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EV工廠是怎么研發(fā)揚聲器的？

發(fā)布時間：2021-4-7 10:14:18

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EV工廠是怎么研發(fā)揚聲器的？

一直好奇工廠是怎么研發(fā)揚聲器的，出廠前要經(jīng)歷哪些步驟？
今天，探廠記錄來了！我們一起來看看EV工廠設(shè)計師眼中的揚聲器發(fā)展趨勢！山姆·費恩（Sam Feine）是一位揚聲器設(shè)計工程師，曾與多家主流的專業(yè)揚聲器制造商以及音頻公司合作。最近我們討論了現(xiàn)代揚聲器開發(fā)工作流程中的一些工作內(nèi)容和趨勢。

揚聲器設(shè)計工程師Sam Feine

FIR濾波器
一旦設(shè)置了FIR濾波器，基本上每個FIR卷積都會得到相同的結(jié)果
一直很好奇，新生產(chǎn)出來的揚聲器上市之前如何為它們進(jìn)行調(diào)音？在這個過程中會涉及哪些技術(shù)？
就真正的調(diào)音技術(shù)而言，不得不提的就是功能強大的FIR（Finite Impulse Response有限脈沖響應(yīng)）濾波器。很多人提到“ FIR”就會想到線性相位均衡器，當(dāng)然FIR能做到線性相位均衡，但不僅僅是這些。
費恩解釋說：“FIR強大的原因之一是，一旦設(shè)置了FIR濾波器，基本上每個FIR卷積都會得到相同的結(jié)果。如果制造商推出FIR EQ預(yù)設(shè)，則意味著將其加載到每個品牌的DSP上結(jié)果都是一樣的。
而不同制造商對Q的含義有不同的定義，這是IIR（Infinite Impulse Response無限脈沖響應(yīng)）濾波器的普遍問題。但在濾波器長度相對較短的情況下，F(xiàn)IR通常無法對低頻產(chǎn)生預(yù)期作用。因此，無論如何，都必須在低頻段使用IIR濾波器來進(jìn)行補充。一些制造商通常會在不同的DSP平臺發(fā)布大量IIR預(yù)設(shè)庫，因為平臺之間的濾波形狀略有不同。在不同的軟件平臺中創(chuàng)建所有這些預(yù)設(shè)并調(diào)整IIR系數(shù)，以使其在平臺之間匹配是一項繁重的工作，非常耗時耗力。有一些軟件可以使這一過程變得更輕松——Eclipse Audio FIR Designer軟件很棒，我強烈推薦它——內(nèi)置了不同的IIR定義，并且還可以在不同DSP平臺定義之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。”
兼容性
不同的產(chǎn)品線針對不同的用途，跨產(chǎn)品線配置系統(tǒng)比較少見也難做到
在有方向性的中高頻范圍內(nèi)，F(xiàn)IR的優(yōu)勢非常強大。當(dāng)深入到最低頻程時，將揚聲器放在室內(nèi)空間，則會對頻響產(chǎn)生巨大影響。
費恩補充道：“尤其是在揚聲器進(jìn)行配對（立體聲或與超低頻）時，對它們影響更大。如果對這些揚聲器進(jìn)行調(diào)整，使它們之間具有相似的相位響應(yīng)，那么情況會好一些。如果是來自不同制造商的揚聲器，而它們在低頻表現(xiàn)截然不同，那就會產(chǎn)生干擾。所以說，制造商會注意這一點，以確保產(chǎn)品線中的多個產(chǎn)品之間的兼容性更高。”
“還有一些制造商會花費多年時間嘗試突破，確保顧客可以跨產(chǎn)品線配置系統(tǒng)。這種情況比較少見，確實很難做到，因為不同的產(chǎn)品線可能針對不同的用途。不過也有成功的例子，比如說Adamson旗艦E系列針對的是大型的戶外演出，而S系列要緊湊得多，但它們就被設(shè)計成為可以互相兼容補充的系統(tǒng)，甚至可用在同一線陣列。不得不承認(rèn)，他們在塑波方面確實很厲害。”
出廠設(shè)置
內(nèi)置在揚聲器中或作為預(yù)設(shè)發(fā)布的東西
有一個我一直覺得很疑惑的地方就是現(xiàn)場演出調(diào)試系統(tǒng)時，可以放入兩個、三個、四個濾波器。但是，如果要在揚聲器或功放預(yù)設(shè)中構(gòu)建DSP，則只需一個濾波器來實現(xiàn)所需的整個頻率響應(yīng)。這是什么原理呢？
費恩告訴我：“制造商能夠做到這一點非常強大。在開發(fā)過程中，當(dāng)我們進(jìn)行設(shè)計、試聽和調(diào)試時，通常將傳統(tǒng)的IIR濾波器疊加在“基于實驗室曲線的” FIR之上。我們在調(diào)整揚聲器時會使用IIR濾波器，因為它們很容易辨認(rèn)。你可以查看曲線并確定哪些濾波器在做什么。但是，歸根結(jié)底，對于最終產(chǎn)品，我們會將那些手動疊加的IIR直接內(nèi)置到FIR中，并將它們卷積在一起，得到一個單獨的濾波器。這就是內(nèi)置在揚聲器中或作為預(yù)設(shè)發(fā)布的東西。”
模擬軟件
它減輕了現(xiàn)場人員的工作量，得到了更好的結(jié)果
從某種意義上說，以上這些都是與終端用戶無關(guān)的幕后事情。不過制造商確實向客戶提供了其他工具，例如模擬軟件。它可能是獨立的模擬程序，也可能是需要在第三方模擬程序中使用的庫文件。無論哪種方式，都可以使用戶查看產(chǎn)品在實際中的交互結(jié)果。相比以前，這不再是一件奢侈的事情。

Adamson 聲場模擬軟件Blueprint AV工作界面
現(xiàn)在幾乎所有的主流制造商都提供某種形式的模擬工具，這確實改變了我們現(xiàn)場部署揚聲器的方式，現(xiàn)在我們可以進(jìn)入現(xiàn)場直接告訴工人，這是吊掛高度，這是傾斜角度，如果揚聲器安裝正確，只需期待它們的出色表現(xiàn)。
費恩也表示贊同：“廠商提供的新工具非常精確，而且通常易于使用。不得不承認(rèn)，很多時候人們不喜歡自己進(jìn)行建模，但是你可以咨詢主流制造商并與他們討論。與我合作的制造商都有相應(yīng)的應(yīng)用程序團隊。他們可以為你的場地推薦揚聲器，有時他們還會幫你將所有揚聲器都放入場地進(jìn)行模擬預(yù)測。每個制造商在處理方式上都各有不同，但確實很有幫助。”
不過很多人沒有意識到這一點——他們的思維慣性會告訴自己：制造商就是生產(chǎn)揚聲器的，他們把揚聲器放進(jìn)箱子然后運送給你就完事了。往往忽略了他們也可以為你的項目提供支持，并幫助你找出最好的部署方式。
不過說到第三方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬軟件與制造商特定模擬軟件時，費恩表示自己喜歡行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件，“因為例如，一場演出配置了來自三個制造商的產(chǎn)品，我可以在一個模型中完成模擬和預(yù)測，這樣就直觀多了。”
不過對于我來說，使用特定品牌的軟件，進(jìn)入模擬預(yù)測，實際上可以將麥克風(fēng)放置在虛擬空間中，模擬測量結(jié)果并調(diào)整測試中的系統(tǒng)，然后將這些濾波器和延時數(shù)據(jù)推送到真實的DSP上，這一點真的很棒。

從左至右，山姆·費恩（Sam Feine）邁克爾·里德（Michael Reed）和技術(shù)編輯邁克爾·勞倫斯（Michael Lawrence）在紐約“音頻聚會”上
除此之外，對于某些更高級的應(yīng)用，你還可以運行一種算法來對每只揚聲器進(jìn)行優(yōu)化，以更均勻地覆蓋空間。當(dāng)我第一次看到別人演示這個技術(shù)時，心里想的是：“這真是太高級了，我可能這輩子也弄不清楚這些原理。”
但事實是，如果你有一個很好的模擬預(yù)測軟件，它并沒有你想的那么復(fù)雜。而且，當(dāng)你處于制造商自己的生態(tài)系統(tǒng)中時（從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，到處理器，到功放，再到揚聲器），只需單擊“開始”，所有與網(wǎng)絡(luò)連接的處理器都將同步這些參數(shù)。
不過，將處理電子設(shè)備的系統(tǒng)與預(yù)測軟件以及揚聲器本身集成綁定在一起，通常意味著你被限定在同一制造商那里購買電子設(shè)備和揚聲器。這可能會有點貴（不過帶來的便利真是太值了！）
費恩總結(jié)說：“這似乎是當(dāng)今行業(yè)發(fā)展的趨勢。它減輕了現(xiàn)場人員的工作量，他們無需做很多深入的工作，還得到了更好的結(jié)果。帶著一個無源兩通道揚聲器進(jìn)入現(xiàn)場，并且必須弄清楚需要使用哪些濾波器，這基本上已經(jīng)成為過去時。我們不再需要在功放機架中放置電子分頻器，只需旋轉(zhuǎn)旋鈕，直到聽起來滿意為止。這些工作現(xiàn)在已經(jīng)由制造商為我們完成，既可以在有源揚聲器內(nèi)部，也可以在揚聲器預(yù)設(shè)中。如果你想了解整個系統(tǒng)我們能做的所有非?？岬氖虑?，我們可能要聊一整天。”
他似乎想結(jié)束了，我趕忙接過話頭：“我還想聊一聊系統(tǒng)保護(hù)。”
“如果你了解驅(qū)動揚聲器的知識，那么你可以用一個尺寸合適的放大器進(jìn)行有效的驅(qū)動。一些更高級的應(yīng)用程序帶有額外的傳感器來跟蹤驅(qū)動器的工作，例如，限制電壓峰值，并使用該數(shù)據(jù)來限制偏移。這些限制器可以很好地保護(hù)揚聲器。”
現(xiàn)代揚聲器帶來的變化
我需要一個設(shè)計合理的揚聲器，它會保護(hù)自己，并且聽起來很棒
聊到這里我發(fā)現(xiàn)，我們正在脫離以前的工作模式，即“我必須給這個雙通道揚聲器進(jìn)行校準(zhǔn)，加上分頻濾波器。”的思路已經(jīng)過時了，現(xiàn)在PA工程師更多思考的是，“我需要一個設(shè)計合理的揚聲器，它會保護(hù)自己，并且聽起來很棒。”
現(xiàn)在，我們只需討論它如何與其他揚聲器相互作用，如何與空間相互作用以及如何獲得所需的覆蓋范圍。而且，我們可以花更多的時間在演出上，而不是一直調(diào)試系統(tǒng)，加各種濾波器和限幅器來確保系統(tǒng)不會燒。

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