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1877年,“聲音之旅”達到了一個重要的里程碑,當時傳奇的美國發明家托馬斯·愛迪生發明了用于機械記錄和聲音重現的“留聲機”。在此之前,還有其他公司生產可以錄制聲音的設備,而愛迪生的留聲機是第一個能夠重現或“回放”錄制的聲音的工具。

愛迪生的發明之所以具有里程碑意義,是因為它使聽眾可以在歌劇院,雜耍表演商場或劇院舞臺門外聽音樂或者口語表演。它還創造了一個新的職位描述:“音頻工程師”,或者是開發新的音頻/聆聽技術用來促進對可聽聲科學理解和再現的人。音頻工程師的首要任務是:創造播放和聆聽樂器,以最真實,純凈的形式播放音樂。

當第一批錄音被蝕刻到鋼管上時,到1930年代,音頻工程師已經發現,黑膠唱片是錄制聲音的最佳媒介,無論是音樂,錄制的語音還是諸如“誰在一壘?”的喜劇。具體來說,聲音會逐字地雕刻到黑膠唱片上,并且當用唱針包裹的“針”放在唱片的凹槽上時,聲音會通過留聲機的揚聲器再現。

立體聲

到1950年代,“唱片播放器”或“唱盤”的聲音再現能力已經發展到了具有完整高保真的地步,或者說“高保真”立體聲系統已經被生產和銷售。立體聲的出現是一個重大突破,特別是對于聆聽音樂的體驗而言,因為它允許使用兩個或多個傳輸和再現通道,因此再現的聲音就像環繞著聽眾一樣,并且來自多個聲源。

音頻工程師的熱情與他們發現新的創造性的聆聽技術的能力相結合,與新型聽眾(通常稱為“發燒友”)的需求相吻合,新型聽眾致力于體驗最純正的音樂,享受每一個和弦和人聲的微妙。因此,這兩種人之間建立了合作關系,音頻工程師可靠地推動了聆聽技術的發展,發燒友隨時準備在持續的聲音之旅中購買這些技術,以聲音最純真的方式聆聽音樂。

當發行新專輯時,這種伙伴關系就最明顯地體現出來了。那時發燒友會滿懷期待,然后對所重現的聲音贊嘆不已——從叮當作響的介紹:“嗯,一是為了錢,二是為了歌聲……”到貓王艾維斯·普里斯萊同名首張專輯的“ 藍色麂皮鞋”,再到披頭士樂隊有創造性的專輯“Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band”標題曲目開場十秒鐘正廳后排管弦樂隊熱身和觀眾聚集,再到Led Zeppelin IV專輯“Black Dog”曲目里羅伯特·普蘭特挑逗性的嗓音。

立體聲聲音允許使用兩個或多個傳輸通道,創造了更接近現場或者舞臺音樂表演的聆聽體驗。

移動化

最終,聽眾開始希望他們可以隨身攜帶音樂和其他錄音。當然,您可以收聽晶體管收音機或汽車上的收音機,但是在每種情況下,您都無法控制聽到的歌曲以及什么時候開始播放??紤]到這一點,音頻工程師開始工作,一系列使便攜式收聽變得容易的技術應運而生,在此過程中,通過結合首選的錄音和移動性來改善聆聽體驗:

#?立體聲8

立體聲8于1964年發明,使用磁帶記錄聲音,通常被稱為“ 8軌磁帶”。它的流行從1960年代中期到1970年代末達到巔峰,并且受到可以安裝在車輛中的8軌道立體聲系統的推動。8-Track是第一種廣受歡迎的便攜式聽音格式,它使聽眾可以將留聲機和整張專輯帶到汽車去的任何地方,并且它是收音機誘人的替代品,并且是對不可避免的事實(即別人幫你選擇聆聽體驗)的補救。

#?袖珍型盒式磁帶

緊隨8軌聆聽技術的是袖珍型盒式磁帶,或者叫盒式磁帶/錄音帶。在汽車中,盒式磁帶比8軌道具有一個主要優勢-較小的尺寸使它更容易在汽車中存儲更多的磁帶,從而帶來了更多的聆聽選擇。在車外,盒式磁帶在1980年代因便攜式袖珍錄音機和高保真播放器的推出而更加出名,于1979年末發布的索尼Walkman?,是最著名的例子。隨身聽非常受歡迎,以至于在1980年代,盒式磁帶的銷量首次超過了慢轉唱片(LP)的銷量。

#?光盤

音頻CD及其播放器自1982年以來就可以在市場上買到。CD具有盒式磁帶的所有優點——封裝小,音質好,便攜性——以及例如Walkmans的盒式磁帶收聽技術和世界上的家用/車載立體聲系統的,很容易改裝來安裝CD。

#?移動設備

1991年,MPEG-1 / MPEG-2 Audio Layer III聆聽技術(通常稱為MP3)已標準化。MP3有損壓縮算法的使用大大減少了音頻錄音數據量。對于大多數聽眾來說,MP3聽起來像是對未壓縮音頻的忠實再現。換句話說,MP3技術意味著聽眾不必再為8軌,CD或盒式磁帶而煩惱。換句話說,MP3技術意味著聽眾不必再帶著8軌,CD或盒式磁帶到處走;他們可以在口袋里放一萬首歌。便攜式MP3技術最著名的例子是2001年10月蘋果公司發布的iPod。隨時可以訪問錄音已達到驚人的數量水平,對便攜性的追求確實對所生產的聲音質量產生了影響。功能強大的車載或家庭音響系統可以配備能夠重現“錄音室”音質和清晰度的大型揚聲器和其他組件,但是當您出去散步,在健身房鍛煉或坐在辦公室的隔間里,使用高端揚聲器系統來再現錄音室質量的聲音,最好的情況下是很不方便的,或者在最壞的情況下是不可能的。

這是便攜式聽音設備問世的折衷方案,即犧牲某種程度的聲音質量以增強移動性。但是,隨著寬帶流媒體音頻的不斷發展,帶來了令人驚嘆的清晰聲音,并且沒有明顯的數字損耗,這意味著即使是最小的聆聽設備,現在也能夠產生更好的聲音質量,或者達到黑膠唱片的音質。

聲音的“重新進化”

音頻工程師在創造使錄音達到最大便攜性的技術方面做得非常出色,同時他們也被要求設計能夠提供最佳聆聽體驗的設備。用戶動動手指就可以把讓成千上萬首歌曲或語音裝進iPod,這是一個非常棒的選擇,但是如果再現聲音的質量不合格,那么這樣做的好處在哪里呢?

對于音頻工程師和收聽者來說,值得慶幸的是,在存儲介質的成本和尺寸快速發展的推動下,當今日益增長的高分辨率音頻數據格式的可行性和應用正在推動高質量聆聽設備和具有更好清晰度的聲音格式的同步發展。聆聽技術的這種所謂的“重新進化”正在改善聲音的重現水平。

伊利諾伊州伊塔斯加(Itasca, Illinois)的樓氏公司通過創建平衡電樞微型聲學揚聲器而處于優化聆聽體驗的領先地位,該揚聲器可以放置在與移動設備和計算機一起使用的入耳式聆聽設備(耳機/耳塞),音頻工程師可以將技術和純凈的聲音成功融合到一起。平衡電樞技術可以設計出緊湊的,具有高功率輸出的聆聽組件,可以對其進行微調以滿足特定的聽筒和揚聲器應用。收聽設備OEM廠商雇用的音頻工程師現在可以為客戶創建標準的聆聽體驗。

作為最突出的例子,增強音樂和其他錄音的聲音重現并不是平衡電樞技術可以優化聆聽體驗的唯一方式??梢詫予F單元放置在入耳式通信設備中,例如藍牙耳機或可以插入手機以實現免提通話的耳機。

樓氏在70多年前就開發了動鐵單元技術,并于1991年首次在耳機中使用。通過在單元外殼內的兩個磁鐵之間的靜磁場中引入一個平衡簧片,可以產生高保真聲音。靜態線圈中的交流(AC)信號會在簧片中產生交流磁通,從而使簧片失衡并導致簧片尖端產生交流運動,在此過程中產生的聲音質量和清晰度要比其他耳機單元技術產生的聲音更純凈。

將動鐵單元技術集成到耳機中的其他特點和優勢包括:

  • 精確制作清晰,身臨其境的高保真音頻
  • 低振動質量的振膜,可快速準確地重現聲音
  • 特殊的簧片,無論何種音樂類型,都能真實還原原聲
  • 較小的入耳式封裝(小于圖釘),無限的設計靈活性
  • 能夠在單個耳機中使用多個動鐵單元,并且每個動鐵單元都調至特定的音樂頻率范圍
  • 明顯區分不同樂器的聲音,以用于音樂廳或黑膠唱片的聆聽體驗
  • ?極低的功耗
為了滿足攜式音頻體驗音質和舒適度不斷提高的要求,樓氏做出了長達數十年的承諾,致力于創造可以將高音質與便攜性相結合的聆聽解決方案。

為了應對降低耳機聲音質量以提高聲音可便攜性的固有折衷,樓氏做出了長達數十年的承諾,致力于創建可將高音質與可便攜性需求結合起來的聆聽解決方案。這對行業的音頻工程師來說是一個福音,他們現在擁有必要的工具和技術,可以創造最接近地復制黑膠唱片等傳統技術音頻的入耳式聆聽體驗。致力于動鐵單元技術的使用是音頻工程師的下一個發展階段,以確保當今的耳機技術能夠提供發燒友所需要的純凈聲音,并使更多的隨機聽眾也能體驗到。

Knowles

除了音樂播放,隨著可聽設備將健身追蹤,聽力增強和免提語音助手訪問等功能集成,消費者對真無線耳機和智能可聽設備的青睞正在加速發展。這樣導致用戶佩戴可聽設備的時間越來越長。反過來,消費者需要更舒適的佩戴,更長的續航時間和更好的音質。樓氏動鐵單元在改善以上三個方面性能有獨特的地位。

No.1助聽器和可聽設備的趨同性

Knowles

樓氏最早在60多年前開發了用在助聽器設備中的動鐵單元。這項先進的發明確保了設計緊湊、舒適和高質量的小電池助聽設備可以整天佩戴和使用,現在可聽設備也有同樣的需求。就像助聽設備普遍采用具有小尺寸、低功耗和忠實聲音還原的動鐵單元。越來越多的可聽設備設計商也采用動鐵單元。

普通動圈揚聲器的音圈是粘在運動的振膜上。小尺寸時,運動組件的整體質量會成為問題。如果運動質量過高,聲音就會不能被準確地還原。這是用在可聽設備里微型揚聲器的特有問題。為了避免這個問題,音圈線的圈數會受到限制。這會導致揚聲器的效率降低,功耗增加。

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

動圈式揚聲器的振膜和運動的音圈

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

動鐵單元振膜和靜止的音圈

在動鐵單元中,運動質量包含一個薄的簧片(或者叫平衡電樞),振膜本身,一個非常小的連接簧片和振膜的導針。音圈本身是靜止的,可以使用更多的圈數。這樣可以在非常小的尺寸中產生更強的磁場強度,更高的效率和更低的功耗動鐵單元的結構還允許設備有相當大的自由度來定制特殊的用途。這種自由度,對助聽器設備設計至關重要,對可聽設備也逐漸地越來越重要。

No.2小尺寸,設計靈活性

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通常使用的最小的能提供可接受音質的動圈揚聲器直徑在6毫米。可聽設備的設計者經常選用這個尺寸來減小需要的揚聲器體積。然而,更小尺寸的選擇正越來越流行。樓氏RAB動鐵單元只有6mm動圈單元的1/3體積,但有卓越的音質。當尺寸是最關鍵的要求時,RAB是最好的選擇。其他方案如雙動鐵單元為使用高分辨率編解碼(例如aptX, LHDC或者)的可聽設備提供卓越音質。

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

通過利用動鐵單元尺寸小的優勢,可聽設備設計者有更多的選擇來使可聽設備小型化,增加特性,增加電池尺寸,或者以上三個都選擇。

就結構設計多樣化而言,動鐵單元比常用的6mm動圈單元表現更出色。動鐵單元的出聲孔可以放在尾部,表面或者側面。這樣可以幫助集成麥克風,電路,或者其他基于包裝設計尺寸限制的器件。而且,因為其他器件可以更好地緊密地擺放在動鐵單元周圍,動鐵單元的矩形形狀可以最大化地利用空間。

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

可聽設備在相同體積時由于采用動鐵單元而使特性增加成為可能的例子

No.3?給客戶所需——長續航時間

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在過去,可聽設備里DSP功耗巨大,揚聲器功耗微不足道?,F在不再是這種情況。因為助聽器設備里DSP功耗非常低,揚聲器消耗了大部分能量,可聽設備也是如此。現代設備的續航時間可以通過使用動鐵單元大大改善。由于未來DSP的功耗會進一步降低,由于使用動鐵單元帶來的續航時間延長比例也會相應增加。

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

當動圈揚聲器被替換成動鐵單元,預估的電流消耗會大約減少11%。

最關心的是如何把這個轉化成續航時間。為了確認動鐵單元的功耗節省潛能,樓氏測量了無線耳機使用6mm動圈單元和RAB動鐵單元的續航時間。為了消除不同音源帶來的功耗改變,同一首歌被持續播放。使用了西方和亞洲兩首流行歌曲,測試結果相似。采用動鐵單元的耳機續航時間增加了20%,大于1小時。

樓氏動鐵白皮書(二)| 動鐵單元在可聽設備中的應用

60mAh電池,105dB聲壓到711耦合器

這些測試結果也通過實際產品確認。高端音樂設備和耳機制造商山靈發布了真無線耳機MTW100的兩個版本。一個版本采用6mm動圈單元,另一個版本采用樓氏動鐵單元。山靈公布了揚聲器類型和相應的續航時間:6mm動圈版本續航時間為6小時,樓氏動鐵單元版本的續航時間為7小時——17%的增長。

No.4?準備服務日益增長的市場

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真無線耳機逐漸從音樂播放設備快速發展為智能可聽設備,集成生物傳感器,免提語音喚醒,動態聽力增強等。這些增加的功能驅動日益增長的需求。終端消費者希望下一代可聽設備有越來越長的續航時間。因此,消費者會選擇續航時間長,音質卓越和佩戴舒適性高的可聽設備。

幾十年來,樓氏動鐵單元推動了助聽器的發展,現在正通過四種非常重要和特定的方式提升聽覺體驗:

客制化服務:

樓氏可以對動鐵單元進行微調來提供針對任何使用場景的異常清晰和令人愉悅的音頻。

始終如一的性能:?

樓氏會對每一個動鐵單元的輸出大小做校正。樓氏動鐵單元會測試通過嚴格的要求,對于每個新設計的動鐵型號也會做嚴格的環境測試。

小尺寸:

允許設計者有更多的靈活性來縮小設備尺寸,在保持舒適性和音質的同時增加電池尺寸或者特性。

節能:

相對動圈單元而言,樓氏動鐵單元由于低功耗非常適用于可聽設備。

總之,從設計,尺寸和功耗效率方面考慮,動鐵單元是動圈單元非常好的替代品。使用帶有動鐵單元可聽設備的用戶可以享受更高的舒適性,卓越的音質和更長的續航時間。

 

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作者 808, ab

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