魏增来，王 羽

（中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015）

音响技术

专业音频产品发展趋势及对国内相关产业发展建议（一）

魏增来，王 羽

（中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015）

根据当前专业音频产品的技术发展现状及未来应用的需求，结合世界各大著名厂商在世界各个重要展会所展出的最新产品，提出目前专业音频产品发展的若干细化的趋势，并将国内相关产业的发展与世界发展现状进行对比，由此给出国内相关产业发展的建议及重要关注点。

专业音频产品；发展趋势；对比；指向性可控扬声器；相控技术；调音台；多学科结合；发展建议

1 前言

随着数字信息处理技术的不断进步，其影响越来越渗透到社会发展的每一个层面，专业音频扩声领域虽然相比较能源、交通等其他行业而言，应用范围非常狭窄，但也不可避免地受到了极大的影响。专业音频产品的应用中，存在大量的信号处理环节，因此，数字信息处理以及网络技术的飞速发展也使得这些环节迅速提升，产品的数字化、网络化已经由此前的预期逐渐演化成现实，并通过成本的降低以及性能的提高，逐渐占领了绝大部分市场，同时也成为下一步发展的主流方向。在此基础上，产品的研发将重点聚焦于如何进一步提高声音的质量、信号传输处理的稳定性、产品功能的多样性以及操作使用的便利度等。

2 专业音频产品的发展现状

2.1 国际专业音频产品发展情况简介

如前所述，随着数字与网络技术的不断发展与成熟，也随着专业音频行业内各生产厂商及从业人员的不断探索实践，并基于数字产品所具有的抗干扰能力强、信噪比高、动态范围宽、处理能力及应用功能强大、一体化程度高、扩展能力强等优点，数字和网络技术已成为目前专业音频领域研发的主流方向，尤其在信号处理环节；除此之外，在拾音器和扬声器等换能环节，相比于十几年前，也有了相当程度的发展和提高。

具体到扬声器系统，在满足正常商业目标的同时，世界各著名厂商一直没有停止研究探索的脚步，这种研究主要紧紧围绕着两个核心目标展开，一是以提高还原度、减少失真度等为主的音质目标；另一个是以控制指向、提高使用效率和便捷度等为主的应用功能目标。

近年来，在扬声器系统的研发制造方面，随着相关基础理论以及主观试听和客观测量之间对应关系的研究不断深入，对保真度相关的指标评价也不断增加与深化，从最初的频率响应评价分析发展到现在的频率响应、相位响应、总谐波失真（THD）等相结合的多维综合评价分析，一方面使得扬声器系统的音质得到了很大提高；另一方面也为扬声器系统的下一步研发提供了更多理论及实践支撑。

除此之外，有源扬声器系统或者所谓类有源系统，即必须匹配同厂功率放大器及处理器的扬声器系统，也得到很快的发展，包括Meyersound、d&b、Kling&Freitag、L-Acoustics等，几乎所有的高端厂家都在提供此类系统，甚至通过处理参数的壁垒，限制工程商或最终用户采用其他品牌的功率放大器或处理器。这样做的主要目的除了进一步提高厂家自身的销售业绩以外，也确有一些益处：首先有利于获得最佳的听音效果，因为任何人恐怕都不如生产厂家的专业技术人员了解自己的产品，从而提供最佳的调整方式；其次，还可以进一步提高扬声器系统的安装调试效率，因为针对不同扬声器的所有调试参数都是事先配接好的，通过简单的程序或参数调用即可避免大量诸如分频点调整、电平均衡、相位校正、频率均衡等繁琐复杂的扬声器调试工作，从而极大地缩短了整个音频系统的调试时间。

此外，扬声器的指向性控制由于能够在完善整个声场的声覆盖质量、便于调试和使用、提高安装调试效率等方面有着很大的帮助，近年来也得到飞速发展。对于这一点，其实最简单的实例就是线阵列扬声器。其研发的初衷之一就是指向性控制，通过简单的调整阵列内各扬声器单元之间的夹角，就可以很方便地调整其垂直指向，以适应不同听音范围的需要。除此之外，线源阵列（也就是所谓线性音柱）等其他一些产品的研究也聚焦于指向性的控制方面。在这方面，世界上众多厂商都做了大量探索，也推出了一些各具特色的产品。

相比较于扬声器系统，在主控设备方面，现代信息处理技术（IT技术）介入的程度更深。根据使用功能的不同，目前来看，主控设备主要分为两大类，分别是调音台和多通道的音频媒体矩阵综合处理器。调音台主要应用于需要进行大量现场实时调控的场所，如演出等。目前数字调音台已经成为市场主流，并逐渐从大型台向小型化发展，性能越来越稳定的同时，价格越来越便宜，极大地挤占了原来此价格区间内模拟调音台的市场。音频媒体矩阵则主要用于不需要太多现场实时调控的场所，如会议或一些主要用于重放节目的表演等，其性能和系统架构越来越稳定，同时提供了更多外延功能，如多形式的远程操控界面、逻辑控制、与视频系统的同步结合等。当然，上述主控设备的选择方式也并不是绝对的，必要时两者可以有机地融合在一起。

对于均衡器、压缩器、效果器等周边设备，由于主控设备的进一步集成化，周边设备的生存空间越来越小，除个别极具特色的产品外，今后将慢慢并入主控设备中。

拾音器方面的研发生产，基本原理并无大的突破，各大型厂商大都关注音质和外观的提高，同时更加注重使用便利性和通用兼容性，以迎合目前市场上快速搭建或更改系统以及设备共用方面的需求。例如SENNHEISER公司推出的可组合式鹅颈传声器，每套传声器的鹅颈支杆和传声器头均可轻松拆卸并更换，产品可提供多种不同尺寸、不同弯头选择的鹅颈以及多种不同指向的传声器头（心形、强指向、超心形等），它们之间可进行自由组合，同时颜色亦有多种选择，以适应不同场合、不同人员的使用要求。意大利WISYCOM公司的无线传声器系统除了自成系统外，其接收机还可兼容SHURE、SENNHEISER等主流公司的发射终端产品，通过简单的设定，即可实现不同厂商、不同设备在同一系统内的共用，从而为适应不同演员的使用习惯提供了极大的便利。

音源设备方面，则与信息处理技术同步并紧密结合，原来以DAT (Digital Audio Tape，数字音频磁带机)、MD（Mini Disc，迷你磁光盘）为记录载体的设备目前已基本停产，以闪存卡等取而代之为记录载体的设备，并提供USB等数据接口，易于复制和传输。

2.2 国内专业音频产品发展情况简介

目前，国内专业音频产业已从最早的爆发期上升到平稳发展期，各厂商已越来越意识到纯价格竞争所带来的恶劣后果，转而在产品质量和产品特色上更加投入。总体来讲，行业发展应该是稳中有升，并在手拉手式会议系统、公共广播系统等小的领域取得了一定的成绩，例如深圳市台电实业有限公司（以下简称“台电”）的TAIDEN HCS-8300 系列无纸化多媒体会议系统，其系列产品的综合能力甚至已走在了世界最前列，凭借其先进的技术、强大的功能和优秀的质量在联合国总部（见图1）、世界银行、APEC会场等全世界范围内的重大场所得到了广泛应用。但笔者依然认为，除此之外，国内专业音频产品在总体质量和技术上均只处于世界中端甚至中低端水平，距离国际领先水平仍有相当大的差距。

扬声器方面，国内产品的外观和工艺进步明显，数量和品种繁多，但中高端产品仍处于模仿阶段，自身所掌握的核心技术不多，研发过程中的基础理论指导不够，后期对主观试听也不够重视，因此，质量（尤其是声音质量）还亟待提高。

调音台方面，小型模拟调音台已基本能够满足使用要求，但在数字调音台方面的研发仍有非常大的差距，无论在操作界面的使用便利性、DSP（数字信号处理）能力、产品稳定性等方面都亟需提高。

功率放大器方面，与上述扬声器系统非常相似，处于有量无质的状态，尤其在数字信号处理及远程监控等行业发展趋势方面，虽然已有些进展，但差距仍然很大。

图1 台电8300无纸化会议系统在美国联合国总部的应用

音频媒体矩阵处理器方面，由于技术难度相对较大，前期研发投入较多，且市场被国外各档次产品牢牢占据，因此国内音频媒体矩阵处理器的研发和生产处于刚刚起步阶段，目前主要关注点仍停留在单体功能方面的完善上，在软件的人性化、设备的稳定性、系统的网络化等方面存在着非常大的差距。

笔者近年来多次考察了国内外的一些专业产品工厂，实事求是地说，国内的工厂无论在规模上、管理上以及生产人员的年龄和素质上与世界著名公司的工厂已无差距，甚至个别层面还有领先，但最大的问题是国内企业在自身核心技术和品牌价值方面的建设远远不够，所以仍处于劳动力环节的竞争，产品的附加值提不上去，利润不高，影响力不够大，企业也因此而不够强。

3 专业音频产品发展的若干趋势

在上述信息处理技术飞速发展并深刻影响到专业音频产业的大背景之下，笔者根据当前专业音频扩声产品的技术发展现状及其未来应用及市场的需求，同时结合世界各大著名厂商在世界各个重要展会所展出的最新产品，归纳出专业音频产品发展的若干趋势。

3.1 指向性可调、可控的扬声器系统

扬声器的指向性如果可调可控，就能实现对听音区域的精确覆盖，从而减少由于声场环境所造成的声反射等建筑声学问题，大大提高扩声效率，改善传输特性，提高可懂度、清晰度以及传声增益，其优势不言而喻。但基于声波传输的物理特性，在音频扩声系统中，如何把声能量有效地投射到需要覆盖的区域一直是一个没有得到有效解决的问题，众多业界同仁一直在为此不懈努力并做了很多有益的探索和尝试。本文所指的指向性可调可控是指成品扬声器在安装时或安装完毕后根据现场需要而进行的调整控制，扬声器本身通过设计而实现的成型的角度控制不在本文讨论范围之内。目前来看，这种对扬声器指向性进行有机控制及调整的研究和实践主要围绕两个方向展开，一是通过扬声器或其波导管等辐射位置或方式的改变来实现指向性调控的物理控制方式；另外一种则是基于DSP和相位干涉等来改变扬声器指向的电子相控方式。

3.1.1 物理控制方式

所谓物理控制，就是通过便捷的方式调整扬声器箱体或者其中中高音部分的安装或悬吊角度，实现其指向角在某一范围内的可调可控。总体来讲，这种方式简单易行，成本低廉，但指向角可调范围和调整精度有限。

如此而论，目前所熟知的线阵列扬声器其实就是一种可通过物理方式实现指向性调控的产品，在扬声器安装之前，工程技术人员根据听音覆盖需求，通过物理方式设定各只扬声器之间的连接夹角，从而获得希望得到的扬声器覆盖范围，同时还可以根据调试或试听的效果，改变不同的连接夹角，相对容易地实现对扬声器指向的可调可控。除此之外，各厂商还根据自身产品特点及需求的不同，研究开发了另外一些物理控制方式，笔者简单举例如下。

（1）德国d&b的XC系列扬声器（如图2所示）,扩散特性俯角可根据听众区进行机械调节。两分频无源的XC-24C扬声器高频单元采用阵列后，具有90°× 20°（h × v）的标称扩散角度，但通过简单的拨动把手，可以调整其高音辐射阵列的物理指向位置，从而在垂直方向实现0°～-14 °的机械性连续的调整，调节方式如图3所示。

（2）德国K.S Audio 的C/CPD Line Autocurve线阵列扬声器（如图4所示），是于2011年法兰克福展会推出的世界首款此类产品，它的基本原理是在每只扬声器内内置一台高精度步进电机，在扬声器初始吊装时不需要设置任何角度，扬声器之间垂直连接并整体挂放即可，安装完成后，调音师或系统工程师可以根据现场场地情况，通过软件和远程控制计算机，调整任意一只扬声器的垂直吊装角度，调整精度为0.1°，同时通过控制程序中的FIR（有限脉冲响应）滤波处理器同步地进行相应的频率、相位等调整，使之与上下相邻的两只扬声器进行耦合，通过这种方式最大可以实现每两只扬声器之间0°～10°的夹角转换，并最终形成整组线阵列扬声器的“J”值，以适应现场听音区域的实际情况。这种方式提供了一种全新的对扬声器覆盖角度进行控制的思路。该扬声器的后背板如图5所示。

（3）中天信视听科技（深圳）有限公司（以下简称“IBO”）的LA-3612AHC可变水平指向线阵列扬声器（如图6所示），是中国本土公司在扬声器指向性可调控方面进行的有益探索的成效之一。该扬声器通过简单的操作即可实现水平对称与非对称模式的指向性调整。其调整方式是，松动固定中高音号角水平波导面的两颗螺栓，然后调整两侧或一侧的波导面至想要的预设位置，然后再紧固相应螺栓，即可在一定范围（45°～120°）内进行辐射角度的步进式调整。步进的精度为22.5°，而且可以非对称形式进行调整，例如以扬声器辐射中心为轴线，左侧可以是22.5°，右侧可以是45°，从而共同组成67.5°的非对称式水平辐射角。简单的操作使得工程技术人员在组成覆盖远、近场的扬声器阵列时，无需拆换号角或者使用多个型号的扬声器，便可改变相应区域的覆盖范围，使经济性和效率大为提高，扩声系统得以优化，但笔者认为，如果步进精度能够再提高一些会更好。其调节方式如图7所示。

图2 d&b XC系列扬声器

图3 d&b XC系列扬声器垂直指向角的调整扳手及调整范围

图4 K.S Audio C/CPD Line Autocurve线阵列扬声器

图5 K.S Audio C/CPD Line Autocurve线阵列扬声器的后背板

3.1.2 电子相控技术

一般的扬声器系统，是基于机械振动的物理、声学方法来获得良好性能。电子相控技术则是在传统技术的基础上，基于DSP技术，研制适用的算法，对扬声器阵列中的所有单元的各个频段，分别进行适当的相位调控、音效处理，从而实现用电子手段（而不是常规惯用的机械办法），在扬声器系统工作现场，实时调控扬声器阵列辐射主瓣的辐射角、指向性和放声效果。

线源阵列扬声器是第一代通过多通道DSP及相控技术实现垂直指向可调控的革命性的扬声器产品，七、八年前，Renkus-Heniz等两三个公司就先后推出了相关的定型量产产品，其最初的想法是通过对中高频指向性的有效控制使其适用于长混响时间的大型厅堂中，以提高语言清晰度和传声增益。此后，各个厂家迅速跟进，并逐步推出了多款基于相同原理的产品。

图6 IBO LA-3612AHC可变水平指向线阵列扬声器

图7 IBO LA-3612AHC可变水平指向线阵列扬声器辐射角调整示意图

（1）英国TANNOY的 Q-Flex线源阵列扬声器（如图8所示），单体扬声器中，8个中低音单元和8个高音单元分别密集阵列，通过16个DSP通道分别处理后，采用16通道内置功率放大器单独推动，实现对其指向性的控制，它的垂直指向角能在5°～ 100°之间可调，且垂直指向轴线能在±70°的范围内予以倾斜摆动，非常有利于实际的使用，单只的波束引导频率下限能到700 Hz，4只扬声器拼接形成最长阵列后可下延至110 Hz，同时30 m外的最大声压级可达103 dB。

（2）美国Renkus-Heinz的ICLive-R线源阵列扬声器（如图9所示），单体扬声器中，采用5个中低音单元和3个高音单元阵列，并通过8通道DSP及放大，20°、25°、30°垂直可调的指向角能在±30°的范围内倾斜摆动，单只的波束引导频率下限能到800 Hz，两只扬声器拼接阵列后下拉至400 Hz，30 m外的最大声压级能到105 dB。研发的目的除了常规的教堂、机场、火车站、会议厅堂外，还通过配接低音扬声器，准备进军中小型演出厅堂。

图8 TANNOY Q-Flex线源阵列扬声器

图9 Renkus-Heinz ICLive-R线源阵列扬声器

（3）广州迪士普音响科技有限公司的DSP1501相控阵声柱（如图10所示），是笔者所知道的国内第一款基于类似原理研发的指向性可控产品，但是其性能相比较于国外同类产品来说，做了很多简化，其50°的垂直辐射角是固定不可调整的，但通过一个简单的遥控器能够在±45°的范围内倾斜摆动，而且扬声器下部还有一个小的LED屏显示相关数据，使用调整非常方便。虽然功能简单，且音质也需要进行较大提升，但该款扬声器毕竟在国内产品的相控技术方面迈出了第一步，具有较高的技术含量，并能紧随国际的发展，因此非常值得肯定。当然，该产品还有另外一个优势，就是相比较而言非常便宜。

（4）Martin的 MLA Compact紧凑型线阵列扬声器。在上述线源阵列扬声器基础上，有些公司就开始考虑在更宽频响范围内和更大声压级的条件下开展类似的研发，以适应大型扩声场所的需要。在2011年英国伦敦的Plasa展会，Martin公司推出了MLA Compact紧凑型线阵列扬声器（如图11所示），其每单个箱体内配置7个单元，包括4个高音、2个中音及2个低音，通过5个通道的独立的DSP单元及功率放大器进行处理和放大。多个箱体纵向阵列，可以在垂直方向上形成不同频段的相控音柱，再应用前述的线源阵列波束引导控制技术，从而使标准的线阵列扬声器实现大约15°范围内的指向性控制。虽然可调的范围不大，但毕竟提出了新的构想，又向前进了一步，同时也对该技术在大型扬声器上的应用可行性进行了一定的验证。

图10 迪士普DSP1501相控阵声柱

图11 Martin MLA Compact紧凑型线阵列扬声器

图12 EAW Anya大型宽频线阵列扬声器

（5）大型线阵列扬声器EAW Anya系统（如图12所示），是EAW公司在上述线源阵列扬声器基础上经多年研究开发并于2013年推出的大型垂直指向可调控线阵列扬声器，它将垂直指向的可调范围扩展至0°～180°。单只的Anya扬声器为三分频系统，共由22个单元组成，其中包括14个高音、6个中音及两个低音单元，分别经由内置的22个通道的DSP进行处理后再通过内置的22个的功率放大器进行驱动，每一只单元的电平、延时、相位等均独立可控。该扬声器在物理布局上将所有同频段的单元在垂直方向紧密阵列，这样一来，多只Anya扬声器垂直排列后可视为不同频段的多条线源阵列扬声器组合在一起，通过电子相控技术和专用控制软件，实现每个频段的指向性调控，并统一整合成为对整个扬声器阵列的垂直指向性控制技术。正是因为Anya具备强大的垂直指向控制能力，因此其在安装吊挂时，垂直排列即可，不需要任何“J”值设计和弯曲角度，工程技术人员只需根据听音区的需要，通过软件设定整组扬声器的辐射角度和覆盖区域，即可实现声能量的定向投射，具有极高的灵活性，并极大地提高了效率和使用便利性。

（6）两维空间指向可控扬声器。上述产品不管形式如何，均只能实现在垂直方向上的指向性可调可控，但实际使用的要求显然不止于此，因此目前已有厂商开始研发水平和垂直两维空间指向均可调控的扬声器产品，具体是哪个厂家，目前仍属于保密阶段，在正式产品推出之前，厂家不希望透露任何技术内容，甚至连厂家的名字也不愿意让别人知道。笔者猜测一方面可能出于商业保密以及技术保护的目的，另一方面也许对产品研发的难度有着比较深刻的理解，不希望背负研发失败的名声。但笔者认为其基本原理应该还是以上述相控阵列波束引导为基础的。

（未完待续）

（编辑 杜 青）

The Development Trend of Professional Audio Products and Proposals for the Related Domestic Industy

WEI Zeng-lai, WANG Yu
(The Third Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Beijing 100015, China)

According to the present technology situation of professional audio products and its application requirements in the future, and referring to the the latest and newest products of the famous manufacturers which have been exhibited in the most important exhibitions worldwide, the author presents some development trends of professional audio products, and after comparing with the abroad and the domestic related industry, gives some proposals and important points which should be focused on.

professional audio products；development trend; comparison; coverage adjustable loudspeaker, phase control; console; combination of multi-subjects; development proposals

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.01.004