你桌上那副主打7.1虛擬環(huán)繞的PC游戲耳機(jī)實(shí)際定位效果到底行不行很多時(shí)候不是看喇叭單元好不好而是看驅(qū)動(dòng)里那套空間音頻算法是誰(shuí)寫(xiě)的。Ceva這家在音頻DSP領(lǐng)域摸爬滾打二十多年的公司最近把自己的空間音頻軟件送進(jìn)了微軟的認(rèn)證體系。乍看是一條常規(guī)新聞稿但放在電競(jìng)耳機(jī)這個(gè)參數(shù)內(nèi)卷到?jīng)]邊的市場(chǎng)里這件事真正值得拆的是認(rèn)證背后的技術(shù)路線(xiàn)選擇以及它對(duì)耳機(jī)廠(chǎng)和玩家的連鎖影響。先給不熟悉背景的朋友交代一句Ceva靠數(shù)字信號(hào)處理IP起家大量中端甚至旗艦級(jí)的TWS耳機(jī)、智能音箱、助聽(tīng)器里都跑著它家的DSP核。這次拿到微軟認(rèn)證的空間音頻軟件等于把它長(zhǎng)期積累的嵌入式音頻處理能力正式朝著PC游戲耳機(jī)方向做了一次官方背書(shū)。對(duì)耳機(jī)廠(chǎng)來(lái)說(shuō)多了一個(gè)拿證即可宣發(fā)的成熟方案對(duì)玩家來(lái)說(shuō)Windows上插耳機(jī)聽(tīng)聲辨位這件事天花板可能又要?jiǎng)右粍?dòng)了。1. 先弄明白微軟認(rèn)證這四個(gè)字的分量1.1 認(rèn)證的不是某款耳機(jī)而是一整套軟件棧很多人看到Microsoft-Certified會(huì)下意識(shí)以為是微軟給某款具體耳機(jī)頒了個(gè)獎(jiǎng)其實(shí)不是。這里認(rèn)證的核心是Ceva的空間音頻軟件棧也就是一套可嵌入耳機(jī)或PC端運(yùn)行的音頻處理方案。它要過(guò)的是Windows音頻體系里和空間音頻相關(guān)的兼容性、穩(wěn)定性、 API調(diào)用規(guī)范這些門(mén)檻。微軟在Windows上有一套公開(kāi)的空間音頻架構(gòu)開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)系統(tǒng)級(jí)API接入讓PC把多聲道音頻交給第三方空間音頻引擎去渲染。廠(chǎng)商想做這件事需要讓自己的軟件符合Windows音頻處理的接口規(guī)范同時(shí)保證在大量不同主板、聲卡、USB音頻設(shè)備環(huán)境下都能穩(wěn)定出聲音。這套流程走下來(lái)中間要修的問(wèn)題很多。Ceva拿到認(rèn)證等于對(duì)外傳遞了一個(gè)信號(hào)它的空間音頻方案已經(jīng)被驗(yàn)證過(guò)能在微軟生態(tài)里正規(guī)軍式的運(yùn)行而不是靠暴力破解驅(qū)動(dòng)或者外掛式音效插件硬湊出來(lái)的。這一點(diǎn)對(duì)品牌廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)省了很多試錯(cuò)成本。1.2 為什么PC游戲耳機(jī)需要單獨(dú)一套空間音頻這個(gè)問(wèn)題的答案從游戲市場(chǎng)里就能直接看到。CS、絕地求生、瓦羅蘭特這類(lèi)電競(jìng)游戲玩家對(duì)聽(tīng)聲辨位的依賴(lài)度極高腳步聲從哪個(gè)方向來(lái)、樓上還是樓下、距離多遠(yuǎn)音效直接決定了反應(yīng)速度。普通立體聲耳機(jī)不是不能聽(tīng)是聲像模糊缺少前中后左右之外的高度感和距離感?？臻g音頻解決的就是這個(gè)事。它不是簡(jiǎn)單把聲音調(diào)大調(diào)亮而是通過(guò)算法模擬真實(shí)三維空間里的聲源位置讓大腦覺(jué)得聲音是來(lái)自某個(gè)特定方向和距離的。游戲里角色被包圍、敵人繞后、樓上有人走動(dòng)這些場(chǎng)景下的定位準(zhǔn)確度會(huì)直接影響實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)。所以PC游戲耳機(jī)對(duì)空間音頻是剛需而且是要跟游戲幀率、無(wú)線(xiàn)傳輸延遲、麥克風(fēng)降噪這些特性同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)的剛需。廠(chǎng)商如果在算法層面沒(méi)有積累就得外購(gòu)方案Ceva認(rèn)證的出現(xiàn)就是給了采購(gòu)方一個(gè)更穩(wěn)妥的備選項(xiàng)。2. 空間音頻不是聽(tīng)起來(lái)立體而是HRTF卷積加聲場(chǎng)錨定2.1 人耳定位聲源的基礎(chǔ)邏輯要理解軟件在干什么先得說(shuō)清人腦怎么判斷聲音方向。我們有兩只耳朵聲音從左側(cè)來(lái)左耳先聽(tīng)到、音量也更大兩個(gè)耳朵之間的時(shí)間差和音量差就是最基礎(chǔ)的水平定位線(xiàn)索。但光靠雙耳差不夠分辨前后和上下這時(shí)第二套機(jī)制就起作用了外耳廓、耳道和頭部的形狀會(huì)對(duì)不同角度的聲音產(chǎn)生不同的濾波效果。聲音從前方來(lái)和從后方來(lái)進(jìn)入耳道時(shí)被耳廓反射疊加的結(jié)果完全不同。這種身體自帶的濾波器就是HRTF全稱(chēng)Head-Related Transfer Function頭部相關(guān)傳輸函數(shù)?？臻g音頻算法的核心工作之一就是測(cè)量大量真人頭部模型在各方向上的HRTF數(shù)據(jù)做成濾波庫(kù)。然后針對(duì)目標(biāo)方向把聲音與對(duì)應(yīng)方向的HRTF做卷積運(yùn)算模擬出從那個(gè)方向傳進(jìn)耳朵的效果。2.2 多聲道到雙聲道的降維渲染游戲音頻原本是5.1或7.1聲道設(shè)計(jì)的音箱擺一圈哪個(gè)聲道響玩家就知道聲音來(lái)自哪個(gè)方位。耳機(jī)只有兩個(gè)膜片沒(méi)法物理擺放聲道所以空間音頻引擎要做的是把每一個(gè)環(huán)繞聲道的音軌當(dāng)作獨(dú)立的聲源分別用對(duì)應(yīng)方位的HRTF濾波再混合成左右聲道輸出。這個(gè)過(guò)程的每一步都在做大量實(shí)時(shí)卷積運(yùn)算。比如一個(gè)7.1聲道的游戲音效8個(gè)聲道分別卷積后疊加再加上混響反饋、聲學(xué)遮擋算法復(fù)雜度不是普通EQ能比的。這里就體現(xiàn)出Ceva這種老牌DSP公司的優(yōu)勢(shì)。卷積需要密集的乘加運(yùn)算跑在耳機(jī)的嵌入式DSP芯片上時(shí)必須考慮指令集效率、內(nèi)存帶寬和功耗。Ceva在低功耗DSP上的積累能讓這套算法在耳機(jī)端實(shí)時(shí)跑而不是非得依賴(lài)電腦CPU這個(gè)路線(xiàn)差異后面細(xì)說(shuō)。2.3 IMU頭部追蹤讓虛擬聲場(chǎng)穩(wěn)下來(lái)比HRTF更進(jìn)一步的是頭部追蹤。如果耳機(jī)里裝了IMU慣性測(cè)量單元也就是陀螺儀加加速度計(jì)的組合軟件就能知道玩家轉(zhuǎn)頭了多少度、朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn)?？臻g音頻加了頭部追蹤之后虛擬聲場(chǎng)不再跟著頭走而是被釘在固定空間里。你向左轉(zhuǎn)頭聲音會(huì)相對(duì)往右偏這種感覺(jué)非常接近現(xiàn)實(shí)世界。玩開(kāi)放世界游戲的時(shí)候聲場(chǎng)的穩(wěn)定感會(huì)明顯提升不會(huì)再出現(xiàn)轉(zhuǎn)個(gè)頭聲音也跟著轉(zhuǎn)的違和感。這個(gè)方向在VR耳機(jī)里已經(jīng)是標(biāo)配近期也開(kāi)始往高端PC游戲耳機(jī)下放。Ceva把IMU數(shù)據(jù)融合和空間音頻做進(jìn)同一個(gè)軟件棧省掉了廠(chǎng)商自己調(diào)傳感器融合和音頻時(shí)序的麻煩這是它方案里比較實(shí)用的一個(gè)加分項(xiàng)。3. 與杜比、DTS、Windows Sonic同臺(tái)Ceva的牌面在哪3.1 Windows空間音頻生態(tài)的幾路玩家現(xiàn)在Windows上常見(jiàn)的空間音頻方案大概分三派微軟自家的Windows Sonic杜比全景聲耳機(jī)版DTS Sound Unbound。三者的定位和收費(fèi)模式差異明顯我直接列個(gè)表方便對(duì)比。方案收費(fèi)模式處理位置主要特點(diǎn)Windows Sonic系統(tǒng)內(nèi)置免費(fèi)PC端基礎(chǔ)虛擬環(huán)繞兼容性好杜比全景聲耳機(jī)版付費(fèi)激活PC端聲像定位成熟音色優(yōu)化DTS Sound Unbound付費(fèi)激活/隨設(shè)備贈(zèng)送PC端多檔空間模式可調(diào)性強(qiáng)Ceva認(rèn)證方案授權(quán)給耳機(jī)廠(chǎng)商可嵌入耳機(jī)端微軟認(rèn)證背書(shū)主打低延遲嵌入式處理前三個(gè)方案的共同點(diǎn)是算法跑在PC上耳機(jī)本質(zhì)上負(fù)責(zé)的還是一個(gè)USB接收器的角色。Windows Sonic免費(fèi)但效果比較基礎(chǔ)杜比和DTS效果成熟但都是授權(quán)模式邏輯是系統(tǒng)裝驅(qū)動(dòng)、玩家買(mǎi)授權(quán)。3.2 Ceva走的是耳機(jī)內(nèi)嵌路線(xiàn)Ceva這次的關(guān)鍵差異在于它更像一個(gè)To B的方案供應(yīng)商。它不直接向玩家賣(mài)App而是把算法和DSP代碼授權(quán)給耳機(jī)廠(chǎng)塞進(jìn)耳機(jī)的芯片里。這意味著空間音頻的處理可以發(fā)生在耳機(jī)內(nèi)部而不是在PC上。耳機(jī)內(nèi)嵌路線(xiàn)有個(gè)實(shí)際好處不挑前端。你玩游戲用的不管是臺(tái)式機(jī)、筆記本、掌機(jī)還是未來(lái)的什么新設(shè)備只要耳機(jī)往上一插算法跟著耳機(jī)走體驗(yàn)一致性很強(qiáng)。對(duì)競(jìng)競(jìng)賽場(chǎng)景來(lái)說(shuō)這也能降低PC端的資源占用畢竟游戲本身已經(jīng)吃光了CPU和GPU。這里也順便說(shuō)明一下微軟認(rèn)證對(duì)嵌入式方案的意義。嵌入到耳機(jī)里的軟件如果要調(diào)用Windows的空間音頻接口或者以特定設(shè)備形態(tài)被系統(tǒng)識(shí)別依然需要過(guò)微軟的兼容性驗(yàn)證。Ceva拿到認(rèn)證相當(dāng)于耳機(jī)廠(chǎng)把算法授權(quán)這套流程里的風(fēng)險(xiǎn)提前消掉了一塊。3.3 延遲和功耗是成敗線(xiàn)空間音頻最容易被玩家感知的問(wèn)題不是音色而是延遲。聲音從游戲里產(chǎn)生到從耳機(jī)出來(lái)中間每多一環(huán)處理就多一毫秒延后。如果空間音頻算法在PC端處理又要經(jīng)過(guò)USB傳輸、解碼、播放這一整套鏈路延遲控制難度更高。耳機(jī)內(nèi)嵌處理在這方面的理論優(yōu)勢(shì)是聲源數(shù)據(jù)進(jìn)來(lái)之后DSP核心可以立刻做卷積和混合省掉一部分系統(tǒng)級(jí)音頻調(diào)度的時(shí)間。加上Ceva在低功耗DSP上有大量IP積累無(wú)線(xiàn)耳機(jī)把空間音頻常開(kāi)后還能保住續(xù)航這個(gè)賬在產(chǎn)品定義階段就會(huì)算得很清楚。當(dāng)然耳機(jī)內(nèi)嵌也不是沒(méi)有代價(jià)。算法跑在嵌入式芯片上意味著算力天花板受限于當(dāng)前硬件的DSP性能后續(xù)想OTA升級(jí)效果更強(qiáng)的算法還得看硬件留沒(méi)留余量。這本質(zhì)上是一個(gè)可升級(jí)性換延遲和功耗的取舍題。4. 對(duì)耳機(jī)廠(chǎng)商的落地改動(dòng)與調(diào)校避坑4.1 方案落到產(chǎn)品上要改哪些環(huán)節(jié)如果一家電競(jìng)耳機(jī)廠(chǎng)商打算用Ceva這套通過(guò)認(rèn)證的空間音頻軟件從立項(xiàng)到量產(chǎn)大概要?jiǎng)舆@么幾個(gè)環(huán)節(jié)。第一是芯片選型。方案是否支持當(dāng)前的藍(lán)牙或2.4G無(wú)線(xiàn)主控DSP算力夠不夠跑7.1聲道的實(shí)時(shí)卷積內(nèi)存夠不夠存放HRTF濾鏡庫(kù)這些在芯片選型階段就得確認(rèn)。第二是聲學(xué)調(diào)校?？臻g音頻算法處理完的信號(hào)最終要靠耳機(jī)單元放出來(lái)不同頻響曲線(xiàn)的耳機(jī)戴上同一套算法實(shí)際聽(tīng)感是有差異的廠(chǎng)商必須針對(duì)自家單元重新調(diào)濾波參數(shù)。第三是接入方式。耳機(jī)通過(guò)什么形式跟Windows對(duì)接才能被正確識(shí)別為空間音頻設(shè)備這處細(xì)節(jié)如果沒(méi)處理好就會(huì)出現(xiàn)耳機(jī)出聲一切正常但游戲里聲像位置完全錯(cuò)亂的尷尬情況。4.2 實(shí)測(cè)調(diào)校中的典型坑我見(jiàn)過(guò)不少做空間音頻的耳機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)宣發(fā)一個(gè)比一個(gè)兇實(shí)際體驗(yàn)卻參差不齊。問(wèn)題往往不在HRTF算法本身而在這里幾個(gè)細(xì)節(jié)上。頭中效應(yīng)是最常見(jiàn)的坑。很多入門(mén)方案做出來(lái)的虛擬環(huán)繞聲音定位方向是對(duì)了但總感覺(jué)聲像集中在腦袋正中央往外一點(diǎn)點(diǎn)不夠脫頭。解決這個(gè)問(wèn)題的常見(jiàn)做法是給聲源加早期反射和混響尾音讓大腦覺(jué)得聲音是經(jīng)過(guò)一個(gè)空間傳過(guò)來(lái)的而不是貼在耳道里。另一個(gè)坑是頭部追蹤的時(shí)序同步。IMU數(shù)據(jù)更新頻率如果跟音頻渲染頻率對(duì)不上轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的時(shí)候聲場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)滯后反而讓玩家頭暈。Ceva的軟件棧把IMU融合和音頻渲染做成同一套數(shù)據(jù)流理論上避免了這類(lèi)問(wèn)題但廠(chǎng)商在集成時(shí)如果沒(méi)用官方推薦的調(diào)度方式照樣會(huì)踩進(jìn)去。還有低音增強(qiáng)的兼容問(wèn)題。游戲耳機(jī)普遍喜歡加低頻增益但空間音頻對(duì)音量平衡很敏感低頻過(guò)量會(huì)掩蓋HRTF里的方向?yàn)V波細(xì)節(jié)導(dǎo)致腳步聲定位模糊。調(diào)校時(shí)需要在聽(tīng)著爽和定位準(zhǔn)之間找個(gè)平衡點(diǎn)這個(gè)度只能靠反復(fù)試聽(tīng)和游戲內(nèi)實(shí)測(cè)來(lái)摸。4.3 這筆授權(quán)生意怎么算站在耳機(jī)廠(chǎng)的角度要不要采用這類(lèi)有認(rèn)證背書(shū)的第三方方案本質(zhì)上是一筆成本賬。自研空間音頻算法需要信號(hào)處理團(tuán)隊(duì)、大量的HRTF測(cè)量設(shè)備和反復(fù)的聽(tīng)感測(cè)試周期長(zhǎng)且結(jié)果不確定。外購(gòu)認(rèn)證方案前期投入相對(duì)清晰還能把微軟認(rèn)證直接印在包裝上做賣(mài)點(diǎn)。但這塊市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也足夠激烈。杜比和DTS在PC游戲玩家群體里有非常強(qiáng)的品牌認(rèn)知Windows Sonic免費(fèi)但及格Ceva要想在To B授權(quán)這條路上持續(xù)拿訂單除了認(rèn)證背書(shū)之外還得靠耳機(jī)內(nèi)嵌路線(xiàn)帶來(lái)的低延遲、低功耗這些實(shí)打?qū)嵉募夹g(shù)差異。對(duì)玩家來(lái)說(shuō)最直接的影響就是未來(lái)中端游戲耳機(jī)的起跑線(xiàn)會(huì)被拉高百元價(jià)位也有機(jī)會(huì)體驗(yàn)到真正經(jīng)過(guò)調(diào)校的空間音頻而不是只有個(gè)響的偽虛擬環(huán)繞。5. 普通玩家怎么判斷一副耳機(jī)的空間音頻值不值5.1 看算法來(lái)源比看宣傳詞更靠譜市面上的游戲耳機(jī)宣傳文案普遍愛(ài)寫(xiě)7.1虛擬環(huán)繞3D音效增強(qiáng)但最終決定定位效果的是算法本身的質(zhì)量以及耳機(jī)單元跟算法的配合度。如果你看到一款產(chǎn)品采用了有微軟認(rèn)證背景的空間音頻方案至少可以確認(rèn)它在Windows平臺(tái)上的兼容適配是被系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證過(guò)的這比單純堆參數(shù)要可信。選購(gòu)的時(shí)候也不用被支持杜比全景聲幾個(gè)字沖昏頭。杜比和DTS的授權(quán)模式?jīng)Q定了即便耳機(jī)本身不帶任何特殊硬件裝個(gè)驅(qū)動(dòng)也能解出來(lái)這類(lèi)方案的上限更多取決于耳機(jī)單元的素質(zhì)。真正拉開(kāi)差距的是那些算法和耳機(jī)聲學(xué)一起調(diào)校過(guò)的產(chǎn)品塞進(jìn)了專(zhuān)用DSP芯片和IMU傳感器的型號(hào)體驗(yàn)明顯不一樣。5.2 實(shí)測(cè)自檢的三個(gè)步驟想驗(yàn)證手中的耳機(jī)空間音頻到底行不行不用專(zhuān)業(yè)設(shè)備進(jìn)游戲就能快速測(cè)出來(lái)。先測(cè)水平定位。最好找那種有固定刷新點(diǎn)的靶場(chǎng)或訓(xùn)練模式閉上眼睛走路能清晰分辨左前、左后、右前、右后四個(gè)方向說(shuō)明基礎(chǔ)定位過(guò)關(guān)。再測(cè)高度感。找個(gè)有樓層的場(chǎng)景從樓下聽(tīng)到樓上腳步聲音悶一點(diǎn)有空間間隔感說(shuō)明高度渲染沒(méi)偷懶。最后測(cè)頭部追蹤。開(kāi)著追蹤模式轉(zhuǎn)動(dòng)頭部確認(rèn)聲場(chǎng)是穩(wěn)定釘在原地而不是跟著頭一起轉(zhuǎn)。三個(gè)步驟走完這耳機(jī)的空間音頻實(shí)力基本就有數(shù)了。我在實(shí)際測(cè)試?yán)锏捏w會(huì)是空間音頻這項(xiàng)技術(shù)目前最大的瓶頸反而不是算法而是終端產(chǎn)品對(duì)細(xì)節(jié)的耐心。很多耳機(jī)按下頭部追蹤開(kāi)關(guān)后聲場(chǎng)穩(wěn)定性和延遲控制做得都不差但一開(kāi)游戲里的大量爆炸、槍聲和音樂(lè)動(dòng)態(tài)范圍一上來(lái)音色就開(kāi)始糊。真正做得好的方案應(yīng)該是無(wú)論環(huán)境多吵、混音多復(fù)雜定位信息始終清晰可辨。未來(lái)PC游戲耳機(jī)空間音頻的發(fā)展方向大概率是三件事齊頭并進(jìn)更精細(xì)的HRTF個(gè)性化測(cè)量、頭部追蹤從高端型號(hào)向主流價(jià)位普及以及耳機(jī)端算力的持續(xù)提升。Ceva拿下的這個(gè)微軟認(rèn)證只是把這條賽道往前推了一步真正能走多快還得看后續(xù)集成到具體產(chǎn)品上的表現(xiàn)。