研发故事：Electro-Voice针对体育场馆扩声用途的MTS系列

anima · 发表于 2022-5-21 21:30:52

近一百年来，Electro-Voice凭借开创性的体育场音响系统赢得了行业的尊重和丰富的经验与资本。这一令人难以置信的旅程始于Radio Engineers的联合创始人Lou Burroughs和Al Kahn无意中听到一位著名的足球教练将他们专门设计的PA 系统称为“electric voice：电声”，那是1930年，为了挽救他天生的嗓子，圣母大学的足球教练Knute Rockne无心之举创造了一个国际化扬声器品牌，并成为体育场声音的代名词。

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Electro-Voice开发了用于分布式系统的复合箱体：用于体育赛场的EVF前端负载式扬声器和EVH号角加载式扬声器以及NFL体育场中安装的X-Line Advance线阵列扬声器，Electro-Voice已经将产品应用于几乎所有规模或部分体育场。2010年，德国虽然赢得了南非世界杯足球赛的冠军奖杯，但在10个体育场中的9个安装了ZX5、XLD和FRX型号的扩声系统，所以，Electro-Voice被确认为无可争议的音响冠军。

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研发设计人员并没有固步自封，而是挑战自己以在竞争中保持领先地位。“随后进行了市场评估，并与顾问、设计师和集成商进行了广泛的对话，”Electro-Voice全球产品经理Bob Rieder回忆道：“通过创建一个核心小组，我们确保我们能够捕捉到全方位的潜在应用，从大型体育场到可以用单只扬声器覆盖的场馆。最终，我们发现了市场上存在一个空白，那就是提供长距离投射特性的高输出箱体，并提供精确的覆盖，能够与其他箱体组合在一起，并与它们无缝衔接。”

随着时间的推移，积累的信息和分析被带入到一个研发项目中。“我们在2018年启动了一项技术‘ 预研究’，看看是否有可能在整个频率范围内达到产品管理部门要求的声压级，”Electro-Voice工程经理Andrew Pardoe解释道：“初步研究表明，使用最新技术的换能器和大箱体，我们可以获得150dB/1m，并在整个频率范围内控制其指向性。”

MTS——即歧管技术系统应运而生。为了向过去致敬，设计团队选择了整合MH4020AC和MTL-4/MTH-4箱体的电声元件。“这些音乐会音箱以其指向性、长距离投射和非常高的输出特性而闻名，”Pardoe证实道：“为了实现非常高的低频输出，MTL-4采用了四只18英寸低音单元，而MTH-4具有输出到单通道的歧管压缩驱动器和Hydra波形转换器，我们想将制造这些传统箱体的一些技术应用到MTS系统中。”

MTS的工程师们同意在箱体设计中实施四个基本设计目标。“首先，输出电平需要超过150dB SPL @ 1m峰值的最低阈值，”Pardoe解释说：“其次，以最小的电平和频谱变化实现精确覆盖是至关重要的，所以我们同意采用标准模式，以最大限度地提高其广泛的应用度。在过去的十年中，我们注意到一个趋势，即许多大型场馆不再满足于语音清晰度，除了现场音乐会扩声外，还要求全音域音乐播放。最后，我们认识到，该箱体需要提供全频段的声音重现，并有足够的低频延伸，而无需配备超低系统。”
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正在德克萨斯州伯德维尔学校演示中的MTS系统

在设计标准确定下来之后，新冠疫情的发生标志着在体育场馆举行大规模活动戛然而止。然而，MTS系统代表了一种真正的扬声器设计整体方法，它正在显著向前发展。由于控制覆盖范围位于前端，扬声器在这些模式之外的输出溢出减少，因此，这一心形指向版本除了增强动态效果、改善音质和提高语音清晰度外，还提供全频带指向性控制，Hydra波导复合技术和歧管技术的开发将Electro-Voice的传统体育场音箱提升到另一个层次。

“在MTS系统中，我们在声学输出路径的三个不同阶段使用了歧管技术，”Pardoe补充说：“在同轴压缩驱动器内部的单独中高频振膜叠加，然后将其输出引导到新开发的无损Hydra波导，这种无损的Hydra波导可以在没有鳍片、针脚或任何其他障碍物的情况下沿着波形路径进行整形以实现几乎无损的解决方案，确保在中频和高频下的最大输出。第三阶段的歧管技术应用于主木质箱体结构中，将四只15英寸低音输出与来自无损的Hydra波导的能量结合起来。”

该团队发现，波形转换器可以以这样的方式驱动主号角，方口号角在没有传统衍射槽的情况下创造出不同的水平和垂直覆盖。“全音域响应是通过周边端口实现的，提供充足的低频输出和最佳的指向性控制，即使是在低频段，”Pardoe进一步说道：“将这一切放在一起意味着我们需要将专有的内部设计软件与有限元和边界元分析相结合，通过几天内我们在博世高性能计算机集群上的仿真，这相当于一个月的迭代效率。”

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MTS 6154-64cw箱体结构

除了标准三分频型号 (MTS-4153) 中的60° x 40°和40° x 30°覆盖模式外，更进一步的心形配置（MTS-6154）提供相同的覆盖模式和增强的低频方向控制。“为了控制远距离覆盖和扩散角度，箱体需要尽可能大，并配备一个相干波面和大尺寸的单元，”Pardoe解释道：“然而，如果你把它做得太大，安装起来就变得不切实际，所以我们寻求妥协，最终选择了43x43英寸的设计。”

通过整合恒定指向性技术，实现了精确的扩散角度，通过安装在驱动号角的歧管上的双同轴压缩驱动器来满足高输出要求，中高频部分产生超过151dB的峰值输出，分频点在450Hz。值得注意的是，这一低阈值使Pardoe和他的团队能够进一步优化低频段，并获得良好的低频响应。然而，对于现场音乐会，可以在配置中添加一个补充低音，如EV X12-128，其箱体宽度与此相同。”

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德克萨斯州伯德维尔学校一角

扬声器几何结构、互补放大器匹配和数字处理均经过计算机优化，以确保精确分布的声压级在整个覆盖区域内输出保持平衡和受控。MTS系统的设计具有独特的性能优化和系统保护功能，是为配合Dynacord放大器和处理器而设计的。推荐的Dynacord IPX系列四通道和八通道功放可以在Sonicue驱动的硬件和软件生态系统中进行监测和控制。一只MTS箱体只需要两个功放通道——一个是6Ω的高频，另一个是4Ω的低频，另外，在需要长电缆的地方，低频可以分成两个8Ω通道。

“从扬声器和系统设计师的角度来看，Dynacord功放可以满足我的一切需求，”Pardoe说道：“卓越的峰值电压输出由充足的电流提供支持，具备混合和匹配FIR和IRR技术的高性能DSP与灵活的限幅器拓扑结构相结合。MTS的设计是为了与IPX系列完美配合，放大器方面不需要我们做出任何妥协。全面的DSP处理能力帮助我们在长期可靠性和最大输出之间取得平衡。当你把两只或更多箱体组合使用时，IPX系列功放提供阵列化处理。如果体育场或区域性断电，Ghost Power功能可确保DSP保持工作状态，以便即时恢复。最后，Dynacord的Sonicue音响系统软件简化了网络设置、监测和控制。MTS系统高灵敏度与D类IPX功放的有效结合意味着我们可以提供最节能的解决方案。”

Pardoe补充说，点声源系统的优势不仅仅是价格、性能和覆盖模式控制。“点声源从未过时，因为它们通常被添加到线阵无法到达的地方作为补声系统。那些配备了长串线阵列的体育场馆，每串都由多只音箱组成，需要更多的放大通道。此外，200公斤以上的线阵列系统不仅在视觉上并不美观，还给挑檐增加了很多重量，并且在一定的高度上进行吊挂安装也很麻烦。从本质上讲，一个MTS系统机柜相当于四或六只双8英寸线阵列模块。为集成商节省了更多的时间和成本，扬声器可以通过菊花链进行连接，而无需将每个箱体都重新连到功率放大器。

此外，在设计阶段，内部开发的DSP工具被用于优化覆盖范围。“专有的扬声器设置和限制器功能可确保在极高的输出水平下表现出色，”他继续说道：“使用 Electro-Voice Preview扬声器软件为场地中的高级声学和机械系统仿真提供了完整的系统设计素材包，包括声场、时间延迟和低音集成等，此外，机械建模还支持2DAutocad、3D Autocad、3D STEP文件和与BIM兼容的3D文件。”

每个版本都有黑色或白色饰面可供选择。MTS 系列为所有应用环境而设计，有普通（PW）版本供室内使用，也有全天侯（FW）版本可供完全暴露在室外环境中。疏水网状背衬位于不锈钢格栅后面，使箱体不受灰尘和雨水的侵蚀。IP55 防护等级的箱体可以通过四个简单的M10吊环螺栓进行悬挂，更复杂的阵列可以使用侧面的M10点连接，通过创建一个外装结构来安装更多的扬声器。额外的后置M10点进一步提供了更多的灵活性和减少硬件索具的数量。方形的前部框架允许MTS以任何60°x40°、40°x60°、40°x30°或30°x40°的角度组合紧密排列，可与上方、下方或侧面的低音系统实现集成。

“MTS是为广泛的场地应用而创建的，但它尤其适用于需要更高输出的大空间，”Pardoe总结道：“集成商可以根据实际需要扩展到任何规模的安装系统，安装人员只需要简单的拔插和悬挂就能实现安装，他们会喜欢与MTS系统一起工作。其次，系统设计人员会发现MTS系统可以轻松融入到体育场建筑中，因为音箱数量要少得多，并且配有全套结构工具。”

作为线阵列系统设计的替代方案，MTS系统目前正在被考虑并指定用于北美以外的项目中。“设计师以前从未有过像MTS系统这样的工具，”Rieder总结道：“一旦他们听过这些音箱并为一些场地建模时，MTS就会成为系统顾问工具箱中的一个重要的扬声器选项。”

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