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Hello,大家好呀!欢迎来到科技漫谈!今天来聊一聊咱们每天都在接触,却很少深究的一个神奇领域——汽车音响。
从1930年第一台昂贵的车载收音机诞生,到如今动辄二三十个扬声器的移动音乐厅,声学工程师们究竟是如何在这个被称为“声学囚笼”的狭小车厢里,一步步骗过咱们的耳朵的?
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从声学工程的角度来客观评判,汽车绝对可以说是这个星球上最糟糕的听音场所之一。
大家不妨仔细想一想咱们平时的用车场景,仅仅只有3到4立方米的狭窄容积,这种密闭的小空间会导致低频驻波在车内疯狂肆虐。
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不仅如此,遍布车身的硬质玻璃更是会引发高频声音的灾难性反射。再加上只要车子一动,就会持续发出60分贝以上宽频噪声的引擎轰鸣声和轮胎摩擦地面的胎噪源,简直就是一场声学灾难。
所以在过去的这100年里,全世界所有的汽车声学工程师绞尽脑汁做出的所有努力,其实都是为了解决同一个终极问题——如何在这个移动的声学囚笼里,完美地骗过人类的耳朵。
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时间回到1930年,当世界上第一款量产车载收音机真正出现的时候,工程师们要解决的首要问题是如何让声音“活下来”。
大家可能不知道,当时一台车载收音机的售价高达130美元,而一辆福特A型轿车的整车价格也不过才540美元,这绝对算得上是当时的顶级奢侈品了。
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根据心理声学中非常著名的听觉掩蔽效应,当一个强音存在的时候,人耳是会自动忽略同频率的弱音的。
早期的车载音频环境可以说是极为有限,工程师们手里仅有的手段,就是疯狂堆叠中频能量,让广播里传出的人声就像是一把尖刀一样,刺穿低频的风噪与路噪。
所以在那个古早的阶段,扬声器仅仅只是一个用来发声的物理振动单元,它没有方位感,没有情感起伏,大家追求的只有纯粹的响度。
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到了20世纪60年代,立体声技术终于开始进入汽车座舱,这也算是一次质的飞跃。
所谓的立体声,其实就是采用两个对称放置的扬声器作为左右双声道,巧妙地利用咱们双耳接收声音的时间差和强度差,让大脑在潜意识里构建出一个虚拟的声场。
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但是问题很快就来了,汽车的驾驶位是非对称的,驾驶者永远离左边的喇叭更近。
根据声学中的哈斯效应,当两个声音到达咱们耳朵的时间差在35毫秒以内时,大脑就会自动将它们融为一体,并且会判定声音是来自先到达的那一侧。
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这带来的直接结果就是,驾驶员听到的所有声音仿佛全都挤在左侧A柱附近,那个在专业试音室里所谓的“甜蜜点”,在车里压根就不存在。
为了修正这一让人头疼的物理缺陷,数字信号处理延时技术在20世纪90年代闪亮登场。
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工程师们想出了一个绝妙的办法,那就是通过强行延迟近端扬声器的发声时间,让左右扬声器的声音能够在同一毫秒抵达咱们的耳朵。
只要做到了这一点,就能成功骗过大脑,使人感觉声音仿佛是来自正前方那个其实并不存在的舞台。
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也正是从这一阶段开始,各大汽车制造商才算是逐渐意识到,座舱内部的声学环境对音质有着多么致命的影响,座舱声学设计也终于顺理成章地成为了音响系统开发中不可或缺的组成部分。
进入21世纪后,人们的耳朵变得越来越挑剔,开始追求更有沉浸感的环绕式聆听体验。
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在左右2.0声道的基础上增加一个低音炮,咱们就有了2.1声道;如果在正前方加上中置声道,身后再加上左右后声道,这就构成了大家非常熟悉的5.1声道。
如果继续增加扬声器的数量,咱们还能得到7.1声道。但是,无论你在这个平面的四周堆上多少个喇叭,声音始终都是被死死困在一个二维平面里的,缺乏那种身临其境的真实感。
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要知道,现实世界中的声音可是球形的。鸟叫声应该是来自高高的树梢,人声应该是来自头顶,而海潮声则应该是来自咱们的足底。
传统的车载音响因为砍掉了Z轴,导致你听到的鸟鸣声可能直愣愣地来自你的面前。要想彻底打破这种物理学上的桎梏,咱们就需要一次彻头彻尾的降维打击。
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一套7.1.6.2的杜比全景声系统,终于给出了最完美的解答。在水平的7.1声道之外,工程师们在车顶巧妙地布置了6个独立的天空声道,甚至在头枕位置还专门设有2个头枕扬声器。
配合杜比基于对象的空间音频算法,声音变成了一个可以在三维空间中自由移动的独立对象。
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这时候你再听,鸟儿能够真正从你的头顶呼啸掠过,雨滴能够精准地砸在你头顶上方的车顶,整个声场彻底从平面的呼啦圈变成了一个立体的穹顶。
在这套多达25个扬声器的杜比全景声系统的强大加持下,无论是坐在驾驶位、副驾驶位,还是后排的乘客,都能毫无死角地体验到那种被声音全方位包裹的极致沉浸感。
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当然了,为了驱动这样庞大且复杂的声学系统,必须要配备大功率的功放设备。
只有当功率足够充裕的时候,才能在大动态交响乐爆发的那一瞬间保证零时帧的延迟,真正做到不破音、不失真。
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除了这些硬核的硬件设备之外,智能算法的加持同样是起到决定性作用的关键。行业顶尖的芯片组合,为这套系统奠定了高阶智能调音的坚实基础。
基于人工智能的实时自适应声场校准技术,能够以毫秒级的速度响应路况的变化与音源的差异,智能且精准地优化频率响应与相位。
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AI亮音技术还能够智能预测并补充高频的延展性,凭借着强大的算法,将标准音质提升至发烧友级别的更高品质。
整套系统完美覆盖了从31赫兹到2万赫兹的全频段。31赫兹是一段极低音贝斯的频率范围,在这个频段下,“听”其实已经屈居次席了,取而代之的是你的身体能够感受到的那种灵魂震颤。
而高频声波则是通过声学透镜直接送入你的耳道,完美避开了中控台的反射干扰,为你还原出最纯净、最清透的2万赫兹高频细节。
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声学工程师们经常说,声音本质上就是空气的震动。但是对于咱们普通人而言,声音其实更是记忆的载体。
好了,今天老闫就给大家聊到这了,希望大家以后在车里听歌的时候,也能感受到这份跨越百年的科技浪漫,下期内容我们不见不散~
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