國際專業(yè)音響設(shè)備技術(shù)進展綜述

劉紫赟+沈勇+申雨晨+薛政

【摘要】從技術(shù)角度對國際專業(yè)音響設(shè)備領(lǐng)域先進技術(shù)進展進行分析，分別從揚聲器系統(tǒng)、傳聲器、調(diào)音臺和功率放大器四個方面總結(jié)并討論專業(yè)音響設(shè)備發(fā)展的總體趨勢和技術(shù)理念。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)音響；技術(shù)趨勢；揚聲器系統(tǒng)；傳聲器；調(diào)音臺；功率放大器

1引言

近幾年，專業(yè)音響設(shè)備呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢。除基本聲學(xué)相關(guān)品質(zhì)得到提升，諸多新技術(shù)的應(yīng)用和集成也為行業(yè)應(yīng)用帶來了一些變化。在此，筆者對專業(yè)音響設(shè)備領(lǐng)域國際先進技術(shù)進展進行分析，分別從揚聲器系統(tǒng)、傳聲器、調(diào)音臺和功率放大器四個方面進行論述，并簡要討論專業(yè)音響設(shè)備發(fā)展的總體趨勢和技術(shù)理念。

2揚聲器系統(tǒng)

2.1揚聲器線陣列

揚聲器線陣列系統(tǒng)是專業(yè)揚聲器系統(tǒng)中最具技術(shù)含金量的一個類別。目前，國際上幾大主要品牌的揚聲器線陣列全尺寸旗艦產(chǎn)品更新頻率呈放緩趨勢，揚聲器線陣列的相關(guān)核心技術(shù)已趨于成熟。但圍繞著揚聲器線陣列衍生出很多令人關(guān)注的新技術(shù)和新產(chǎn)品，因此，揚聲器線陣列技術(shù)仍是專業(yè)音響領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)核心技術(shù)。

聲波導(dǎo)和波陣面控制是揚聲器線陣列的核心技術(shù)，各大廠商基本都持有各自的專利技術(shù)，其中比較有代表性的為L-acoustics的WST技術(shù)和Bose的CADS技術(shù)。

L-acoustics的WST技術(shù)，其核心是DOSC波導(dǎo)管，它將高頻驅(qū)動單元的球形波陣面轉(zhuǎn)換為圓柱狀的同相位波陣面。與其他結(jié)構(gòu)相比，L-acoustic的DOSC波導(dǎo)在整體體積上大大壓縮，其有效輻射率也更高。DOSC波導(dǎo)雖然于多年前提出，但時至今日依然具有先進性。

Bose的CADS（連續(xù)弧形衍射單縫歧管）技術(shù)，可使6個壓縮策動單元實現(xiàn)無干涉聲學(xué)累加，且不同模塊間的衍射單縫具有相等的聲學(xué)間距。若干揚聲器單元交錯排列，并通過一節(jié)聲導(dǎo)管進行連接，聲導(dǎo)管出口呈線性排列，整體構(gòu)成一段線聲源，聲導(dǎo)管間距很小，其引起的干涉效果較弱。

2.2緊湊型

緊湊型揚聲器線陣列是各廠商近期的熱點產(chǎn)品，L-Acoustics 2016年的產(chǎn)品KivaⅡ可憑14kg自重實現(xiàn)138dB聲壓級（自由場，1m，峰值）。

另外，在點聲源音箱產(chǎn)品中，Meyer Sound的MM-4XP可憑1.9kg自重、4英寸的尺寸實現(xiàn)113dB。這類小尺寸緊湊型產(chǎn)品對外觀要求較高的固定安裝場合有很高的實用價值。

2.3指向性控制

聲輻射指向性可控被認(rèn)為是現(xiàn)代專業(yè)音響設(shè)備與傳統(tǒng)音響設(shè)備的主要技術(shù)分界線。指向性控制技術(shù)水平的提升在國際最新一代的產(chǎn)品中有多方面的體現(xiàn)。目前，揚聲器線陣列的幾大品牌均可通過信號處理的手段實現(xiàn)揚聲器線陣列聲輻射指向性的控制，從而在聽眾區(qū)域?qū)崿F(xiàn)均勻覆蓋。值得注意的是，這類產(chǎn)品都會向用戶提供配套的調(diào)試工具軟件（如L-Acoustics的SoundVision，EAW的Resolution，d&b的ArrayCalc等），其中集成了聲場預(yù)測、聲學(xué)仿真等功能，使用指向性控制復(fù)雜算法的產(chǎn)品必定要通過更先進的調(diào)試工具才能發(fā)揮其功能優(yōu)勢。

2.4自適應(yīng)技術(shù)

指向性控制技術(shù)的發(fā)展前沿體現(xiàn)在更加智能化的自適應(yīng)技術(shù)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)對揚聲器線陣列指向性的精確控制，自適應(yīng)功能還可以大大簡化傳統(tǒng)的“場館建模一聲學(xué)仿真一測量調(diào)試”工作流程，每一個工作步驟都可通過計算進行輔助設(shè)計和自動優(yōu)化，降低了設(shè)計調(diào)試人員的工作量。

EAW的Adaptive系列產(chǎn)品為自適應(yīng)與現(xiàn)場測量技術(shù)產(chǎn)品，可通過軟件Resolution2根據(jù)聲重放場所的條件，對波束覆蓋角度和指向性進行自動調(diào)節(jié)。以Adaptive系列產(chǎn)品Anya為例，水平覆蓋角度為70°，垂直覆蓋角度可通過軟件進行調(diào)節(jié)，用戶可將聲重放場所模型和吊掛具體參數(shù)（如陣列間距，吊掛高度等）導(dǎo)人軟件中，通過計算即可自動調(diào)節(jié)音響設(shè)備垂直覆蓋角度，以適應(yīng)現(xiàn)場聲學(xué)覆蓋需求。

2.5物理控制指向性

除了通過信號處理手段控制指向性，還涌現(xiàn)出了物理控制指向性的新思路，通過為揚聲器線陣列裝配各種不同指向性的聲波導(dǎo)模塊以實現(xiàn)垂直和水平指向性的雙路控制，突破了信號處理手段難以控制水平指向性的局限，并且可以獲得更好的聲能量效率。Bose的RoomMatch系列產(chǎn)品配備的聲波導(dǎo)模塊多達42種，同時可為固定安裝提供符合指向性需求的訂制產(chǎn)品（或模塊），此類技術(shù)在高端應(yīng)用中具有較強的競爭力。

3傳聲器

3.1微型傳聲器

微型可穿戴傳聲器技術(shù)水平的提升較為顯著，可穿戴傳聲器在演出中能為演員帶來更大的自由活動范圍，這意味著在更多演出場景下，此類傳聲器可以為觀眾提供更好的拾音效果。

DPA的d：screet系列產(chǎn)品針對各種場景設(shè)計了多種樣式的微型傳聲器，其尺寸可小至0.508cm（0.2英寸），重量可輕達10g，動態(tài)范圍可超過100dB，并且可實現(xiàn)全指向性與超心形指向性。該系列傳聲器配備豐富的配件，演出人員穿戴使用時，從外觀而言可以達到完全隱藏傳聲器的效果。

3.2數(shù)字無線技術(shù)

傳聲器領(lǐng)域的數(shù)字無線技術(shù)已趨于成熟，低延時全數(shù)字編碼傳輸以及自適應(yīng)跳頻技術(shù)將無線傳聲器的通信可靠度提升到了新的水平。

Sennheiser的EvoNfion Wireless D1是適用于舞臺演出的新一代數(shù)字無線傳聲器系統(tǒng)，具有通信可靠、操作便捷、延時較低等特點。該系統(tǒng)使用2.4GHz頻段，最多可兼容15個信道，采用多重傳輸機制，并每秒檢索133次，以快速的自動化頻率管理，為舞臺表演者提供靈活性的同時，穩(wěn)定可靠地傳輸聲信號。此外，D1系統(tǒng)的智能化增益控制技術(shù)可將動態(tài)范圍擴展至145dB。

4調(diào)音臺

4.1自動傳聲器混音

調(diào)音臺產(chǎn)品中，自動傳聲器混音技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用。在多路語音場景下，自動傳聲器混音不僅降低了混音工程師的工作強度，并且可以有效地提升系統(tǒng)信噪比和傳聲增益。

Dan Dugan自動傳聲器混音器可通過對多路傳聲器信號進行分析，快速自動調(diào)整各路傳聲器通道的增益，使得在多路傳聲器同時使用的情況下，降低底噪和梳狀濾波效應(yīng)，提高傳聲增益。類似的還有Studer的Vista x數(shù)字調(diào)音臺集成VistaMix技術(shù)，可進行超過5000個通道的自動混音。

4.2無縫熱備份技術(shù)

數(shù)字調(diào)音臺的安全可靠性也有了明顯的提升，通過系統(tǒng)內(nèi)部的無縫熱備份技術(shù)，使得單機可靠性接近于普通的雙機備份方案。

Digico的SD7數(shù)字調(diào)音臺在冗余備份方面除了配備雙路光纖回路、4路MADI接口和雙路電源模塊之外，還內(nèi)置2套獨立的數(shù)字處理核心系統(tǒng)，其基于FPGA的硬件及操作系統(tǒng)都相互獨立。兩個核心的數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)相互鏡像，從而達到無縫切換，以此實現(xiàn)單機內(nèi)部的熱備份。

Studer的Vista X數(shù)字調(diào)音臺在操作界面應(yīng)用QuadStar技術(shù)，通過使用4個處理器提供航空標(biāo)準(zhǔn)的冗余度，在其基于CPU的核心系統(tǒng)中含有2套獨立的DSP核心，可進行瞬時切換。

5功率放大器

功率放大器產(chǎn)品的功率上限不斷提升，整機瞬時功率可達20 kW（LAB.GRUPPEN的D SERIES 200：4L）。此外，可配置功率放大器也值得關(guān)注。該類功率放大器可靈活地進行相關(guān)配置，從而能夠適應(yīng)各種應(yīng)用場景下的不同需求。

Bose的PowerMatch系列專業(yè)功率放大器可進行功率分配的配置，以其PM 8500型號為例，含有8個獨立放大器通道，可通過四種配置模式（單通道模式、電壓橋接模式、電流共享模式、4通道橋接模式）配置，將合計4 kW額定功率分配到2～8個通道上。

6結(jié)語

綜合以上對近期國際主流產(chǎn)品的研究，總體上可將專業(yè)音響設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)趨勢歸納為如下四個方面：線陣列、緊湊型、指向性控制以及模塊化，這些技術(shù)以相互結(jié)合的形式應(yīng)用于產(chǎn)品之中。而這些新的技術(shù)應(yīng)用正抓住了實際應(yīng)用中的痛點，專業(yè)音響設(shè)備的易用性、小型化和可靠性皆為了保證演出音響效果呈現(xiàn)的關(guān)鍵需求。在新技術(shù)驅(qū)動下，專業(yè)音響設(shè)備也呈現(xiàn)出配置更加靈活、設(shè)計難度低、易于調(diào)試和操作的趨勢，這些變化趨勢也反映了專業(yè)音響領(lǐng)域市場的熱點。