VR音频技术在沉浸式广播节目制作中的应用探索

刘子群

[摘要]VR音频技术是在VR视频技术的发展和广泛应用的基础上逐渐实现的，即VR音频制作通过对三维环绕声格式的有效运用，为听众营造更具沉浸式体验效果的声音环境，提升有关声音节目的质量和传播效果。文章在对VR音频技术及其进行节目制作应用的主要软硬件工具分析的基础上，结合沉浸式广播节目的制作流程，对VR音频技术在节目制作中的具体应用进行研究。

[关键词]VR音频技术;沉浸式体验;广播节目;制作;应用

VR技术，即虚拟现实技术，其在各行业领域中有着较为广泛的应用，且应用效果显著。VR技术在实际应用中注重打造虚拟的沉浸式感官体验，当用户在佩戴VR头显设备后，其通过自由晃动头部能够使头显设备中的画面实现相应的视角变换，用户可以进行360°的虚拟全景画面观看和体验，营造一种身临其境的真实感和3D沉浸式音效[1]。在广播节目制作中采用VR音频技术，为受众创造更好的沉浸式声音体验效果，也是当前我国有关行业领域研究和关注的重要问题。为此，文章在对VR音频技术及其进行节目制作应用的主要软硬件工具分析的基础上，结合沉浸式广播节目的制作流程，对VR音频技术在节目制作中的具体应用进行研究。

一、VR音频技术及其主要类型分析

（一）VR音频技术

VR音频技术是在VR视频技术的发展和广泛应用的基础上逐渐实现的，VR音频制作通过对三维环绕声格式的有效运用，为听众营造更具沉浸式体验效果的声音环境，提升有关声音节目的质量和传播效果。其中，沉浸式广播节目制作所采用的VR音频技术和电影播放中广泛应用的杜比全景声技术具有较大的相似性。VR音频技术是在和VR视频技术中相同的头部追踪技术应用基础上，通过用户的头部转动动作实现声音变化的实时反馈，以最大限度地实现用户在现实生活中的听觉体验还原等效果。在VR音频技术中，利用耳机进行VR声音还放是其声音还放的一种基本模式。

（二）VR音频技术的主要类型与特点

结合VR音频技术及其在具体实践中的应用，文章从以下几个方面对其主要类型和特点进行分析。

1.双耳录音技术

双耳录音技术，即人工头录音技术，它和常规的立体声录音之间存在一定的区别。人们在对物体发出的声音进行感知的过程中会受到多种因素的影响，如耳廓、耳道以及头部等。根据这一情况，双耳录音技术在音频制作中，通过对人耳听觉的外部模型进行有效模拟，并在人工头模型所模拟的仿真耳道外部、人口部位等有关位置放置传声器音头，从而对人的左右耳所听到的声音进行模拟录制，然后通过耳机重放，使听众获取和人耳听觉相类似的声音效果。

值得注意的是，虽然双耳录音技术在通过对人耳听觉相类似的自然声音效果进行模拟和录制，可以给听众创造更好的声音体验，但是受该技术模式下所录制声音的固定性特征限制，其只能对特定地点与特定方向的声音信号进行模拟和录制，导致在实现VR音频技术中根据用户的头部动作获取的声音变化的实时反馈效果并不理想。因此，双耳录音技术在沉浸式广播节目制作中，仅作为一种较为简便且容易操作的技术方式进行应用。此外，在当前的广播节目播放中，听众通过佩戴专用的头显或者头部定位等设备来获取相应的声音体验的情况基本不存在。因此，该技术在沉浸式广播节目制作中应用的局限性也较为突出，还需要进行进一步的研究。

2.头部相关的传输函数技术

头部相关的传输函数技术被运用于音频制作环节，其是根据人们对声音方位的判断，主要受时间差、声级差、头部晃动、人体滤波效应等因素影响，将HRTF作为声源传到人耳鼓膜的传输路径中所产生的频率响应集合。该集合有对时间差以及声级差等因素作用的综合，从而形成响应的声源定位模型。其中，HRTF在音频制作的过程中，可以被看作一个滤波器，其通过对原始声音的频段进行调整，来实现与人耳所接收声音相同的体验效果。在实际应用中，利用双声道立体声耳机进行三维环绕声效果获取的基本原理，即对制作好的三维音频进行HRTF编码，使其转换为带有HRTF的双声道虚拟环绕声音信号，从而在耳机听音下促进其中的原始三维声音空间信息恢复，最终获得三维沉浸式环绕声的声音体验效果。

3. Ambisonics技术

Ambisonics技术是一种球形三维环绕声技术，其录音方式是对M/S立体声音录音方式的三维扩展，即通过对以一定方式进行组合的多个传感器阵列的有效应用，实现具有较高深度与高度信息的多轨声音信号记录，然后再对相应声道的信息进行运算，促进其三维全景声场形成，以满足音频制作与听音的有关要求和效果。其中，采用4个声道的一阶Ambisonics是该技术在实际应用中最为广泛与成熟的技术方式体现。其传声器中包含4个传声器音头，这4个传声器音头的指向方位为左前、右前、左后、右后。该技术通过这4个传声器音头进行原始信号A-Format拾取后，在不同声道中进行叠加或者是反向叠加处理，即可获取包含全方向W信号以及前后深度X信号、左右宽度Y信号、上下高度Z信号的B-Format，最终实现包含水平面与垂直面三维信息的完整三维声场获取，以满足其三维立体声环绕的声音体验和效果[2]。

当前，该技术在VR领域中可以作为一种音频文件格式来进行音频保存与流通应用，并且随着各声音平台对音频文件格式类型的支持范围变化而不断扩大，其在实际中应用的作用和优势也更加显著。此外，与双耳录音技术相比，该技术的三维空间表现以及声音元素定位等优势也更突出，在声音的高度信号拾取以达到高度定位上的分辨度提升方面，更具有優势[3]。

二、VR音频技术在沉浸式广播节目制作中的应用

结合上述对VR音频技术的分析，在进行VR音频技术在沉浸式广播节目制作中的应用研究时，我们需要结合沉浸式广播节目的制作流程对其技术应用进行分析。通常情况下，进行三维沉浸式广播节目制作的常规流程为：前期录音、素材格式的转换、后期的声音处理、空间塑造、音频导出等。其中，VR音频技术在前期录音环节的应用，主要体现为对双耳录音技术与Ambisonics技术的应用上;而在后期的声音处理环节，则需要运用EQ与压缩技术等，以满足后期声音处理的实际需求。

（一）广播节目制作的前期录音及其技术应用

在广播节目制作中，为了给广大听众带来更好的声音体验，节目制作者通常会采用双耳录音技术中的人工头或是类人工头录音方式，或是通过对Ambisonics的声场合成技术进行有效运用，以满足其前期录音的工作开展需求。其中，人工头和类人工头这两种录音方式在进行声音拾取后，需要通过一个完整的声场塑造才能满足节目制作的录音需求。需要注意的是，采用人工头或类人工头录音方式开展前期录音工作，不仅存在较为突出的录音方式相对有限问题，而且也会使后期制作环节的工作开展受到较大的限制。因此，广播节目制作需要结合具体情况对其前期录音中的录音方式及其技术进行合理选择，以确保整体工作开展的质量和效率。

（二）声像定位及其技术分析

由于双耳录音技术在广播节目制作的前期录音环节具有较大的局限性，因此，对广播节目制作的声像定位及其技术分析，就需要以Ambisonics技术及其录音方式的应用为核心，对其具体流程以及有关技术进行分析。通常情况下，在广播节目制作中，对单声道与立体声、环绕声等不同格式的Ambisonics声音文件的声音拾取与应用，需要通过有关插件应用完成格式的转换。比如，Plugin Alliance dear VR Pro插件在单声道与立体声格式的素材及其格式转换中应用就较为普遍[4]。完成对声音素材的格式转换后，节目制作者要使其能够作为主辅拾音制式中的点声源信号，然后在三维声像插件的支持下，对其声像位置在整个球形声场中的灵活调整予以支持，满足其声像定位等工作的需求。

（三）对声音的三维空间感处理及其技术分析

在广播节目制作中采用VR音频技术完成声像定位等工作内容后，节目制作者还需要针对声音的三维空间感进行有效处理。声音的空间感因受到声音和空间之间的关系影响，沉浸式广播节目中的声音空间感需求表现得非常强烈。因此，我们应重视对声音三维空间感的处理及其技术的应用研究。一方面，现实空间中的反射声来源情况较复杂，并且会受到空间结构以及材料构成、界面形状等因素影响;另一方面，声音的空间感表现为同一空间内由于生源或者是听声音人员的位置不同，会导致其声音组合的变化存在[5]。因此，根据该情况，在广播节目制作中，节目制作者就需要对声音的空间感和其所塑造的声场空间特征进行匹配，从而确保其声音空间感的处理和听众的实际生活经验相符合，进而实现最佳的沉浸式声音体验。Ambisonics技术在实现沉浸式广播节目制作中的声音三维空间感处理时，要采用房间仿真方式实现，即通过点声源对预先设定的房间模型空间响应进行处理，以实现声音在房间内传播的空间感模拟，从而获取较好的声音三维空间感处理效果。

（四）音频导出分析

沉浸式广播节目的制作中，耳机是其声音还放工具以及监听工具。为实现广播节目声音播放时双声道立体声耳机的沉浸式声音感受获取，就需要进行相应地实时双耳渲染处理，将Ambisonics格式音频文件向双耳音频还音转换，以满足声音的渲染处理以及沉浸式三维空间感的效果需求，即在实际应用中可采用Nx Ambisonics模块来实现[6]。

三、结语

总之，对VR音频技术在沉浸式广播节目制作中的应用研究，不仅能够为广播节目受众带来更好的沉浸式声音体验和节目收听感受，而且有利于促进广播节目制作技术的创新和发展，这对推动我国广播电视行业的进一步发展和提升具有十分积极的作用和意义。

[参考文献]

[1]董梅.通信、广播电视和OTT平台的跨界音频技术专家—Fraunhofer IIS[J].世界电子元器件，2017（10）：17-19.

[2]李英若，叶思成，何梦凡，等.影视VR技术在听觉音响设计中的应用与案例研究初探（下）[J].现代电影技术，2018（02）：29-39.

[3]李亭刚.数字音频技术在广播电视工程中的应用[J].通讯世界，2019（08）：144-145.

[4]秦偉.探究数字音频技术在广播电视工程中的应用[J].数字通信世界，2020（10）：206-207.

[5]于锐.数字音频技术在广播电视领域的应用[J].数字技术与应用，2020（02）：38-39.

[6]李宏程.浅谈数字音频技术及其在广播电视工程领域中的应用[J].中国传媒科技，2018（07）：69-70.