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EV工廠是怎么研發揚聲器的？

發布時間：2021-4-7 10:14:18

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EV工廠是怎么研發揚聲器的？

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

揚聲器設計工程師Sam Feine

FIR濾波器
一旦設置了FIR濾波器，基本上每個FIR卷積都會得到相同的結果
一直很好奇，新生產出來的揚聲器上市之前如何為它們進行調音？在這個過程中會涉及哪些技術？
就真正的調音技術而言，不得不提的就是功能強大的FIR（Finite Impulse Response有限脈沖響應）濾波器。很多人提到“ FIR”就會想到線性相位均衡器，當然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，一旦設置了FIR濾波器，基本上每個FIR卷積都會得到相同的結果。如果制造商推出FIR EQ預設，則意味著將其加載到每個品牌的DSP上結果都是一樣的。
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）濾波器的普遍問題。但在濾波器長度相對較短的情況下，FIR通常無法對低頻產生預期作用。因此，無論如何，都必須在低頻段使用IIR濾波器來進行補充。一些制造商通常會在不同的DSP平臺發布大量IIR預設庫，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建所有這些預設并調整IIR系數，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——內置了不同的IIR定義，并且還可以在不同DSP平臺定義之間進行轉換。”
兼容性
不同的產品線針對不同的用途，跨產品線配置系統比較少見也難做到
在有方向性的中高頻范圍內，FIR的優勢非常強大。當深入到最低頻程時，將揚聲器放在室內空間，則會對頻響產生巨大影響。
費恩補充道：“尤其是在揚聲器進行配對（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行調整，使它們之間具有相似的相位響應，那么情況會好一些。如果是來自不同制造商的揚聲器，而它們在低頻表現截然不同，那就會產生干擾。所以說，制造商會注意這一點，以確保產品線中的多個產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，確保顧客可以跨產品線配置系統。這種情況比較少見，確實很難做到，因為不同的產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，但它們就被設計成為可以互相兼容補充的系統，甚至可用在同一線陣列。不得不承認，他們在塑波方面確實很厲害。”
出廠設置
內置在揚聲器中或作為預設發布的東西
有一個我一直覺得很疑惑的地方就是現場演出調試系統時，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設中構建DSP，則只需一個濾波器來實現所需的整個頻率響應。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。在開發過程中，當我們進行設計、試聽和調試時，通常將傳統的IIR濾波器疊加在“基于實驗室曲線的” FIR之上。我們在調整揚聲器時會使用IIR濾波器，因為它們很容易辨認。你可以查看曲線并確定哪些濾波器在做什么。但是，歸根結底，對于最終產品，我們會將那些手動疊加的IIR直接內置到FIR中，并將它們卷積在一起，得到一個單獨的濾波器。這就是內置在揚聲器中或作為預設發布的東西。”
模擬軟件
它減輕了現場人員的工作量，得到了更好的結果
從某種意義上說，以上這些都是與終端用戶無關的幕后事情。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品在實際中的交互結果。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場部署揚聲器的方式，現在我們可以進入現場直接告訴工人，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。
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，很多時候人們不喜歡自己進行建模，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的應用程序團隊。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行模擬預測。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：制造商就是生產揚聲器的，他們把揚聲器放進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標準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標準軟件，“因為例如，一場演出配置了來自三個制造商的產品，我可以在一個模型中完成模擬和預測，這樣就直觀多了。”
不過對于我來說，使用特定品牌的軟件，進入模擬預測，實際上可以將麥克風放置在虛擬空間中，模擬測量結果并調整測試中的系統，然后將這些濾波器和延時數據推送到真實的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用，你還可以運行一種算法來對每只揚聲器進行優化，以更均勻地覆蓋空間。當我第一次看到別人演示這個技術時，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測軟件，它并沒有你想的那么復雜。而且，當你處于制造商自己的生態系統中時（從網絡系統，到處理器，到功放，再到揚聲器），只需單擊“開始”，所有與網絡連接的處理器都將同步這些參數。
不過，將處理電子設備的系統與預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！）
費恩總結說：“這似乎是當今行業發展的趨勢。它減輕了現場人員的工作量，他們無需做很多深入的工作，還得到了更好的結果。帶著一個無源兩通道揚聲器進入現場，并且必須弄清楚需要使用哪些濾波器，這基本上已經成為過去時。我們不再需要在功放機架中放置電子分頻器，只需旋轉旋鈕，直到聽起來滿意為止。這些工作現在已經由制造商為我們完成，既可以在有源揚聲器內部，也可以在揚聲器預設中。如果你想了解整個系統我們能做的所有非常酷的事情，我們可能要聊一整天。”
他似乎想結束了，我趕忙接過話頭：“我還想聊一聊系統保護。”
“如果你了解驅動揚聲器的知識，那么你可以用一個尺寸合適的放大器進行有效的驅動。一些更高級的應用程序帶有額外的傳感器來跟蹤驅動器的工作，例如，限制電壓峰值，并使用該數據來限制偏移。這些限制器可以很好地保護揚聲器。”
現代揚聲器帶來的變化
我需要一個設計合理的揚聲器，它會保護自己，并且聽起來很棒
聊到這里我發現，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行校準，加上分頻濾波器。”的思路已經過時了，現在PA工程師更多思考的是，“我需要一個設計合理的揚聲器，它會保護自己，并且聽起來很棒。”
現在，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，而不是一直調試系統，加各種濾波器和限幅器來確保系統不會燒。

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