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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   瀏覽次數(shù):
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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。
圖片揚聲器設(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。
圖片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。
圖片從左至右,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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