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专业音响设备技术成果进展概述
专业音响设备技术成果进展概述

文章详情:从技术角度对专业音响设备领域先进技术进展进行分析,分别从扬声器系统、传声器、调音台和功率放大器四个方面总结并讨论专业音响设备发展的总体趋势和技术理念。近几年,专业音响设备呈现出多样化的发展趋势。除基本声学相关品质得到提升,诸多新技术的应用和集成也为行业应用带来了一些变化。

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  从技术角度对专业音响设备 领域先进技术进展进行分析,分别从扬声器系统、传声器、调音台和功率放大器四个方面总结并讨论专业音响设备发展的总体趋势和技术理念。近几年,专业音响设备呈现出多样化的发展趋势。除基本声学相关品质得到提升,诸多新技术的应用和集成也为行业应用带来了一些变化。在此,对专业音响设备领域国际先进技术进展进行分析,分别从扬声器系统、传声器、调音台和功率放大器四个方面进行论述,并简要讨论专业音响设备发展的总体趋势和技术理念。

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  一、扬声器系统

  1、扬声器线阵列

  扬声器线阵列系统是专业扬声器系统中具技术含金量的一个类别。目前,国际上几大主要品牌的扬声器线阵列全尺寸旗舰产品更新频率呈放缓趋势,扬声器线阵列的相关核心技术已趋于成熟。但围绕着扬声器线阵列衍生出很多令人关注的新技术和新产品,因此,扬声器线阵列技术仍是专业音响领域重要的基础核心技术。

  声波导和波阵面控制是扬声器线阵列的核心技术,各大厂商基本都持有各自的技术,其中比较有代表性的为WST技术和CADS技术。DOSC波导管,它将高频驱动单元的球形波阵面转换为圆柱状的同相位波阵面。与其他结构相比,DOSC波导在整体体积上大大压缩,其有效辐射率也更高。DOSC波导虽然于多年前提出,但时至今日依然具有先进性。连续弧形衍射单缝歧管技术,可使6个压缩策动单元实现无干涉声学累加,且不同模块间的衍射单缝具有相等的声学间距。若干扬声器单元交错排列,并通过一节声导管进行连接,声导管出口呈线性排列,整体构成一段线声源,声导管间距很小,其引起的干涉效果较弱。

  2、紧凑型

  紧凑型扬声器线阵列是各厂商近期的热点产品,另外,在点声源音箱产品中,这类小尺寸紧凑型产品对外观要求较高的固定安装场合有很高的实用价值。

  3、指向性控制

  声辐射指向性可控被认为是现代专业音响设备与传统音响设备的主要技术分界线。指向性控制技术水平的提升在国际新一代的产品中有多方面的体现。目前,扬声器线阵列的几大品牌均可通过信号处理的手段实现扬声器线阵列声辐射指向性的控制,从而在听众区域实现均匀覆盖。值得注意的是,这类产品都会向用户提供配套的调试工具软件,其中集成了声场预测、声学仿真等功能,使用指向性控制复杂算法的产品必定要通过更先进的调试工具才能发挥其功能优势。

  4、自适应技术

  指向性控制技術的发展前沿体现在更加智能化的自适应技术,除了能够实现对扬声器线阵列指向性的控制,自适应功能还可以大大简化传统的“场馆建模一声学仿真一测量调试”工作流程,每一个工作步骤都可通过计算进行辅助设计和自动优化,降低了设计调试人员的工作量。为自适应与现场测量技术产品,可通过软件根据声重放场所的条件,对波束覆盖角度和指向性进行自动调节。水平覆盖角度为70°,垂直覆盖角度可通过软件进行调节,用户可将声重放场所模型和吊挂具体参数(如阵列间距,吊挂高度等)导人软件中,通过计算即可自动调节音响设备垂直覆盖角度,以适应现场声学覆盖需求。

  5、物理控制指向性

  除了通过信号处理手段控制指向性,还涌现出了物理控制指向性的新思路,通过为扬声器线阵列装配各种不同指向性的声波导模块以实现垂直和水平指向性的双路控制,突破了信号处理手段难以控制水平指向性的局限,并且可以获得更好的声能量效率。产品配备的声波导模块多达42种,同时可为固定安装提供符合指向性需求的订制产品(或模块),此类技术在高端应用中具有较强的竞争力。

  二、传声器

  1、微型传声器

  微型可穿戴传声器技术水平的提升较为显著,可穿戴传声器在演出中能为演员带来更大的自由活动范围,这意味着在更多演出场景下,此类传声器可以为观众提供更好的拾音效果。针对各种场景设计了多种样式的微型传声器,其尺寸可小至0.508cm(0.2英寸),重量可轻达10g,动态范围可超过100dB,并且可实现全指向性与超心形指向性。该系列传声器配备丰富的配件,演出人员穿戴使用时,从外观而言可以达到完全隐藏传声器的效果。

  2、数字无线技术

  传声器领域的数字无线技术已趋于成熟,低延时全数字编码传输以及自适应跳频技术将无线传声器的通信可靠度提升到了新的水平。适用于舞台演出的新一代数字无线传声器系统,具有通信可靠、操作便捷、延时较低等特点。该系统使用2.4GHz频段,多可兼容15个信道,采用多重传输机制,并每秒检索133次,以快速的自动化频率管理,为舞台表演者提供灵活性的同时,稳定可靠地传输声信号。此外,D1系统的智能化增益控制技术可将动态范围扩展至145dB。

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  三、调音台

  1、自动传声器混音

  调音台产品中,自动传声器混音技术得到了更加广泛的应用。在多路语音场景下,自动传声器混音不仅降低了混音工程师的工作强度,并且可以有效地提升系统信噪比和传声增益。自动传声器混音器可通过对多路传声器信号进行分析,快速自动调整各路传声器通道的增益,使得在多路传声器同时使用的情况下,降低底噪和梳状滤波效应,提高传声增益。可进行超过5000个通道的自动混音。

  2、无缝热备份技术

  数字调音台的安全可靠性也有了明显的提升,通过系统内部的无缝热备份技术,使得单机可靠性接近于普通的双机备份方案。数字调音台在冗余备份方面除了配备双路光纤回路、4路MADI接口和双路电源模块之外,还内置2套独立的数字处理核心系统,其基于FPGA的硬件及操作系统都相互独立。两个核心的数据和运行状态相互镜像,从而达到无缝切换,以此实现单机内部的热备份。数字调音台在操作界面应用技术,通过使用4个处理器提供航空标准的冗余度,在其基于CPU的核心系统中含有2套独立的DSP核心,可进行瞬时切换。

  四、功率放大器

  功率放大器产品的功率上限不断提升,整机瞬时功率可达20 kW。此外,可配置功率放大器也值得关注。该类功率放大器可灵活地进行相关配置,从而能够适应各种应用场景下的不同需求。

  专业功率放大器可进行功率分配的配置,含有独立放大器通道,可通过四种配置模式(单通道模式、电压桥接模式、电流共享模式、4通道桥接模式)配置,将合计4 kW额定功率分配到2~8个通道上。

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  综合以上对近期国际主流产品的研究,总体上可将专业音响设备领域的技术趋势归纳为如下四个方面:线阵列、紧凑型、指向性控制以及模块化,这些技术以相互结合的形式应用于产品之中。而这些新的技术应用正抓住了实际应用中的痛点,专业音响设备的易用性、小型化和可靠性皆为了保证演出音响效果呈现的关键需求。在新技术驱动下,专业音响设备也呈现出配置更加灵活、设计难度低、易于调试和操作的趋势,这些变化趋势也反映了专业音响领域市场的热点。