【導(dǎo)讀】快速變化且競(jìng)爭(zhēng)激烈的高端音頻市場(chǎng)中,對(duì)技術(shù)進(jìn)步、小型化及TWS展現(xiàn)了強(qiáng)勁需求,但萬(wàn)變不離其宗的還是“音質(zhì)”。新的編解碼器、新驅(qū)動(dòng)、高端算法等多種高端功能,已使近乎無(wú)損的流媒體質(zhì)量成為可能,不過(guò)許多消費(fèi)者已開(kāi)始探索最純凈、更高質(zhì)量的聆聽(tīng)體驗(yàn)。本文深入探討為滿足聽(tīng)眾偏好需求,究竟應(yīng)該設(shè)計(jì)什么樣的音頻響應(yīng)曲線。
快速變化且競(jìng)爭(zhēng)激烈的高端音頻市場(chǎng)中,對(duì)技術(shù)進(jìn)步、小型化及TWS展現(xiàn)了強(qiáng)勁需求,但萬(wàn)變不離其宗的還是“音質(zhì)”。新的編解碼器、新驅(qū)動(dòng)、高端算法等多種高端功能,已使近乎無(wú)損的流媒體質(zhì)量成為可能,不過(guò)許多消費(fèi)者已開(kāi)始探索最純凈、更高質(zhì)量的聆聽(tīng)體驗(yàn)。本文深入探討為滿足聽(tīng)眾偏好需求,究竟應(yīng)該設(shè)計(jì)什么樣的音頻響應(yīng)曲線。
高端音頻市場(chǎng)是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng),其變化堪如聲速本身一樣快。未來(lái)的技術(shù)進(jìn)步、組件的小型化以及消費(fèi)者對(duì)高性能真無(wú)線立體聲(TWS)設(shè)備的強(qiáng)勁需求,為耳機(jī)制造商創(chuàng)造了新機(jī)會(huì)。在這一增長(zhǎng)中,音頻供應(yīng)鏈的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。像“無(wú)損”和“高清”這樣的流行語(yǔ),在音頻新聞中所占的比例越來(lái)越高。新藍(lán)牙編解碼器、改進(jìn)驅(qū)動(dòng)程序、高端算法以及以用戶(hù)為中心的高端功能,使實(shí)現(xiàn)近乎無(wú)損的流媒體質(zhì)量成為可能。如今許多消費(fèi)者正在探索和尋求最純凈、最高質(zhì)量的聆聽(tīng)體驗(yàn),這是過(guò)去從來(lái)沒(méi)出現(xiàn)過(guò)的使用場(chǎng)景。雖然優(yōu)質(zhì)音頻的定義將隨著創(chuàng)新而不斷演進(jìn),但聽(tīng)眾的首要關(guān)切依然是音質(zhì),這正如在消費(fèi)者需求排名中音質(zhì)持續(xù)排名領(lǐng)先本身所證明的那樣。鑒于聲音技術(shù)的不斷發(fā)展屬性,滿足音質(zhì)需求的一個(gè)挑戰(zhàn)是如何正確理解“音質(zhì)”對(duì)聽(tīng)眾的真正意義。即使市場(chǎng)上出現(xiàn)了一系列高端功能,為消費(fèi)者創(chuàng)造了更好的收聽(tīng)體驗(yàn),但現(xiàn)實(shí)中并沒(méi)有任何兩個(gè)聽(tīng)眾偏好是完全一樣的。所以,提供最高水平的音樂(lè)需要理解聽(tīng)眾的偏好和鑒聽(tīng)能力,還要加上專(zhuān)注的TWS設(shè)計(jì),只有這樣,才能精確滿足聽(tīng)眾的需求。
1. 音頻創(chuàng)新需要洞察消費(fèi)新需求
為了找到聆聽(tīng)體驗(yàn)中缺失的部分,研究專(zhuān)注于這個(gè)問(wèn)題:即如何幫助滿足消費(fèi)者對(duì)更好聆聽(tīng)體驗(yàn)的渴望?音頻工程團(tuán)隊(duì)開(kāi)始推出所需的頻率響應(yīng),以提供具有消費(fèi)者評(píng)級(jí)最高的音頻體驗(yàn)。該研究幫助創(chuàng)建了Knowles偏好鑒聽(tīng)響應(yīng)曲線,并提供了一些新的設(shè)計(jì)啟示,以滿足這些消費(fèi)者偏好。
圖1:適用于耳機(jī)的偏好音頻響應(yīng)曲線。
盡管這個(gè)問(wèn)題早在業(yè)界開(kāi)始競(jìng)相改善音頻質(zhì)量時(shí)就被探討過(guò),但之前的研究確有一些局限性。2013年推出的Harman耳機(jī)目標(biāo)響應(yīng)曲線最為知名、被廣泛用于指導(dǎo)基于消費(fèi)者偏好的耳機(jī)設(shè)計(jì)曲線。在精心設(shè)計(jì)的聽(tīng)力測(cè)試中,采用Harman響應(yīng)曲線的耳機(jī),一直能獲得很高的聽(tīng)眾評(píng)分。然而,Harman高端研究員Sean Olive博士表示,由于其測(cè)試方法和現(xiàn)有耳機(jī)測(cè)試耦合器的限制,其評(píng)分結(jié)果實(shí)際上只在10kHz以下有效。我們的團(tuán)隊(duì)試圖在之前的聽(tīng)力響應(yīng)偏好研究的基礎(chǔ)上,確定現(xiàn)有研究結(jié)果中還缺乏哪些聲音性能和音樂(lè)傳遞鏈設(shè)計(jì),即:發(fā)現(xiàn)聽(tīng)眾在10~20 kHz頻域中更喜歡哪些因素。Knowles利用其75年的音頻研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、制造寬帶耳機(jī)的能力以及測(cè)試耦合器技術(shù)的最新進(jìn)展,進(jìn)行了一項(xiàng)與Harman類(lèi)似的研究。2. 基于消費(fèi)者的研究發(fā)現(xiàn)了高音問(wèn)題為了解錄音音域的典型頻譜,從近20年中最流行的TOP 100中,隨機(jī)選取了200張錄音,進(jìn)行了分析。TOP 100榜單顯示了最暢銷(xiāo)和流媒體播放的音樂(lè),代表了普通耳機(jī)佩戴者可能會(huì)聽(tīng)的大部分音樂(lè)。研究中收集了高頻段具有代表性能量的音樂(lè),以確保獲得公正結(jié)果。評(píng)估后,從樣本中選擇了四首歌曲,它們的聲譜與平均曲線相似,并包含易于判斷其響應(yīng)的聲學(xué)樂(lè)器,如聲樂(lè)和打擊樂(lè)。
圖2:流行音樂(lè)的平均聲譜分布曲線。
對(duì)于選定的四個(gè)樣本,根據(jù)不同年齡和鑒聽(tīng)能力,選擇了70名參與者,試聽(tīng)中采用了六級(jí)高頻增強(qiáng)、原始Harman曲線、以及去除8kHz以上高頻能量的anchor曲線。音樂(lè)通過(guò)Knowles制造的定制混合驅(qū)動(dòng)耳機(jī)播放,該耳機(jī)配有7毫米動(dòng)態(tài)低音揚(yáng)聲器和Knowles WBFK高音揚(yáng)聲器,并配有MEMS麥克風(fēng),以確保耳機(jī)在受試者的耳朵上能夠良好密封。Knowles在實(shí)驗(yàn)中使用了MUSHRA協(xié)議,使聽(tīng)眾能夠在幾個(gè)不同錄音之間切換,然后給出他們對(duì)這些錄音的偏好評(píng)級(jí)。
圖3:用于最終偏好測(cè)試的音頻響應(yīng)曲線。
該研究的結(jié)論是,之前的頻率響應(yīng)曲線中,嚴(yán)重低估了聽(tīng)眾更喜歡耳機(jī)的高頻能量這一偏好。聽(tīng)眾想要的高音比之前確定的值要高12~21dB,具體取決于他們不同的鑒聽(tīng)能力狀態(tài)。就較低頻率上的最喜歡的響應(yīng)曲線而言,聽(tīng)眾表現(xiàn)高度一致。然而,在高頻段,年長(zhǎng)者則更喜歡高頻響應(yīng)的顯著增強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō),聽(tīng)眾等效聽(tīng)齡每增加10年,高頻增強(qiáng)就需要增加3dB。中心頻率為16kHz的濾波器在各個(gè)年齡段都最受歡迎,總共受到95%的參與者青睞。試聽(tīng)測(cè)試結(jié)果顯示,高頻響應(yīng)應(yīng)該比原始的Harman曲線平坦得多,在接近16 kHz時(shí)增加了12 dB。為了適應(yīng)不同的聽(tīng)眾以及在降低的音樂(lè)等級(jí)上收聽(tīng),實(shí)際上還需要進(jìn)一步的增加,于是,這需要耳機(jī)具有額外的高頻輸出能力。
圖4:聽(tīng)力損耗與年齡組的關(guān)系。
圖5: 不同年齡組試聽(tīng)音質(zhì)歸一化評(píng)分結(jié)果。
圖6:不同音頻響應(yīng)所建議的偏好曲線均衡。
3.對(duì)TWS設(shè)計(jì)的意義對(duì)于TWS的兩個(gè)設(shè)計(jì)考慮因素——即實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器和添加聽(tīng)力個(gè)性化功能而言, Knowles聽(tīng)力響應(yīng)曲線提供了一個(gè)很好的案例。超過(guò)10kHz的偏好響應(yīng)水平,在單驅(qū)動(dòng)器耳機(jī)中難以實(shí)現(xiàn)。均衡可以用來(lái)提高高頻能量水平,但這在DSP或功放中,大大增加了信號(hào)削波風(fēng)險(xiǎn)。該風(fēng)險(xiǎn)雖然可以通過(guò)降低系統(tǒng)的最大音量來(lái)避免,但聽(tīng)眾可能會(huì)因其對(duì)耳機(jī)的影響而感到失望。Knowles建議使用平衡電樞高音揚(yáng)聲器,使揚(yáng)聲器能夠滿足偏好收聽(tīng)響應(yīng)曲線,而不需要實(shí)質(zhì)性的電均衡,但這可能會(huì)導(dǎo)致電過(guò)載。增加一個(gè)平衡電樞高音揚(yáng)聲器,可以顯著提高耳機(jī)的高頻靈敏度,避免了對(duì)強(qiáng)均衡的需求。高音揚(yáng)聲器能夠采用針對(duì)降噪耳機(jī)所需的最大低頻輸出進(jìn)行優(yōu)化的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器。高音揚(yáng)聲器避免了由于更大、更重的錐體而造成的高頻損耗,并允許將動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器放置到距離端口更遠(yuǎn)的位置,從而消除了高頻損耗的風(fēng)險(xiǎn)。這使得耳機(jī)外殼的形狀更加美觀舒適。考慮到與年齡相關(guān)的高音聽(tīng)力損失的普遍性,TWS制造商應(yīng)考慮實(shí)施聽(tīng)力個(gè)性化功能。如果為用戶(hù)提供軟件控制,以根據(jù)他們的偏好和年齡來(lái)調(diào)整耳機(jī),建議調(diào)控中心頻率高于12kHz,理想情況下接近16kHz。除了不同年齡組所需的平均提升之外,聽(tīng)眾還希望至少有±5 dB的調(diào)整區(qū)間。滿足上述建議的耳機(jī),有望為最終用戶(hù)提供非常令人滿意的體驗(yàn),從而獲得更高的音質(zhì)評(píng)級(jí)。Knowles將其KN2參考設(shè)計(jì)調(diào)整為Knowles傾聽(tīng)響應(yīng)曲線,使制造商能夠輕松實(shí)現(xiàn)滿足市場(chǎng)消費(fèi)者偏好的TWS設(shè)計(jì)。通過(guò)KN2參考設(shè)計(jì),原始設(shè)備制造商可以清除設(shè)計(jì)障礙,提高其在高清音頻技術(shù)市場(chǎng)的份額,并更快地向更多聽(tīng)眾提供高性能、豐富的音質(zhì)和功能。作者:Mehul Kochar,來(lái)源:電子工程專(zhuān)輯參考原文:How a preferred audio response curve enhances sound quality in true wireless stereo devices.
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