все о профессиональном звуке

139 конгресс AES - научные результаты

139 конгресс AES прошел в Нью-Йорке с 29 октября по 1 ноября 2015 г. Как правило, конгрессы в Нью-Йорке проходят с участием большого количества участников и с очень большим разнообразием мероприятий: семинаров, технических туров, выставкой, мастер-классами, научными сессиями, студенческими соревнованиями и пр.

Вступительную лекция (key-note) представил на этом конгрессе M. Абраш -  научный руководитель фирмы Oculus VR, специалист по программированию систем виртуальной реальности, автор нескольких книг по этому направлению. 

М. Абраш

Фото статьи

Тема его доклада - «Виртуальная реальность, аудио и будущее», в нем он рассказал, как это направление сможет изменить мир и какова роль аудио исследований в развитии виртуальной реальности.

Мемориальную Хайзеровскую Лекцию прочитал известный специалист в области судебной акустики Брюс Кениг. Тема его лекции была   необычной «Акустический судебный анализ выстрелов - убийство Кеннеди и все , что с ним связано».

Брюс Кениг

Фото статьи

Основная научная информация была представлена в докладах на научной сессии, всего было представлено 129   докладов на 11 секциях.

На секции «Преобразователи» было представлено 24  доклада. Известнейший специалист в области теории и практики проектирования громкоговорителей проф. В Клиппель представил на данном конгрессе два доклада. Первый «Активная защита преобразователей: ч. 1 Механические перегрузки» (пр. 9411), в котором предлагалась адаптивная система защиты миниатюрных громкоговорителей (широко используемых в настоящее время в мобильных устройствах) от механических перегрузок. Защита строится на основе предпроцессорной обработки входного сигнала, использующей  результаты измерений входного напряжения и тока в громкоговорителе, и анализа результатов на его нелинейной модели, позволяющей предсказать смещение катушки, нелинейные искажения и тепловой перегрев, и на основе этого выработать  данные для системы защиты. Общая схема представлена на рис.1.

Рис. 1 Общая схема защиты громкоговорителей от перегрузок

Фото статьи

Второй доклад В. Клиппеля (пр. 9410) «Качающиеся формы колебаний в громкоговорителях» был посвящен проблеме возникновения в громкоговорителях при перегрузках качающихся форм колебаний звуковой катушки (рис.2), что приводит к появлению дребезга. Причина этих явлений может заключаться в неравномерном распределении массы, жесткости и магнитного поля в зазоре. В статье предложена динамическая модель таких форм колебаний и способы диагностики причин их возникновения.

Рис. 2 Качающиеся формы колебаний

Фото статьи

В докладе китайских специалистов «Новый метод определения дребезга в громкоговорителях, основанный на определении психоакустического параметра «резкость»» (пр. 9368) предлагается определять наличие дребезга (вызванного технологическими дефектами) не только на основе объективных измерений (обычно используется коэффициент отношения энергии высших гармоник к энергии основного тона), но и на основе оценки такого субъективного параметра, как «резкость» (sharpness), уровень которого определяется в первую очередь наличием высокочастотных составляющих в выходном сигнале.

В докладе «Предсказание акустической мощности излучаемой корпусом акустической системы: эффективное численное приближение» (пр. 9367) рассматривается очень важная для практики проектирования АС проблема - расчет излучения за счет колебаний стенок корпуса. На низких частотах, несмотря на постоянное усложнение конструкции корпусов, колебания стенок вносят достаточно большой слышимый вклад в общее излучение АС.В данной работе построена трехмерная компьютерная модель корпуса сложной формы (рис.3), рассчитаны численным методом (МКЭ) колебания стенок за счет прямой передачи возбуждения от громкоговорителя и учета внешней нагрузки от воздушной среды, и построены частотные характеристики излучаемой ими акустической мощности.

Рис. 3 Конструкция стенок корпуса АС

Фото статьи

Проведена оптимизация формы корпуса с целью уменьшения уровня акустической мощности. Предполагается на следующем этапе учесть вклад в колебания корпуса передачи вибраций за счет возбуждения внутреннего воздушного объема.

В докладе «Модель для расчета импульсных характеристик плоских громкоговорителей» (пр. 9409) рассматривается задача расчета излучения от громкоговорителей в виде плоских панелей, возбуждаемых любым количеством произвольно расположенных вибраторов, для любой точки пространства. Решение этой задачи численными методами позволяет рассчитать колебания плоской панели и ее импульсную характеристику (рис4).

Рис. 4 Импульсная характеристика и АЧХ плоских громкоговорителей

Фото статьи

Расчеты показывают, что такие громкоговорители имеют слишком растянутые во времени импульсные характеристики, что затрудняет воспроизведение с их помощью звуков с быстрыми переходными процессами (удары барабана, стаккато на фортепиано и др.).

В докладе специалистов из датского технического университета «Низкоимпедансные звуковые катушки для увеличения эффективности громкоговорителей» (пр. 9389) численно оценивается возможность повышения КПД громкоговорителей за счет использования плоского провода и соответствующего увеличения коэффициента заполнения зазора, С учетом появления нового класса усилителей, способных работать с низкоимпедансными излучателями, применение плоских проводов, оказывается практически реализуемым в низкочастотных громкоговорителях.

В докладе «Моделирование пространства состояний громкоговорителей с использованием фракционных производных» (пр. 9413) предлагается использовать особое направление в математике (fractional calculus), известное достаточно давно, но в конце XX века получившее новое применение в механике для расчета нелинейных вязкоупругих эффектов в динамических громкоговорителях.

В докладе Доне Киле «Временное (фазовое) поведение   дуговых звуковых колонок» (пр.9387) проведен сравнительный анализ амплитудных, фазовых и импульсных характеристик криволинейных и прямолинейных звуковых колонок, состоящих из набора небольших громкоговорителей. В предыдущих работах было показано преимущество дуговых колонок в сохранении постоянства характеристик направленности, расширении площади покрытия и др., здесь показаны их преимущества в точности воспроизведения импульсных характеристик.

Три доклада были посвящены стереотелефонам. В первом докладе «Измерительная система для стереотелефонов в слышимом диапазоне и выше 20 кГц» (пр. 9375) предлагается новая измерительная система, состоящая из искусственной головы с торсом и с уточненной формой слухового канала, переходного устройства и стереотелефона с соответствующими корректирующими фильтрами, которая обеспечивает высокую точность измерений в широком диапазоне частот.

Во втором докладе «Характеристики стереотелефонов: способы эквилизации и их ограничения» (пр.9374) рассматриваются важные для современной практики бинауральной стереофонии вопросы - выбор способов эквализации (выравнивания) частотных характеристик стереотелефонов, основанных на субъективных оценках, и возможные ограничения при их применении.

В третьем докладе «Измерения импеданса громкоговорителей в охватывающих телефонах и компьютерных акустических системах» (пр. 9376) приводятся частотные характеристики импеданса громкоговорителей в условиях разной нагрузки.

В докладе А. Войшвилло и др. (фирма JBL) (пр. 9414) «Сравнительный статический и динамический FEA анализ одиночной и двойной конструкции звуковой катушки среднечастотного громкоговорителя» рассмотрена конструкция магнитной цепи с двойной катушкой (рис. 5) и показаны ее преимущества: снижение нелинейных искажений, увеличение эффективности, тепловой устойчивости и др.

Рис. 5  Магнитная цепь драйвера с двумя катушками

Фото статьи

Анализу работы драйвера для рупорного громкоговорителя с двойной диафрагмой был посвящен второй доклад этого же автора (пр. 9392) - рис. 6. Вопросам проектирования драйверов для рупорных громкоговорителей было посвящено еще несколько докладов, в которых рассматривались различные аспекты их конструирования: применение диафрагм новых конфигураций (пр.9391), расчет колебаний диафрагм и общей структуры звукового поля численными методами (пр. 9386, 9369)) и др.

Рис. 6 Новый тип драйвера для рупорных громкоговорителей

Фото статьи

На секции «Акустика помещений» было представлено три доклада. В докладе «Измерение диффузности звукового поля: SFDC» (пр. 9462) предложен метод расчета коэффициента диффузности звукового поля в помещении в любой точке зрительного зала на основе измерений моноуральной импульсной характеристики. Доклад «Низкочастотное поле в малых помещениях» (пр. 9461) предлагает программное обеспечение как для расчета структуры звукового поля в малых помещениях по волновой теории с помощью метода граничных элементов (BEM), так и для построения трехмерных акустических моделей   таких помещений.

На секции «Системы звукоусиления» был представлен доклад известного специалиста в области изучения разборчивости речи П. Маппа  «Влияние характеристик речевого сигнала на конструирование  систем звукоусиления» (пр. 9477), в котором дается детальный анализ  базовых характеристик речевого сигнала (спектрограмма дана на рис. 7), которые необходимо детально учитывать при проектировании систем звукоусиления.

Рис. 7 Спектрограмма исследуемого речевого сигнала

Фото статьи

Два доклада итальянских (пр. 9478) и японских (пр. 9479) специалистов были посвящены методам проектирования линейных массивов (рис. 8) с учетом оптимизации их конструкции и процессорного управления формой характеристики направленности.

Рис 8а Общий вид линейного массива

Фото статьи

Рис 8б Распределение энергии на разных частотах

Фото статьи

Наконец, интересный доклад был представлен аспирантом парижской Консерватории «От студии к сцене» (пр. 9476), в котором рассматривается вопрос, как высокое качество записанного в студии звукового материла сохранить при исполнении этого же материала музыкантами на сцене и воспроизведении его через систему звукоусиления в зале, поскольку слушатели, оценив студийные записи в альбоме, предполагают услышать звук не хуже и в живом исполнении. В докладе даются советы как записывать звук в зале, выбирать микрофоны и параметры системы звукоусиления, а также использовать современную технику микширования. 

На секции «Запись и воспроизведение» необходимо отметить очень современный доклад специалистов из Канадского университета McGill «Слушательские предпочтения различных характеристик направленности вертикальных микрофонов в трехмерных записях»(пр.9419). В настоящий период активного внедрения трехмерных пространственных систем звуковоспроизведения (матричная стереофония - 5.1, 7.2, 22.2, Амбиофония, WFS и др.) проводятся интенсивные исследования по технике микрофонной записи и выбору микрофонных систем  Surround Sound (труды Hamasaki, Fukada, M.Williams и др.). Детальный обзор этих работ приведен в данном докладе. Целью работы было получение результатов субъективных экспертиз для оценки параметров верхних микрофонов при записи различных инструментов. Пример микрофонной системы для записи виолончели показан на рис.9 (в качестве таких микрофонов использовались два  Sennheiser MKH 800 Twin). Анализ показал, что изменение характеристик направленности верхних микрофонов не оказывает значимого влияния на слушательские предпочтения.

Рис.9 Микрофонная система с высотным расположением микрофонов

Фото статьи

Два доклада - «Техника улучшения разборчивости вокальной речи при микшировании» (пр. 9445) и «Потенциал эффективности при создании вокальных записей» (пр. 9446) - были посвящены приемам микширования поп-вокала с целью улучшения разборчивости и эмоциональной выразительности.

В докладе «MixViz - инструмент для визуализации маскирования при аудиомикширования» (пр. 9443)» рассматривается новый программный продукт, позволяющий увидеть степень маскировки одного трека другим при микшировании.

На секции «Процессорная обработка звука» было представлено 15 докладов. Значительный интерес представляет доклад испанских специалистов «Сравнение различной техники параллельной компьютерной обработки для решения диффузного волнового уравнения в архитектурной акустике» (пр. 9359). В настоящее время для создания трехмерных компьютерных моделей помещения используются методы геометрической и волновой акустики, последняя дает более точные результаты, но из-за ограничений в компьютерной производительности используется только на низких частотах. В докладе представлен обзор работ по созданию новых алгоритмов решения диффузного волнового уравнения и рассмотрены алгоритмы, использующие параллельную компьютерную платформу Graphic Processing Unit (GPU), что дает возможность значительно ускорить процесс вычисления.

В докладе «Частотно-временной анализ импульсных характеристик громкоговорителей» (пр. 9354) приводится анализ современных методов частотно-временного анализа пространственных импульсных характеристик мощности громкоговорителей, позволяющих выявить поведение резонансов во времени. К числу таких методов относятся –кумулятивные спектры, короткие преобразования Фурье, вейвлет- анализ и др. Показаны преимущества метода Wigner-Ville Distribution (WVD), пример на рис.10.

Рис.10 Распределение Вигнера в системе частота-время

Фото статьи

В докладе «Влияние реверберации на обертоновую корреляцию в речи и музыке» (пр. 9404) предлагается новый метод оценки степени реверберации в записанном сигнале, основанный на определении уменьшения степени корреляции между обертонами сигнала при сравнении с его записью в заглушенной камере.

Доклад корейских специалистов «Расширение монфонического сигнала до стереофонического с использованием глубоких нейронных сетей (DNN (пр.9400) предлагает новый метод, наряду с уже широко применяющими для расширения моносигнала, такими как оценка межканальной когерентности (ICC), смешанная Гауссова модель (GMM) или скрытые Марковские модели (HMM). Результаты полученные с помощью использования нейронных сетей позволили получить более высокие субъективные оценки.

На секции «Пространственный звук» было представлено 29 докладов, отражающих основные тенденции в развитии современных систем пространственного звука.

В докладе немецких специалистов «Применение характеристик направленности музыкальных инструментов в психоакустических системах звукового синтеза» (пр. 9466) предлагается расширение возможностей синтеза звукового поля в системах  WFS (Wave Field Synthesis) - от точечных источников или плоских волн к синтезу реальных звуковых полей музыкальных инструментов, характеристики направленности которых записываются на различных частотах в заглушенных камерах (рис.11).

Рис.11 Запись музыкальных инструментов в заглушенной камере и их характеристика направленности

Фото статьи

Этой же системе WFS был посвящен японский доклад «Эхоподавитель в реальном времени при реконструкции звукового поля» (пр. 9428). Продолжаются исследования по методам панорамирования пространственного звука: результаты представлены в  докладе «Трехмерная пространственная техника в многоканальных системах 22.2 для микширования популярной музыки» (пр. 9432) - рис.12, а также в докладе «Новая техника для локализации движения  источника в системах 52.1» (пр. 9467) - рис.13.

Рис.12  Система звуковоспроизведения 22.2 с высотными каналами

Фото статьи

Рис.13 Система звуковоспроизведения 52.1

Фото статьи

Ряд докладов были посвящены микрофонным системам для записи пространственного звука: «Субъективная оценка микрофонных систем для 3D воспроизведения» (пр. 9431), «Микрофонные системы для записи музыки в Surround Sound c высотными каналами» (пр. 9430), «Определение локализации источников при применении сферических микрофонных систем» (пр. 9429), в которых выполнен подробный обзор имеющихся микрофонных систем для записи пространственного звука с учетом высотного расположения излучателей.

Полезные результаты представлены в докладе «Определение общей звуковой мощности громкоговорителей» (пр. 9463), где сравнивались результаты измерения акустической мощности громкоговорителей с помощью восьми различных микрофонных систем, расположенных на сфере, показано, какие из них обеспечивают максимальную точность измерений.

Поскольку в настоящее время активно развиваются пространственные системы с многослойным расположением громкоговорителей, т.е. с подъемом в вертикальной плоскости, а также такие системы как Ambisonic и WFS, то проводятся интенсивные исследования по точности оценок локализации источников в вертикальной плоскости. Этой проблеме было посвящено несколько докладов, например, «Влияние распределения спектральной энергии на оценку подъема по высоте» (пр. 9425) и ряд аналогичных докладов (пр. 9426, 9427, 9447).

На секции «Звук в кино» было представлено четыре доклада. В докладе «Субъективные слушательские тесты для выбора частотных характеристик в кинозалах. ч1  - Описание системы и выбор тестов» (пр. 9483) предлагается методика для проведения субъективных экспертиз по выбору оптимальных форм частотных характеристик в кинотеатрах, поскольку форма АЧХ, рекомендуемая в стандартах SMPTE и ISO, представляется недостаточно обоснованной.

Второй доклад известного специалиста Дэвида Мерфи «Измерения низких частот в помещении» (пр. 9482) был посвящен новой методике измерений звукового поля на низких частотах с помощью линейки из 8 микрофонов с регулируемой характеристикой направленности и последующей процессорной обработкой импульсной характеристики, записанной в разных точках помещения.

Секция «Приложения в аудио» включала девять докладов: в докладе специалистов из Тегеранского Университета «Громкость как функция среднего, пикового и RMS значений сигнала» (пр. 9473) предлагается метод определения громкости из заданных объективных параметров сигнала с помощью нейронных сетей.

В настоящее время активно проводятся работы по автоматической классификации музыкальных и речевых сигналов. Обзор этих работ и предложения по усовершенствованию классификаторов, настроенных на определенные виды музыкальных и речевых сигналов, приводятся в докладе корейских специалистов «Распознаваемость речи и музыки с использованием настроенных    классификаторов» (пр. 9457).

На секции «Аудио для игр» был представлен интересный доклад японских специалистов «Морфинг в реальном времени ударных звуков» (пр. 9407). Морфинг - это новый вид синтеза, с помощью которого можно получить новые звуки, характеристики которых (тембр, частотная огибающая, высота, длительность и др.) лежат между двумя выбранными звуками. Данная техника применена в представленном докладе для ударных звуков, используемых в видеоиграх.

На протяжении последних нескольких лет на конгрессах работают специальные секции, посвященные Аудиообразованию. На данном конгрессе также была такая секция, где было представлено шесть докладов, в которых анализировались следующие вопросы:

  • связь образовательных программ по подготовке аудиоинженеров (и звукорежиссеров) с современными потребностями индустрии на основе анализа опросов вновь поступивших на работу инженеров после окончания университетов (пр. 9365);
  • новые программные продукты для обучения студентов процессорной обработке музыкальных программ (например, LabView и др.) (пр. 9362);
  • виртуальное взаимодействие между университетами при выполнении различных студенческих проектов (пр. 9362);
  • лабораторное оснащение: новые лаборатории, студии, комнаты прослушивания и др. Пример нового помещения для postproduction в Ohio University (США) (пр. 9366) показан на рис.14.

Рис.14 Новый учебный класс в Ohio University

Фото статьи

Самой большой была секция «Восприятие» - на ней было представлено 22 доклада, посвященных актуальным проблемам психоакустики. Доклад «Развитие темброметра: субъективно мотивированное измерение сигналов» (пр. 9372) рассматривал связь между 132 акустическими параметрами сигнала и тремя тембральными характеристиками: яркость, теплота, шероховатость (грубость). Работа является еще одним шагом по пути автоматического распознавания тембров.

В докладе М.Пахомова и Yong Hyuk «Метод для объективной оценки нелинейных искажений» (пр. 9439) предложено использование многотонового сигнала, спектр которого близок к реальному сигналу (в отличие от известных методов, где использовался многотоновый сигнал с равномерным распределением одинаковых по амплитуде гармоник) для оценки суммарных продуктов нелинейных искажений, возникающих в электроакустических преобразователях (пр. 9439).

В докладе «Адаптация процедуры оценок качества аудиоаппаратуры для инженерной практики» (пр. 9394) рассматривалась проблема, связанная с тем, что за последние годы проведены интенсивные исследования методов субъективной оценки качества звучания аппаратуры, но эти научные результаты практически не используются в инженерной практике. В докладе даются рекомендации по их использованию в практической работе аудиоинженеров.

В докладе «Детектирование высокочастотных гармоник в спектре» (пр. 9380) анализируется актуальная для современной аудиотехники проблема, возникающая в связи с постоянным расширением диапазона воспроизводимых частот, а именно - насколько отражается введение гармоник в диапазоне от 24 до 34 кГц на восприятие тембра. Эксперименты еще раз показали, что дополнение спектра сигнала за счет этих гармоник никак не идентифицируется слушателями как изменение тембра.

В докладе «Исследование эффекта подъема в высоту мнимого образа» (пр. 9441) исследуется эффект кажущего подъема в высоту мнимого образа в стереосистемах (при расположении громкоговорителей в горизонтальной плоскости), если угол между громкоговорителями становится равным или больше 180 град.

Два доклада (пр. 9396 и 9382) были посвящены проблемам процессорной обработки звука в стереотелефонах, анализу предпочтений слушателями баланса по низким и высоким частотам и введению перекрестных связей для создания такого же впечатления, как при прослушивании от громкоговорителей.

 Параллельно с научными секциями проходили заседания сессий «Инженерные заметки» («Engineering Brief»), на которых были представлены 33 коротких доклада. Из них можно отметить доклад А. Свободника и др. «Методы многофизического моделирования громкоговорителей» (пр. 203), в котором рассчитываются численными методами колебания подвижных систем громкоговорителей, в том числе анализируются различные типы колебаний (например, качание - рис.  15, аналогичные работы проводятся на фирме Клиппеля (как было показано выше).

Рис.15 Качающиеся формы колебаний

Фото статьи

Доклад «Продвинутые методы тренировки технического слуха: развитие новой сети упражнений для аудиоинженеров» (пр. 217) предлагает новые упражнения с использованием Pro Tools, которые позволяют путем сравнения различных треков тренировать различимость баланса, пространственного панорамирования инструментов, уровня реверберации, компрессии и др.

Доклад «Оценка различных техник разделения записей музыкальных инструментов с использованием микрофонных систем» (пр. 234) рассматривает различные алгоритмы для разделения  партий отдельных музыкальных инструментов в записях.

В докладе польских специалистов «Создание устройства на миниатюрных микрофонах для записи интенсивности звукового поля» (221), рассматривается новое компактное устройство для записи интенсивности, что очень полезно для практических акустических измерений.

Результаты, представленные в докладе «Визуализация с помощью компактных микрофонных систем импульсных характеристик в помещении» (пр. 218) имеют большое значение для создания современных систем аурализации в помещении.

Как обычно на конгрессе проходили учебные и научные семинары. Темы некоторых из них следующие: «Создание пространственного звука для телефонов», «Интеллектуальные качества, необходимые аудиопрофессионалам», «Новые стандарты для 3D-аудиокодирования», «Интерактивная музыка», «Слушательские тесты - понимание базовых концепций» и др.

Специальные семинары были проведены по теме «Развитие аудиопродукции (микрофонов, громкоговорителей, телефонов и др.)», а также по темам «Живой звук», «Звук для кино» и др.

Как обычно проходили специальные мероприятия для студентов: студенческая ассамблея, встречи с педагогами, соревнования звукозаписей.

14 апреля 2016

Ирина Алдошина

Пока никто еще не оставлял комментарии. Вы можете быть первым.

Возможность оставлять комментарии доступна только для зарегистрированных пользователей.

Новые статьи

144 Конгресс AES - научные результаты

01 сентября 2018

Результаты XVI Всероссийского Конкурса творческих работ студентов-звукорежиссеров им. Виктора Бабушкина

01 мая 2018

Участники XVI Конкурса студентов-звукорежиссеров им. В. Бабушкина

23 марта 2018

Конкурс творческих работ студентов-звукорежиссеров имени В.Б. Бабушкина-2018

27 февраля 2018

143 конгресс AES - научные результаты

28 января 2018

Церемония награждения лауреатов

16 декабря 2017

Конкурс концертных звукорежиссеров - репортаж

13 декабря 2017

Московский Конкурс молодых концертных звукорежиссеров - итоги

06 декабря 2017

Видеотрансляция Конкурса концертных звукорежиссеров

02 декабря 2017

Внимание, конкурс!

29 ноября 2017