Исследование возможностей ИИ в области расширения низких частот и уменьшения искажения в динамиках (Исследовательский центр Samsung в Америке, SRA)

Самым читаемым докладом конференции стал доклад SRA «Применение искусственного интеллекта для нелинейного управления динамиками». В работе рассматриваются способы контроля диафрагмы динамика и уменьшения искажений звука посредством использования нейронной сети, которая позволяет сопоставлять смещение диафрагмы динамика с входным напряжением. Метод обеспечивает линеаризацию и точное управление динамиком при увеличении громкости и расширении диапазона низких частот.

Разработка метода одновременного измерения параметров нескольких динамиков (SRA)

Вторая работа SRA, вошедшая в десятку лучших —  «Деконволюция пространственного импульсного отклика при одновременном возбуждении динамиков». В работе представлен метод, позволяющий измерять параметры нескольких динамиков в пространстве одновременно, сокращая время измерения по сравнению с типичными иммерсивными аудиосистемами в десять раз.

Традиционная пространственная эквализация включает в себя возбуждение каждого динамика по очереди и деконволюцию пространственного отклика из записи. С увеличением количества динамиков и их расположений в пространстве, время измерения также увеличивается. SRA представила быстрый метод деконволюции импульсного отклика после одновременного возбуждения всех динамиков.

Оптимизация интеграции аудиосистем в тонкие телевизоры (SRA)

Одна из главных тенденций последних лет – уменьшение толщины корпусов ТВ. Чтобы преодолеть физические ограничения развития аудиотехнологий в тонких телевизорах, SRA подготовила работу «Рекомендации по разработке акустических преобразователей для тонких телевизоров».

Обусловленный отраслевыми тенденциями тонкий форм-фактор телевизора ограничивает возможности физических характеристик любого акустического преобразователя. Современные DSP (цифровые сигнальные процессоры) и усилители позволяют максимально эффективно использовать преобразователи и сохранять качество звука, но для очень тонких корпусов телевизоров таких технологий недостаточно. В работе SRA анализируются описанные физические ограничения и предлагается новая компоновка преобразователей с подвижной катушкой для применения в сверхтонких устройствах.

Лучший аудиокодек для HDR10 + (SRA)

Пока мир вступает в эру HDR10 +, SRA исследует предпочтительные для этой технологии аудиокодеки. Аудиолаборатория SRA представила доклад «Требования к битрейту аудиокодека для стереофонических, объемных и иммерсивных форматов». В работе доказывается, что кодек Opus является отличным выбором для HDR10 +. Команда провела три тестирования закодированного посредством Opus стерео, 5.1 и 7.1.4-канального контента, взятого из музыкальных, кинематографических файлов и файлов Европейского вещательного союза, закодированных с битрейтом 32, 48 и 64 кбит / с на канал. Так как инкапсуляция Opus в Ogg не поддерживает стереофоническое звучание при использовании 7.1.4 каналов, в работе предлагается новая стереофоническая схема для контента 7.1.4 в Opus с совместным стереокодированием. Результаты исследования показывают, что для чёткого стереозвучания требуется скорость передачи 64 кбит/с на канал или выше, однако 48 кбит/с на канал может быть достаточно для аудиоформатов 5.1 и 7.1.4.

Разработка 3D-аудиокодека на основе ИИ для эффекта полного погружения при просмотре OTT-контента (Центр передовых исследований и разработок Samsung, SR)

Поскольку люди все меньше смотрят традиционные телепрограммы и фильмы в кинотеатрах, отдавая предпочтение ОТТ-сервисам, работа Samsung Research «Иммерсивный аудиокодек AI 3D на основе адаптивного к контенту динамического микширования» посвящена новому трехмерному иммерсивному аудиокодеку, который может поддерживать различные пространственные аудиоформаты для использования с разными конфигурациями аудиосистем, доступных для домашнего использования с OTT-сервисами.

В отличие от традиционных технологий, которые используют фиксированный профиль микширования вне зависимости от типа и характеристик контента, Samsung Research предлагает решение, которое по-разному применяет определенный профиль микширования путем динамической классификации звуковых сцен и анализа характеристик пространственного распределения звука с использованием ИИ. Исследования показали, что предложенный метод может обеспечить лучший эффект погружения при просмотре OTT-контента, по сравнению с традиционным.

Audio Engineering Society (AES) – международное профессиональное ообщество аудиоинженеров и организация по стандартизации в области звуковой техники и технологий. Штаб-квартира AES расположена в Нью-Йорке, США. AES является организатором самой престижной международной научной конференции в области аудиотехнологий и аудиоинженерии.

1. Технология Quantum Mini LED передает мельчайшие детали и текстуры

Изображение на экране должно сменяться молниеносно, чтобы вы не упустили ни одного кадра в динамичной сцене нового блокбастера – именно поэтому телевизоры QLED 8K 2021 года оснащены технологией Quantum Mini LED.¹

Запатентованная технология микрослоев Samsung Electronics передает изображения более ярко и точно. Используемые светодиоды в 40 раз меньше традиционных, небольшой размер и короткое оптическое расстояние позволяют совместить локальное затемнение и ультратонкий дизайн. Это обеспечивает точное отображение деталей без размытия, все нюансы фильма четко отображаются, включая оттенок кожи главного героя или даже капли пота.

2. Технология Quantum Matrix обеспечивает высокую четкость изображения даже в самых затемненных сценах

Детализированные черные цвета и высокая контрастность имеют ключевое значение для передачи реалистичных ночных сцен. Технология локального затемнения Quantum Matrix от Samsung обеспечивает высокий контраст между темными и светлыми областями на экране.

Quantum Matrix увеличивает количество градаций яркости каждого светодиода с 10 до 12 бит, в результате чего доступно 4096 уровней яркости экрана, что в четыре раза больше² , чем у обычных телевизоров. Благодаря значительному улучшению локального распределения энергии технология позволяет сделать темные участки еще темнее, а яркие участки – светлее, за счет возможности перераспределить оставшуюся энергию в зоны, где требуется более высокая яркость.

3. Наслаждайтесь классикой в максимально высоком разрешением благодаря процессору Neo Quantum

Качество изображения классических фильмов традиционно ниже, чем в современных.  Процессор Neo Quantum использует работающую в режиме реального времени нейронную сеть для анализа входящего контента по различным каналам. В частности, учитывается исходное изображение, анализируются границы объектов и фоновый шум, что позволяет определить оптимальную нейронную сеть для апскейлинга этого контента. Поскольку каждая из 16 доступных моделей нейронных сетей специализируется на отдельной категории контента, качество масштабирования значительно улучшается в сравнении с тем же процессом, осуществляемым одной единственной нейронной сетью. Таким образом, процессор значительно дорабатывает и улучшает качество изображения даже в фильмах, изначально вышедших в более низком разрешении.

4. Погрузитесь в абсолютный звук с первым в мире 11.1.4-канальным саундбаром Dolby Atmos

По-настоящему кинематографичный просмотр невозможен без звуковой системы, способной создать действительно захватывающий звук. Учитывая растущее число пользователей, которые любят смотреть фильмы дома, повышается и потребность в звуковых системах премиум-класса, способных реалистично передать звук дождя или рев двигателей самолета.

В кинотеатре иммерсивный звук создается благодаря высокопроизводительным динамикам, заполняющим стены и потолок; часто для создания такого звука используется до 400 динамиков. Саундбар Samsung HW-Q950A создает трёхмерное звучание без необходимости устанавливать дополнительные колонки благодаря 11,1,4-канальным динамикам и технологии Dolby Atmos.

5. Телевизор и саундбар, идеально сочетающиеся друг с другом благодаря технологии Q-Symphony

Обычно при подключении саундбара к ТВ аудио автоматически воспроизводится только на звуковой панели, при этом может возникать рассинхронизация звука и изображения. Технология Samsung Q-Symphony решает эту проблему: звук воспроизводится не только через саундбар, но и через динамики телевизора, что создает еще более реалистичный эффект и богатое звуковое окружение.

¹ По сравнению со светодиодными модулями в телевизорах Samsung UHD 2020 года, высота каждого светодиода Quantum Mini LED в моделях Neo QLED 8K 2021 года в сорок раз меньше

² 10-битный режим: 210 = 1 024 доступных уровня; 12-битный режим: 212 = 4 096 уровня.

HW-Q950T – это устройство, которое воплощает лучшие аудиоинновации для домашнего использования. Отмеченная премией CES 2020 Innovation Award, модель обладает 9.1.4-канальным звуком – это максимальное число каналов, которое доступно для современных домашних кинотеатров в одном устройстве. HW-Q950T оснащена двумя беспроводными задними динамиками, а также динамиками, расширяющими звуковое поле слева и справа, в дополнение к 7.1.4-канальной системе. Благодаря этому при просмотре ТВ движение на экране передается более реалистично, и пользователь получает ощущение полного погружения в контент.

Новые модели HW-Q950T и HW-Q900T поддерживают стандарт Dolby Atmos®, который создает объёмный живой звук, а также технологию многоканального аудио DTS: X от DTS. Протокол eARC позволяет насладиться насыщенным и качественным звучанием Dolby TrueHD.

HW-Q950T

Пользователи могут расширить иммерсивные возможности устройств еще больше, подключив их к QLED-телевизорам Samsung 2020 года. Технология Q-Symphony синхронизирует объемный звук телевизора и саундбара, создавая невероятную синергию.

Новинки также отличаются обновленным дизайном. Высота обеих моделей была уменьшена с 83 мм до 69,5 мм, по сравнению с версиями 2019 года, для еще более безупречного сочетания с телевизорами. Саундбары обтянуты текстилем от датского бренда Kvadrat, что добавляет им визуальной элегантности и обеспечивает максимальное проникновение звука.

HW-Q900T

Обе модели саундбаров поддерживают приложение SmartThings. Пользователи могут управлять с его помощью любимыми сервисами для стриминга музыки, такими как Spotify и TuneIn. Любимые треки можно включить одним прикосновением с функцией Tap Sound, которая позволяет передавать музыку со смартфона прямо на саундбар.

Все звуковые панели разрабатываются в Samsung Audio Lab в Валенсии, штат Калифорния. В сотрудничестве с этой исследовательской лабораторией Samsung выпускает инновационные устройства, которые способны создавать многомерный, объемный звук, ранее доступный только в кинотеатрах.

Так, уникальная технология Q-Symphony позволяет одновременно работать динамикам телевизора и саундбара. Способность создавать насыщенный, захватывающий звук с использованием телевизионных колонок и саундбара была отмечена наградой Best of Innovation на выставке CES 2020.

Идеальная гармония – ключевой элемент Q-Symphony

До недавнего времени одновременное использование обычных телевизионных колонок и звуковых панелей могло приводить к нарушению синхронизации звука саундбара и сцен на ТВ-экране, поэтому при использовании саундбара динамики ТВ автоматически выключались. Однако топовая линейка QLED 8К Samsung 2020 года оснащена 6 динамиками по бокам и сверху ТВ, что заставляет по-новому взглянуть на необходимость использовать звук телевизора вместе с саундбаром²

Идея Q-Symphony началась со стремления обеспечить более качественный объемный звук, используя разнонаправленные динамики телевизора в сочетании со звуковой панелью. Чтобы воплотить это инновационное решение в жизнь, звуки из динамиков ТВ и саундбара должны были синхронизироваться по времени и громкости.

В новых моделях роли всех динамиков четко разграничены, чтобы аудио стало более гармоничным. В то время как звуковая панель воспроизводит основные звуки, такие как голоса людей, верхние динамики отвечают за фоновые эффекты. Таким образом, устройства не создают помехи, обеспечивая объемное, насыщенное звучание.

Звуковая панель высшего класса

Сегодня важным элементом домашнего кинотеатра стала 9.1.4-канальная аудиосистема, которая обычно состоит из 14 колонок. Тем не менее, звуковая панель HW-Q950T из серии Q 2020 года обеспечивает необходимое качество звука всего с четырьмя колонками.

После того, как в 1990-х годах получили распространение домашние кинотеатры, пользователи получили возможность слушать объемный звук, который направлен к ним со всех сторон: не только слева и справа, но также спереди и сзади. А в 2014 году на рынке появилась технология Dolby ATMOS для 3D-аудио, поступающего также сверху и снизу.

Высококлассный объемный звук от Samsung не был создан в одночасье. В 2016 году компания выпустила саундбар HW-K950, четыре колонки которого обеспечивали 5.1.4-канальное аудио. Инженеры не остановились на достигнутом, представив в 2019 году модель саундбара HW-Q90R –  7.1.4-канальную звуковую панель с тыловыми колонками для иммерсивного звука.

В 2020 году Samsung сделала еще один шаг вперед, представив HW-Q950T – 9.1.4-канальный саундбар, оснащенный двумя дополнительными каналами окружающего звука.

Динамический звук со всех сторон

9.1.4-канальная модель HW-Q950T – очередной этап этой эволюции. Она получила два канала окружающего звука, которые передают его под углом 60° в двух направлениях. Для обеспечения более полного звучания, правый и левый динамики располагаются прямо по краям саундбара. Кроме того, в них были интегрированы два дополнительных динамика, расположенных под углом, оптимизированным для объемного звучания.

Благодаря этим динамикам, пользователи слышат звук, исходящий под множеством углов. Этот эффект придает дополнительную реалистичность происходящему на экране, гарантируя иммерсивный опыт просмотра фильмов и музыкальных выступлений.

Максимальные впечатления от прослушивания

Перед тем, как поступить в продажу, все саундбары Samsung проходят финальную настройку в Samsung Audio Lab в Валенсии, штат Калифорния. Опыт экспертов Samsung Audio Lab хорошо известен в отрасли: три доклада специалистов лаборатории вошли в десятку лучших научных работ по версии Общества аудиоинженеров на международной конференции AES 2019. Аналогичным образом Samsung работает над оптимизацией восприятия аудио пользователями, применяя инновационные технологии в линейке саундбаров.

1 По данным международной исследовательской компании FutureSource, Samsung удерживает первое место в мире по доле рынка звуковых панелей с 2014 года (когда саундбары официально вошли в рейтинг) до 2019 года
2 Технология Q-Symphony доступна на моделях Q80 и выше (от 55”)

Подобно тому, как телевизоры Samsung занимают первое место в мире на протяжении 14 лет подряд, саундбары компании также лидируют на международном рынке звуковых панелей. Samsung удерживает первое место в индустрии саундбаров с тех пор, как исследовательская компания Futuresource Consulting начала официально отслеживать состояние отрасли в 2014 году. Согласно данным, Samsung занимает первое место с долей рынка по объему выручки 21.8% и 16.5% по общему объему продаж отрасли в 2019 году.

Все саундбары и аудиотехнологии Samsung проходят тщательную настройку в лаборатории звука Samsung Audio Lab в Валенсии, штат Калифорния. Благодаря усердной работе калифорнийских аудиоинженеров, серия Q из премиальной линейки саундбаров 2019 года обеспечивает звучание высочайшего качества, которое было отмечено авторитетными американскими и европейскими IT СМИ.

Samsung планирует укреплять свои позиции на рынке звуковых панелей за счет развития общей экосистемы телевизоров и саундбаров. Модели QLED 2020 года, получившие новые запатентованные технологии искусственного интеллекта для улучшенного качество звука и изображения, устанавливают новые стандарты для системы домашних развлечений. Благодаря функции Q-Symphony динамики телевизора в сочетании с динамиками саундбара работают как единое целое, чтобы обеспечить по-настоящему иммерсивное и мощное звучание. Технология была удостоена награды CES 2020 Best of Innovation и доступна на линейках саундбаров Samsung старше Q60T и некоторых QLED телевизорах (старше Q80T).

Алан Девантье  (Allan Devantier), руководитель аудиолаборатории, Samsung Research America

Девантье  пришел в Samsung в октябре 2013 года. К январю 2014 года Samsung оборудовала лабораторные помещения и наняла четырех инженеров, а к октябрю того же года штат сотрудников вырос до 10 человек, и аудиолаборатория начала свою полноценную работу. К этому моменту лаборатория была готова приступить к реализации своей миссии «сделать аудиотехнологии Samsung лучшими во всей индустрии».

«Первым продуктом, над которым мы работали, была портативная колонка Radiant 360. Фактически, она стала первой портативной системой на массовом рынке, способной распространять звук на 360 градусов, – вспоминает Девантье. – Тогда мы были новаторами в отрасли. Сейчас подобные всенаправленные колонки стали весьма популярными на рынке».

Эволюционные изменения 

Сегодня в лаборатории Samsung Audio Lab работает более 20 человек с совокупным опытом работы в области аудиотехнологий более 300 лет. Одиннадцать членов команды имеют степень магистра или доктора наук, при этом восемь инженеров являются музыкантами, которые продолжают играть в группах. Лаборатория также активно сотрудничает со специалистами аудиотехнологий Samsung в Корее.

«В нашей работе огромная роль отводится изучению того, как люди слушают, – поясняет Девантье. – Кроме этого, мы уделяем внимание среде прослушивания – низкочастотным и высокочастотным динамикам (сабвуферам и твитерам), усилителям и цифровым сигнальным процессорам (DSP)». Из лаборатории налажен регулярный постоянный поток важных технологических решений. Некоторые из которых получают высокую оценку авторитетных отраслевых изданий. Лаборатория Samsung Audio Lab также вносит значительный вклад в создание качественного телевизионного звука.

Решение Q-Symphony, анонсированное на выставке CES в этом году, позволяет телевизору с саундбаром создавать объемный звук, который точно воспроизводит пространственное ощущение звукового поля в том виде, в котором оно было задумано авторами произведения. По словам Девантье, решение Q-Symphony «использует фронтальные динамики телевизора для улучшения объемного звучания и создания эффекта погружения».

Стремясь усовершенствовать технологию саундбаров, которые позволяют воспроизводить звук в жестко заданных направлениях, лаборатория разработала телевизоры, оснащенные динамиками не только снизу и по бокам от экрана, но также в верхнем левом и правом углах. Технология OTS (Object Tracking Sound) опирается на алгоритмы глубинного обучения, способные распознавать тип контента на экране, и воспроизводит соответствующий многоканальный звук. Таким образом, пользователи могут наслаждаться реалистичным объемным звуком, который специально адаптирован к тому, что происходит в данный момент на экране.

Будущее аудиотехнологий  

Развитие технологий искусственного интеллекта приведет к трансформации аудиоиндустрии, и Samsung готовится к грядущим изменениям. Рассуждая об этом, Девантье сказал: «Я думаю, мы сможем использовать искусственный интеллект, чтобы сделать наши динамики совершеннее, чтобы они обеспечивали еще более выраженный бас и еще меньше искажений. С помощью технологий искусственного интеллекта мы сможем облагородить звучание старых записей и адаптировать нашу акустику к различным окружениям и условиям прослушивания».

Еще один сценарий, при котором искусственный интеллект расширяет возможности будущих решений, – это использование таких функций, как адаптивное ускорение видео (Adaptive Video Acceleration, AVA). С функцией Samsung AVA телевизор способен распознавать условия аудиовизуального пространства и воспроизводить звук, оптимизированный не только с учетом контента, который отображается на экране, но и с учетом того пространства, в котором находится устройство. В 2020 году датчики, установленные в QLED телевизорах Samsung, позволят оптимизировать просмотр даже в помещениях с высоким уровнем шума.

Размышляя о будущем, Девантье отмечает – «Возможно, однажды мы разработаем динамик, который не только будет обладать великолепным, мощным звуком, но и будет почти невидим».

Samsung Electronics объявляет о запуске в России двух новых моделей саундбаров серии Q с поддержкой технологии Samsung Acoustic Beam и функцией адаптивного звука Adaptive Sound. Созданные в рамках коллаборации Samsung Audio Lab и Harman Kardon smart-саундбары HW-Q70R и HW-Q60R предоставляют пользователям домашних кинотеатров объемный звук с эффектом полного погружения.

Саундбар HW-Q60R представлен в официальном онлайн-магазине Samsung, салонах компании, а также магазинах партнеров по рекомендованной розничной цене 29 990 рублей. Модель HW-Q70R будет доступна в июне, рекомендованная розничная цена – 46 990 рублей.

Новые саундбары поддерживают технологию Adaptive Sound, которая позволяет анализировать воспроизводимый на телевизоре контент и оптимизировать настройки для каждой сцены, обеспечивая идеальное звучание. Кроме того, модели HW-Q70R и HW-Q60R автоматически активируют режим Adaptive Sound при подключении к QLED телевизорам Samsung 2019 года со включенной функцией искусственного интеллекта.

Благодаря технологии Adaptive Sound, которая способна распознавать звук и оптимизировать его для каждой сцены, пользователи могут наслаждаться еще более реалистичным звучанием, независимо от жанра видео. Новые саундбары серии Q отличаются высоким качеством звука, которое было улучшено экспертами в области акустики. Устройства имеют привлекательный дизайн, отлично гармонирующий с интерьером в доме, и станут прекрасным дополнением для QLED-телевизоров Samsung.

В саундбарах HW-Q70R и HW-Q60R также применяется фирменная технология Samsung Acoustic Beam, которая использует множество отверстий в корпусе колонки для создания более динамичной панорамной звуковой сцены. Это позволяет наполнить каждый угол в комнате насыщенным звуком.

Для более полной и удобной интеграции саундбаров в жизнь потребителей в новых моделях серии Q реализована поддержка Bluetooth, благодаря чему пользователи смогут наслаждаться высококачественным звуком при воспроизведении музыки со своих смартфонов.

Кроме того, саундбар HW-Q70R поддерживает технологии Dolby Atmos и DTS:X, которые ранее была доступна только в премиальных саундбарах Samsung, таких как HW-K950 или HW-N950. С появлением HW-Q70R потребители смогут наслаждаться захватывающим объемным звучанием и звуковыми эффектами при просмотре фильмов дома.

Помимо поддержки технологий Dolby Atmos и DTS:X, модель HW-Q70R отличается изящным форм-фактором и имеет высоту всего 59 мм, благодаря чему она еще лучше сочетается с QLED-телевизорами.

Фотографии саундбаров в высоком качестве доступны по ссылке.