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從0開始的混響模擬教程-采集篇

2022-02-26 00:35:46·  來源：海德聲科 HEAD acoustics  
　
在之前的推文中我們分享了在實驗室中模擬混響方法的ETSI 標(biāo)準(zhǔn)以及符合此標(biāo)準(zhǔn)的HEAD acoustics產(chǎn)品3PASS reverb，文章中還附上了音頻讓大家一聽究竟，沒看過的小
在之前的推文中我們分享了在實驗室中模擬混響方法的ETSI 標(biāo)準(zhǔn)以及符合此標(biāo)準(zhǔn)的HEAD acoustics產(chǎn)品3PASS reverb，文章中還附上了音頻讓大家一聽究竟，沒看過的小伙伴快戳《無法真實模擬再現(xiàn)室內(nèi)混響？你可能只差一個選件》。
作為研發(fā)測試用途的混響模擬系統(tǒng)，其本身不是簡單地模仿混響的感覺，而是要采集實際場景下的混響信息并通過計算其聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)這些信息在實驗室中逼真地還原實地的混響特征。使用這樣的混響模擬，才能夠準(zhǔn)確地得到產(chǎn)品在不同混響場景下的性能表現(xiàn)。
通過此前的推文或閱讀TS 103 557文檔，我們能夠了解到該標(biāo)準(zhǔn)方法是通過使用人工頭及麥克風(fēng)在實際環(huán)境下錄制一系列沖激響應(yīng)（impulse response），再通過計算處理，從中提取出混響特征用以進(jìn)行混響模擬。3PASS軟件中通過RIR（Room Impulse container）文件的形式將采集的一系列沖激響應(yīng)打包儲存并對其進(jìn)行處理。因此作為混響場景測試的第一步，我們需要了解如何在3PASS軟件中采集并處理RIR。那么今天我們就不紙上談兵，詳細(xì)說說實際該如何操作。
軟硬件要求
為了進(jìn)行RIR采集的工作，我們需要使用如下軟件及硬件：
  • 人工頭HMS
  • labCORE前端
  • labBGN前端
  • MSA I/II麥克風(fēng)陣列
  • 連接線纜
  • PC電腦
  • 3PASS lab/flex軟件及reverb選件
  • ACQUA選件ACOPT 26（用于室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)計算）
如何采集RIR？
硬件連接
為了采集混響信息，我們需要按照上圖將設(shè)備進(jìn)行連接。
錄音操作
將人工頭按照用戶使用被測產(chǎn)品的實際使用情景擺放在相應(yīng)的位置，將麥克風(fēng)擺放在DUT位置。比如下圖中按照ITU-T P.341中的標(biāo)準(zhǔn)位置擺放，是用戶使用桌面免提設(shè)備的典型場景。當(dāng)然測試人員也可以按照自定義的位置對人工頭與麥克風(fēng)相應(yīng)地進(jìn)行擺放。將上述設(shè)備擺放完成后，按照上一小節(jié)展示的硬件連接圖，將硬件連接起來。
完成了架設(shè)硬件的準(zhǔn)備工作，余下的工作我們需要在3PASS軟件中完成。
首先，在3PASS軟件的主界面選擇preparations – manager RIR containers，打開RIR 文件管理界面。
隨后在彈出的RIR containers overview窗口中點擊
圖標(biāo)新建混響文件檔案，并自定義名稱。隨后可以在窗口中看到新增了該RIR container。
隨后選擇
圖標(biāo)對該RIR container進(jìn)行編輯。點擊之后在彈出的room impulse response container editor窗口中選擇record room impulse response，此時軟件會彈出混響采集引導(dǎo)助手窗口幫助用戶進(jìn)行混響信息的錄制采集。
第一步hardware selection，在這一步選擇錄制需要使用的硬件。窗口分為3個部分，分別為輸入Input，輸出Output以及揚(yáng)聲器均衡Loudspeaker equalization。
在Input板塊中我們需要選擇錄制使用的輸入設(shè)備，MSA I與MSA II分別對應(yīng)兩種麥克風(fēng)陣列，Custom選項則允許用戶自定義錄制麥克風(fēng)的配置（配合3PASS flex使用）。根據(jù)實際連接的錄制設(shè)備進(jìn)行選擇。
在Output板塊中我們需要根據(jù)實際輸出硬件連接的方式，對應(yīng)地選擇輸出前端及通路。比如使用連接在labCOR前端上的人工頭/嘴作為輸出設(shè)備時，選擇labCORE – Loudspeaker1/2 – LS1作為Output配置。
在Loudspeaker equalization板塊中則是選擇施加在輸出設(shè)備的均衡曲線，以確保輸出設(shè)備輸出頻率響應(yīng)的平直。該板塊下的列表中會列出此前已保存的均衡曲線供用戶選擇。如果此前沒有進(jìn)行過人工嘴均衡，點擊右下角manage選項可以即刻進(jìn)行嘴均衡與麥克風(fēng)校準(zhǔn)流程。
第二步Recording settings，在這一步中會對下一步Sweep recordings進(jìn)行設(shè)置，可以調(diào)整sweep錄制的數(shù)量以及輸出設(shè)備回放的增益，來一定程度上提高錄音的信噪比。其中sweep數(shù)量建議至少設(shè)置為5，回放增益默認(rèn)設(shè)置為0。
第三步Sweep recordings，在這一步中，點擊右下角的make N recordings（其中N為上一步用戶自定義的sweep數(shù)量），系統(tǒng)會自動進(jìn)行數(shù)次錄音并將所有錄音保存并陳列出來。錄制完成后，可以在窗口中瀏覽所有錄制的sweep錄音，在右邊的工具欄中，也能夠?qū)︿浺暨M(jìn)行一定的操作，包括刪除錄音，查看當(dāng)前選中錄音的時域信號與頻域分析信息等。
第四步calculations，這一步會針對上一步錄制的所有sweep錄音進(jìn)行計算，窗口中會展示出這一步所有的計算步驟與每一步計算的進(jìn)度條，在點擊右下角的Run按鈕后，進(jìn)度條便會根據(jù)計算完成的情況實時變化，直至所有步驟計算進(jìn)度條運行至100%后結(jié)束，便可以進(jìn)入下一步。
最后一步overview，在這一步中會陳列出上一步計算完成得到的RIR，選中對應(yīng)的RIR可以在窗口右側(cè)瀏覽此RIR的各種信息，包含時/頻域信息以及計算得到的C60、RT60等室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)。至此該引導(dǎo)助手的全部流程結(jié)束，點擊右下角的Finish后即可關(guān)閉該窗口。
后處理
通過上述步驟我們已經(jīng)成功地采集了需要的RIR文件并通過計算得到了該文件的各種室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)。但我們還不能直接將這個RIR文件用于混響的回放，因為我們獲得這個文件中不僅僅包含了我們需要的reverb混響信息，同時也包含了混響模擬中不需要使用的direct直達(dá)聲信息。所以我們需要對其進(jìn)行后處理，剝離出有效的部分。
首先，我們依然在軟件的主界面通過Preparations – Manage RIR containers進(jìn)入RIR containers overview界面，在其中選中前面新建并完成采集的container，點擊
edit圖標(biāo)進(jìn)行編輯。
隨后在彈出的窗口中選中左側(cè)Available RIRs列表下的RIR文件，即之前通過執(zhí)行引導(dǎo)助手得到的結(jié)果，此時窗口的右側(cè)會顯示此RIR的各種參數(shù)信息。
點擊右側(cè)上方的Edit，選擇Split direct/reverb選項。
點擊左下的suggest split position...，選擇acc to TS 103 557，即采用標(biāo)準(zhǔn)TS 103 557混響模擬標(biāo)準(zhǔn)中定義的方法對文件中的direct與reverb部分進(jìn)行判斷，軟件根據(jù)該方法會自動地在窗口中標(biāo)注出來，此時點擊Split RIR按鍵便可進(jìn)行分離。
分離完成之后，我們可以看到左邊Available RIRs列表的原始RIR文件被分為兩部分，direct part以及reverb part。
至此我們已經(jīng)得到了包含目標(biāo)混響信息的RIR文件。不知看到這兒的你是否已經(jīng)了解獲得混響模擬RIR文件的完整流程了呢？不如立即親自動手嘗試一下，相信你一定能夠熟練地掌握。關(guān)于下一步操作，也就是如何在3PASS軟件中調(diào)用RIR文件進(jìn)行真實混響模擬的使用方法，后續(xù)會在本公眾號進(jìn)行更新，感興趣的小伙伴記得關(guān)注哦！
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