为扬声器系统量身订做“近视眼镜”

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平板显示器从1996年起极速发展,2007年底,LCD电视销售数目首次超过CRT电视。随着制造良率以及分辨率的提高,市场开始从中尺寸往超大尺寸的平板电视发展。与此同时,平板显示器也跨足手持装置如手机及平板电脑,在在提供了消费者极致的视觉享受。

消费者的眼睛得到了满足,然而,让生命有更多惊喜的接收器──耳朵却被遗忘了。音频技术的发展比起显示技术仍然停留在原始阶段。从1861年第一个扬声器问世,一直到1930年代,扬声器制造商才开始采用带通滤波器搭配多个扬声器系统,试着提高整体扬声器系统音量以及更平坦的频率响应。此后,扬声器制造商开始设计复杂的模拟滤波电路,以期达到完美的扬声器系统频率响应。计算机问世之后,数字计算使得许多数字滤波器变得可能,一些音频信号处理公司开始与个人计算机结合,使用有限频带的数字均衡器调整扬声器的频率响应,并透过对不同频率的信号的增强,产生摇滚、爵士、剧院等等的不同模式。这是相当早期的音频数字信号处理。

传统的高传真音响品牌商一直不愿意在他们的音响系统上使用数字信号处理,他们鄙弃一切数字相关的技术,认为唯有纯粹模拟才能带来完美音色。一般而言,数字滤波器确实会导致一些模拟滤波器所没有的失真,特别是高阶数字滤波器带来的响声(ringing与pre-ringing)。除了杜比、DTS等必要的编解码技术,传统高传真音响品牌商不愿意使用任何音频信号处理技术。然而随着iPod docking与条型音箱的兴起,音响产业开始往消费性电子产业靠近,纯粹高传真音响产业逐渐萎缩,愈来愈多的高传真音响品牌希望藉由他们的品牌力量,进军大众市场。英国顶级高传真音响品牌──B&W推出的高阶iPod docking──齐柏林飞船(Zeppelin)与高阶条型音箱──Panorama可作为代表作。这可视为新一代的音频产业革命。

1.消费级的音频处理技术

回到消费性电子领域,这个产业中与音质或音乐相关的音频信号处理通常围绕于环绕立体声以及低音增强,这个级别的信号处理技术受限于消费性电子产品有限的处理能力,仅能透过调整频率响应来改变消费者感受声音的方式,然而这个部分仅仅强调了音质的一小部分,却又损坏了其它的一大部分。这些处理技术往往假设消费者会专注于他们强调的部份,忽略他们造成的音质损害。由于这些处理技术强调能为产品行销产生卖点,因而能轻易说服消费级品牌商采用他们的处理技术,然而根据最新的市场调查,绝大多数的消费者在购买了内建这些处理技术的产品之后,往往从未开启这项功能,或仅在购买最初使用几次这个功能,然后因为容易听觉疲倦,就不再使用这个功能了。所以事实是消费性品牌商的市场认知与消费者认知存在差异,我们认为这个差异将在高传真音响品牌进入消费性电子产业所导致的新一代音频产业革命中被弭平。消费者将不再愿意付费给无用的消费级音频信号处理技术。

消费性音频信号处理技术多数与频率响应相关,这些处理会带来由于数字计算所导致的的失真,并由于使用了许多的高通、低通、与带通滤波器,破坏了系统原有的相位平衡,带来声音细致度丧失、原有的音场被破坏的强烈副作用。这些信号处理对音场重建的方式就是透过虚拟环绕的技术达成。简单的逻辑:既然无法重建真实的环绕感受,这些技术便透过所谓的 "左右声道串音消除" 技术,使得左声道的声音只进入左耳、右声道的声音只进入右耳,藉此在消费者心理上造成立体声的错觉。然而这项技术仅能在极小的聆听区域产生效果,因此不适合在许多听者(譬如客厅)、或听者不停移动(譬如厨房)的状况下使用。另外,虚拟立体声与高传真音响造成的真实立体声毕竟不同,虚拟立体声与音乐、影片录制时的原始音场完全不同,造成的虚假感很容易使消费者听觉疲劳,因此不适合长时间看大片、听音乐等等。这个虚拟音场在听人声时会造成飘渺的感觉,不适合听独唱、新闻报导、广播等等,因此在播放这些内容时,虚拟音场往往会被建议关闭。

而有关音质细致度的提升,众所皆知,是在目前一切平板化的消费性产业相当薄弱而却又重要的一环。目前从电视、手机、平板电脑、条型音箱等等消费性电子产品,外型设计均往平板靠拢,外型平板化的结果造成扬声器能 "呼吸" 的音腔变小,导致消费级电子装置的扬声器系统音质往往相当令人失望,这也造成了消费者的视觉享受被满足了,听觉享受却被牺牲了。消费级的信号处理技术维持原本有限的音质细致度已有难度,更别提将音质细致度改善了。音质的细致度主要由系统的暂态响应、相位平衡、调幅失真等等特征所控制,而这些特征都与时域、相位有关。除非信号处理技术能同时兼顾频率响应与时域、相位的控制,利用信号处理改善声音细致度几乎是不可能的。

2. 高保真级的音频处理技术

与消费等级不同,录音室(高保真级的)使用的音频信号处理更专注声音细节与音场重现,这使得录音室很早就开始使用许多与时域、相位处理有关的数字信号处理技术,这些技术用于对录制的音乐档案进行修正以制作音乐母带。由于录音后制设备通常具有很高的计算能力,使得录音专用的音频信号处理技术的发展,较消费性电子产业的音频信号处理技术发展领先许多。频率响应的修正已成为最基本的工具,时域与相位处理技术所带来的细腻质感与原音重现的音场重建,是录音室里最为重视的一环。由于这些处理技术需要极高的计算量,使得这些技术仅能停留在录音室等专业录音后制设备中。

随着微电子芯片计算能力的发展,录音室等级的时域、相位处理技术开始在消费性电子装置上有了得以实现的机会。在消费性市场普遍停留在频率响应修正的阶段时,Sontia率先推出Sontia SPT (Stable Phase Technology) 稳定相位技术,不仅修正系统的频率响应,更透过对整体复杂录音过程的充分了解,使用录音后制专用的修正技术,对扬声器系统的时域与相位进行全面性的修正。这是一个革命性的创举。

将一般录音室等级的音频信号处理技术使用在消费性电子装置的首要问题,是如何将复杂的算法在消费装置上执行,许多的技术仅能在计算能力很强的计算机上运行,因此这些技术就只能一直待在录音室。另外,在录音室里,处理的对象是录音档案,并以监听扬声器在录音室中播放出的声音作为参考,然而在消费性电子装置需要处理的对象却是这些相当不完美的扬声器与腔体结构设计,因此对扬声器系统以及它固有缺陷的全面了解是相当重要的。

Sontia本质上是属于录音室中时域与相位导向的音频信号处理技术,然而独步世界的是:透过对扬声器运作原理与音乐录制过程的整体了解,利用时域与相位导向SPT稳定相位算法,将扬声器系统讯号链中的每一个环节均进行频率响应与时域、相位的修正,再结合自身对耳蜗声学与心理声学的专利研究,全方位提升音质。经过修正之后的扬声器系统,能提升暂态响应12.5dB,将时域失真转为主信号的能量,使一些原本扬声器系统无法表现的声音细节完美呈现,并维持频率响应的平坦性。因此能使用少量的计算即达到录音室等级的音质改善,进而应用于消费性电子产品。


Sontia SPT线性数字分频器,在SPT扬声器暂态响应及频率响应已被修正的前提之下,设计出全球唯一的准线性数字分频。SPT线性数字分频器革命性地应用超过每倍频256dB的高通与低通滤波器进行衰减,带来的听觉效果是扬声器单元之间的频率分离极度干净,也没有传统高传真音响品牌商担心的响声(ringing与pre-ringing),因而获得众多音响品牌商的肯定。另外SPT线性数字分频器带来的扬声器系统线性相位,能大量减少扬声器单元之间的相长性与相消性干涉,使得最佳聆听空间(sweet spot)扩大许多。

Sontia SPT动态低音增强,在既有的"消失谐波"的基础之上,使用具有专利保护的有机卷积算法,取出播放中音乐档的低音成分进行分析,插入相关的谐波成分,并根据内容进行动态调节,在不超出扬声器低频动态范围的前提之下,更细致地提升在低音上的听觉效果,这个有机卷积算法比起传统插入固定谐波的方式更为自然,再加上耳蜗声学与心理声学的修正,完整重现原有低音。

Sontia亚太区总裁──谭军博士解释说:"一般的消费级音频信号处理技术对扬声器系统而言就好像为近视眼的人带上不同颜色的墨镜,模糊的影像似乎有新的变化,但并不因而变得清晰。Sontia SPT技术修正扬声器的物理特性,效果就如同配戴正确的近视眼镜能修正模糊的近视视觉,让我们所感知的世界更自然真实而丰富多彩。"

你还在用 "音频墨镜" 欺骗你的耳朵吗?或许是时候为你的扬声器系统配一副量身订做的"近视眼镜" 了。

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