gli oggetti audio possono essere suddivisi in diversi tipi. Un microfono 3D avrebbe bisogno di un tipo di oggetto audio specifico relativo ad esso. Un tale oggetto audio potrebbe, ad esempio, contenere diverse forme d'onda audio che rappresentano il suono proveniente da diverse direzioni.

Memorizzare l'audio come oggetti rende molto più facile renderlo in modo ottimale per diversi sistemi audio. Se si utilizza un impianto stereo, il campo sonoro 3D completo viene ridimensionato in due canali dal motore di rendering. Il flusso di dati basato su oggetti potrebbe contenere metadati che descrivono come questo dovrebbe essere fatto in modo che l'ingegnere di miscelazione abbia il controllo sul processo. Se l'ascoltatore dispone di un sistema audio multicanale, il motore di rendering può utilizzare in modo ottimale tutti gli altoparlanti disponibili.

Se il formato dell'oggetto audio fosse inoltre un formato aperto, l'intero settore potrebbe utilizzare i suoi poteri creativi per sviluppare soluzioni di rendering. Forse l'ascoltatore indossa un auricolare VR con le cuffie e il monitoraggio della testa. Questo caso, è un grande vantaggio per gli oggetti audio, perché nel rendering del suono 3D per le cuffie non c'è bisogno di affidarsi a fonti virtuali (una tecnica in cui il suono vine distribuito tra i due altoparlanti).

Se il flusso dell'oggetto audio viene trasmesso a un dispositivo mobile, per risparmiare la larghezza di banda, il dispositivo mobile potrebbe trasmettere le sue capacità di rendering audio / la larghezza di banda disponibile in modo da poter trasmettere una versione downmix (scalata) dell'album.

Le autovetture moderne spesso dispongono di sistemi sonori high-end, multicanale, che beneficeranno anche di materiale sorgente basato su oggetti.

Fase 4: Determinare lo scenario di rendering del suono

Come ho discusso in un post precedente, un sistema audio stereo è teoricamente adatto per emulare uno scenario sonoro in cui si apre la parete anteriore tra gli altoparlanti per consentire di "ascoltare" l'ambiente audio di registrazione. Con il suono surround, è possibile emulare lo scenario "tu sei lì" in cui è stato trasportato in un ambiente audio diverso. Una terza possibilità, oltre a "ascoltare l'ambiente di registrazione" e gli scenari "ci sono", è quella di emulare la sensazione che gli strumenti stanno effettivamente suonando nella tua stanza d'ascolto.

Come sopra discusso, gli strumenti hanno diversi modelli di radiazione e interagiscono con l'ambiente acustico in un modo unico. Gli altoparlanti che potrebbero prendere una registrazione multicanale di uno strumento e emulare il modello di direttività dello strumento offriranno grandi possibilità artistiche. Per un tale altoparlante, qualsiasi interazione in ambiente non sarebbe una colorazione del suono, sarebbe altrettanto naturale come avere lo strumento nella tua stanza. Per un segnale sonoro regolare, la direttività regolabile potrebbe essere utilizzata per regolare la quantità di suono della stanza e far interagire l'altoparlante in modo ottimale con la sala d'ascolto.

Direi che l'obiettivo dovrebbe essere quello di produrre un evento sonoro credibile e non necessariamente una riproduzione perfetta del campo sonoro originale. Un mix artistico del "tu sei lì", "l'artista che suona nel mio salotto" e "l'apertura acustica nei muri frontali" probabilmente daranno esperienze molto piacevoli.

Osservazioni conclusive

Riassumendo, penso che il futuro porterà interessanti possibilità per l'innovazione nella riproduzione sonora. Attraverso un approccio di sistemi, possiamo migliorare in modo particolare gli aspetti spaziali della riproduzione sonora. Diverse tecnologie innovative sono già disponibili e pronte per essere utilizzate o sviluppate ulteriormente; Come i microfoni 3D ottimizzati in digitale, gli array di altoparlanti ottimizzati per il controllo del pattern di radiazione e la tecnologia Dirac Unison per il controllo esatto del campo sonoro a bassa frequenza in una stanza.

Per ulteriori letture, vedere anche i miei post precedenti (Come fare cuffie stereo compatibili e sotto il cappuccio del sistema stereofonico: sorgenti virtuali (fonti fantasma) dove ho elaborato alcuni ostacoli tecnici con i sistemi audio stereo; come la colorazione che viene fornita con l'uso di sorgenti virtuali e la sfida di riprodurre il suono e la riverberazione della stanza in stereo.

- Viktor Gunnarsson, ingegnere di ricerca di Dirac Research
Warning: I miei posts possono essere di parte anche se in buona fede.. io lavoro per Dirac Research :-)
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bergat
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Re: I nuovi formati "object based" e riproduzione audio 3D

#2 Messaggio da bergat »

Molto interessante Flavio e la tecnica di manipolazione del suono con tecniche di processing di vario tipo fanno sempre balzi in avanti sulla creazione di matrici tridimensionali. L'unica cosa che non si riesce ancora a portare a zero quella anche se piccola riduzione qualitativa del suono.
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fab0
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Re: I nuovi formati "object based" e riproduzione audio 3D

#3 Messaggio da fab0 »

Concettualmente ineccepibile.
Registrare il suono diretto e riflesso in 3d è un passo.
Poi bisogna riprodurre quelle informazioni in un altro ambiente. Questo passo mi sembra molto, ma molto più complicato.
La registrazione con dummy head e l'ascolto infrauricolare sono di una eleganza (logica) e resa tali che quasi passa la voglia di andare oltre allo stereo per la diffusione ambientale.
Seguo comunque con interesse argomenti NUOVI ;)
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MarioBon
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Re: I nuovi formati "object based" e riproduzione audio 3D

#4 Messaggio da MarioBon »

fab0 ha scritto:Concettualmente ineccepibile.
Registrare il suono diretto e riflesso in 3d è un passo.
Poi bisogna riprodurre quelle informazioni in un altro ambiente. Questo passo mi sembra molto, ma molto più complicato.
La registrazione con dummy head e l'ascolto infrauricolare sono di una eleganza (logica) e resa tali che quasi passa la voglia di andare oltre allo stereo per la diffusione ambientale.
Seguo comunque con interesse argomenti NUOVI ;)
Da un punto di vista teorico non è troppo complicato (da quando esistono le tecniche di auralizzazione). Diventa complicato realizzarlo in pratica perché richiede un numero di altoparlanti maggiore di due. La vera sfida è ottenere il risultato con un numero "piccolo" di altoparlanti. L'ideale, per chi produce televisori, sarebbe ottenere il risultato con una serie di altoparlanti già contenuti nell'apparecchio televisivo (resterebbe "esterno" il sub-woofer). DSP e computer ormai costano poco e non sono certo il problema.
Quello che vedo complicata è la fase della registrazione perché gli "oggetti audio", ciascuno dei quali ha un proprio pattern di radiazione, dovrebbero essere (idealmente) registrati separatamente (indipendentemente uno dall'altro). Per un quartetto registrato in studio non è troppo difficile, per una orchestra è un altro discorso (a meno di scomporla in sub-oggetti audio più semplici cosa che potrebbe valere per qualsiasi registrazione).
Qui:
http://www.mariobon.com/Glossario/Strum ... sicali.htm
sono riportati i pattern di radiazione di alcuni strumenti musicali (basta scendere un po' lungo la pagina.. fagotto, trombone, flauto, clarinetto, violino e violoncello). Il violoncello è un casino assoluto e anche il flauto (che sembrerebbe semplice) non è semplice. Il più "semplice" (tra quelli presenti) è il trombone.

Anche il sistema WFS è interessante ma richiede un numero esagerato di altoparlanti:
http://www.mariobon.com/Glossario/WFS_W ... thesis.htm
http://www.mariobon.com/Glossario/WFS_overview.pdf
http://www.mariobon.com/Glossario/WFS_at_IRCAM.pdf
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)
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