诺丁汉大学研发全新“固态旋转音箱” 不用电机也能让声音产生空间移动效果

英国诺丁汉大学工程学院的研究人员开发出一种全新的声音效果技术，通过控制多个扬声器产生的声波在空间中的相互作用，让听众产生声音正在移动的感觉。与传统机械式旋转音箱不同，这套系统没有电机、皮带或任何旋转部件，却能够重现经典旋转扬声器的一部分独特声音效果。

这项研究的核心并不是简单地改变音频信号，而是直接操纵声音抵达听众时的物理传播方式。研究人员制造了一个由多个扬声器组成的圆形阵列，通过电子方式让音频信号沿着扬声器阵列不断移动，从而让最终形成的声波在空间中产生类似声源旋转的效果。

传统音效设备通常是在声音进入扬声器之前对电子信号进行处理。例如，合唱、镶边和移相等效果器都是通过改变音频信号的相位、时间或频率特征来制造特殊听感。但诺丁汉大学的方案更加接近真正的“移动声源”，因为变化发生在声波已经离开扬声器、并向听众传播的过程中。

这项技术的灵感来自20世纪30年代出现的Leslie旋转扬声器。Leslie音箱最初用于电子风琴，其独特之处在于利用电机和皮带带动扬声器喇叭或挡板旋转，使声音从不同方向不断抵达听众，从而产生具有明显空间感和周期性变化的声音。

Leslie音箱后来成为音乐史上极具代表性的声音效果设备。许多电子音乐设备、数字效果器和软件插件都尝试模拟这种声音，包括各种移相器和合唱效果。但这些数字模拟主要改变的是电子信号，并不能完全复制一个真实声源在空间中移动所造成的声学变化。

诺丁汉大学研究人员希望解决的正是这一问题。他们设计的“固态旋转扬声器”没有任何机械运动部件，而是利用固定安装的扬声器阵列，通过控制不同扬声器的输出时序和相位，让声波本身产生类似旋转声源的空间传播效果。

因此，这套系统处于传统机械音效和纯数字音效之间。它没有传统旋转音箱复杂的机械结构，同时又不仅仅是在音频信号层面模拟旋转效果，而是直接利用物理声波在空间中的传播和干涉来产生声音变化。

诺丁汉大学电气与电子工程系助理教授Fernando Perez-Cota表示，目前音乐声音调制大体可以分成两类，一类是最初Leslie音箱所采用的声学机械方式，另一类则是现代电子和数字处理方式，而这项研究试图在两者之间建立新的技术路线。

研究人员认为，这种方法的价值可能远远超过重新制造一个没有机械部件的Leslie音箱。由于扬声器阵列可以通过软件控制，因此理论上可以产生传统旋转扬声器无法轻易实现的声音运动模式。

例如，通过改变不同扬声器之间的信号关系，可以让声音产生不同方向、不同速度甚至更加复杂的空间运动。与机械旋转装置相比，电子控制方式不需要等待物理部件加速或减速，也不受到电机、皮带和机械结构的限制。

这也意味着未来的音乐制作人员可能获得一种新的声音设计工具。传统音效主要通过改变声音本身的频率、相位和动态特征来制造效果，而这种技术则可以进一步把“声音从哪里来、向哪里移动”纳入声音创作的一部分。

研究人员特别强调，这并不是简单地用多个扬声器同时播放同一个声音。真正关键的是扬声器阵列之间的信号关系，以及由此产生的声波干涉和传播变化。通过精确控制这些因素，可以让听众产生声源在空间中移动的听觉感受。

目前这一系统仍然属于实验性原型，但研究团队认为，它有潜力成为一种全新的声音效果平台。未来不仅可以用于音乐制作和现场演出，也可能应用于沉浸式音频、空间音频以及其他需要精确控制声音空间位置的场景。

该研究已经发表在《Audio Engineering Society Journal》上，论文题目为《The Solid-State “Rotary” Speaker》，研究人员为Nicholas Wolstenholme和Fernando Perez-Cota。

与传统旋转扬声器相比，固态方案还具有一个明显优势，那就是机械结构更加简单。传统Leslie音箱需要电机、传动结构以及旋转部件长期工作，不仅体积较大，还会产生机械噪声和磨损。固定式扬声器阵列则可以通过电子控制完成声音调制，因此理论上更容易实现数字化控制和自动化。

研究团队表示，他们希望这种概念未来能够以更加容易获得的成本和规模应用于音乐创作。换句话说，这项技术并不只是为了取代昂贵的经典旋转音箱，而是希望让更多音乐制作人员能够获得以前需要专门机械设备才能实现的空间声音效果。

如果进一步发展，这种技术甚至可能改变人们对“声音效果器”的理解。过去，效果器主要是在电子信号层面对声音进行加工；而未来的声音效果设备可能直接控制声波在真实空间中的传播方式，让声音本身成为可以被“编程移动”的对象。

诺丁汉大学的这项研究因此提供了一条介于机械声学和数字信号处理之间的新路线。它没有让扬声器真正旋转，却通过电子控制让声波表现出类似旋转声源的空间特征。对于音乐制作和空间音频而言，这种“移动声音而不仅仅是改变声音信号”的思路，可能打开传统音效技术之外的一片新领域。