GENELEC真力研发总监“硬核解析”The Ones系列和W371：向完美更近一步

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Aki Mäkivirta 博士

现任 GENELEC 真力公司研发总监，是声音重放及 DSP 领域中全球最知名的专家之一。他是一位跨学科的研究者，也是一位知识渊博、循循善诱的导师。




对于立体声重放系统来说，两只音箱可以在它们之间的空间内，重现出一个声场；对于沉浸式重放系统来说（immersive system），至少使用三只音箱，可以在它们划定出的一块区域中，重现出一个声场。



这两种情况，重现的声场都统称为 “幻象声源” 或者 “虚声像” ，因为它是通过多只音箱共同作用而形成的，通常只存在于几只音箱圈出的那个区域内，我们能够感知到从左到右的声场，以及它的的纵深和尺寸。



显然，监听系统最重要的设计目标就是对声源进行真实地还原 —— 不添加，不遗漏，不做渲染和粉饰。

具体对监听音箱来说，最重要的能力之一就是精确地重现声场（幻象声源 / 虚声像）。


The Ones 系列同轴三分频音箱

和 W371 自适应母带低音系统


真力 The Ones 系列音箱整合了多种先进的设计思路和创新技术，能够做到对幻象声源的精准、稳定、高质量的重现。以下就进行一些列举说明。


三分频同轴设计



The Ones 系列音箱采用了三分频同轴设计，所有声音都发出于音箱的同一个点，这种 “点声源（point source）” 设计能够最大程度地保证幻象声源的精确重现。

真力 The Ones 系列音箱的单元排布是这样的：一个金属球顶高频单元，周围环绕着中频单元，上下对称排布两个低频单元，形成了真力独有的同轴三分频结构。



中频单元设计成了弯曲的“碗状”的结构，与音箱的前面板形成了平滑无缝的衔接，这种精确计算设计出的弧线结构，对于中高频来说是一个非常有效的指向性控制系统（Directivity Waveguide）。

中、高音同轴单元

高频单元的设计指标也达到了极高标准，做到了在超声波频段都可以保证线性的声学表现。这样的设计使得 The Ones 系列音箱在具有优秀指向性控制能力的同时，还具有极高的解析力，达到这样的水平，在专业音频领域还是第一例。


赛道型低频单元

两个赛道型的低频单元通过音箱前面板的两个开口向外辐射声波。为什么要把两个低音单元隐藏在前面板后方呢？这是因为在这种结构下，整个音箱的前面板可以被设计成一个最大化的指向性控制系统，它越大，能够受到有效控制的声波频率也越低。

两个低频单元协同工作，等效于一个巨大的低频单元。原理很简单，就像是一个巨大的低频单元被分割成两份，只是物理上不再一起。

这么做的好处是，低频指向性可以被控制得更好。当两个低频单元之间的距离达到一个正确的数值时，低频的指向性恰好可以和中频的指向性相匹配，从而使得指向性控制能够更进一步地向低频延展。

这种通过精密计算优化得出的指向性控制设计，会让音箱的声学表现，尤其是离轴响应更加 “透明”、中性（neutral）。

行业内的大多数监听音箱制造商都会力争让音箱在轴上具有平直的响应，但是如果说到离轴响应，只有 The Ones 系列音箱在平直的同时还保持了和轴上响应的高度一致性。


8361 水平指向特性图


8361 垂直指向特性图


The Ones 系列音箱的所有单元的声轴都重合在一个点上，这样的设计，让音箱完全避免了分频点上的离轴声染色。这个特性，对于包括沉浸式环绕声在内的多种应用场合，都大有益处。录音师、混音师在工作的时候，移动身体的位置移并不会感知到显著的音色变化，很多人将其称为 “甜点扩大”，也就是有效监听区域扩大了。

同轴音箱完全避免了分频点上的离轴声染色

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“圆滚滚”箱体，降低声染色



通常，监听音箱锐利的边缘都会“辐射”声波，这是因为当声音沿着音箱表面传播到边缘和棱角的时候，声波的“行动”会产生变化，这也被称为“衍射”，就像是给原来的声源制作了一个“副本”，但是在时间上要比原始声源来得晚一些。

衍射声波对于监听来说是有害的，它与直达声叠加会产生声染色，就像是给直达声加上了一个滤波器（滤镜）。

The Ones 系列音箱在设计研发时，采用了精密的计算机声学仿真设计，保证音箱箱体在具有很强的刚性、避免共振的同时，最大程度地减少了衍射现象，从源头上降低了声染色的发生可能。




先进的 DSP 数字信号处理


The Ones 系列音箱的分频部分采用了数字信号处理技术，让声音更加中性（neutral），以保证对声源的忠实还原。

数字信号处理采用浮点算法，保证整个信号链路内留有足够大的动态范围，做到高度还原、高度精确。

动态范围和内置各路功放的精密配合设计，让音箱可以轻松还原大动态的瞬态信号，反应到最终声音结果上，就更加精确的波形、更加“透明”的声音。



数字信号处理也同样被应用于将各个频段时间对齐，这非常重要，能够保证所有单元都在高度精确的的同步状态下进行工作，这也被成为线性相位系统或者恒定延时系统（constant delay system or linear phase system）。

从高频一直到低频，音箱的延时保持恒定一致，这样才能让输出的声波波形精确地保持原有状态。即便目前的科学研究结果表明，人耳几乎感知不到延时的微小变化，但我们对此也毫不妥协。这个优势还使得整个 The Ones 系列中的音箱可以根据不同的实际需求任意搭配，进一步增强了幻象声源的精准性、稳定性。

沉浸式环绕声监听系统需要多只音箱协同工作，这时候房间声学校准（补偿）功能就帮上了大忙。



The Ones 系列音箱全部具有房间声学自动校准功能。我们的 GLM 校准管理套件，可以自动发现系统中的所有音箱，同时“听到”各只音箱的工作状况，发现它们之间的时间差、电平差，以及计算分析出房间带来的声染色。


真力 GLM 软件界面：

各只音箱的自动校准结果，也可进行手动调整

红色为校准前，蓝色为调整线，绿色为校准后


使用 GLM 的校准功能，声道之间的电平差和时间差能够被完全消除，房间声染色可以被有效地减缓甚至消除。在实际听感中，整个监听系统的出色的声像定位能力、声场呈现能力，就是这一切先进技术的集中体现。


真力 GLM 软件界面



W371 自适应母带低音系统

最近，一个革命性的成员加入了 The Ones 家族 —— W371 自适应母带低音系统。W371 的加入，能够非常有效地帮助 8341A、8351B、8361A 达到更深的低频下潜，和更高质量的中低频表现。


每一只 W371 都包含两个独立的低音单元

朝向前方的单元为14英寸
朝向后方的单元为12英寸

W371 的箱体内包含了两个低频单元（两个独立而协作的低频发声体），通过非常灵活的信号处理方法，提供了五种不同的低频辐射方式。

W371 最独特的功能，就是可以灵活调整两个单元的声音信号的时间和电平关系。

具体如何调整才能得到最优结果，是 GLM 测试话筒在“听到”The Ones 主音箱和 W371 在房间中的实际声音表现之后，综合判断决定的。

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低频扩展模式
Complementary Mode



W371 的出厂默认模式成为低频扩展模式（Complementary Mode），在这种模式下，两个低频单元可以输出不同频率范围的声音，从而避免监听系统在房间中自由摆放时可能存在的声学问题。



我们知道，从音箱附近的墙面反射回来的低频与直达声叠加之后，会在某一频段产生抵消，在频响曲线上可以看到特定频段的严重衰减（低频段的 “大坑”），这种抵消产生的，衰减无法通过均衡器来提升和补偿，原因很简单 —— 均衡器提升了直达声的同时，如果不改变房间内的声学结构，反射声也同样会被提升，最终，抵消仍然严重。


而 W371 采取的方式非常聪明：由于两只W371（总共四个独立的低频发声体）处于房间的不同位置，GLM 可以针对监听位置，分析对比不同位置的低频单元的实际频率响应，让不同的单元负责不同的频段，匹配出效果最好的工作方式，最终结果是 "绕过" 了房间中原本存在的抵消现象。



指向性控制模式
Continued Directivity Mode


W371 的第二种模式也是 "独门绝技"，称为指向性控制模式。在这个模式下，W371 通过两个低频单元的协同工作来耦合出低频指向性，具体来说，就是在各个频点上优化两个低频单元的延时和电平特性，让 W371 的指向特性达到与 The Ones 主音箱完全衔接、完全统一的状态。


这种模式下，监听系统的指向性控制延展到了前所未有的人耳最低可闻频率，我们向理论上的完美状态又迈进了一步。




反射抵消模式
Antireflection Mode


W371 的第三种模式称为反射抵消模式，用来弥补实际房间的局限所带来的有害影响。根据摆放位置的不同，监听系统后方或者侧方的墙面可能引入明显的反射声，有时地板反射也同样带来严重问题。


当房间中存在这种情况时，W371 可以在出现问题的角度，即侧方或者后方，改变自己的声音辐射特定，制造出一个声音辐射的 “暗区”，也就是音箱朝那个方向输出的能量做到非常小。这样，房间反射声的能量有相应减弱，有效缓解抵消现象。


在中小型空间内，达到大型主监听效果


凭借革命性的 W371 自适应母带低音系统，The Ones 系列音箱为音频工作者提供了全频段、高精度、高质量的监听解决方案，即便在声学条件不佳的环境中也可以应对自如，确保 ”透明“、中性的声音。



The Ones 系列与 W371 组成的母带监听系统能够媲美真力大型主监听，不但如此，它们对空间的适应性更佳，而且能够在中、小型空间中达到主监听的效果，这也是监听领域中前所未有的。

我们有理由相信，The Ones 系列与 W371 组成的监听解决方案，将成为全球高品质监听领域最值得信赖的标杆产品。