原理:在開放場中,一個出聲孔可以描述為一個聲源(源強就是面積和速度的乘積),觀測點的聲壓就是這些聲源的疊加效果,其中f為頻率,xi為振動位移,Si為面積,di為聲源到觀測點距離,γi跟表面幾何形狀關聯。
很容易發現:
1、 同樣的振幅,頻率降低一半,聲壓級要減少12dB,也就是說在開放場下想要達到較大的響度存在天然的物理限制。
2、 由于膜片有正反兩個面,他們的體積流剛好相反,可能存在抵消的作用,這讓低音重放難度更大,但同時這個也是減少漏音的關鍵原理。
3、 可以提升低頻響度的方法:盡量讓正貢獻聲源離觀測點近,讓反貢獻聲源遠離觀測點,盡量加大源面積,盡量加大源位移,改變反貢獻聲源的相位(如倒相箱)。
數字音頻處理提升開放音頻低音性能
針對OWS耳機,在只有一個發聲單元的開放音頻,增加面積,離耳朵更近,改變相位多是采用物理的聲學結構設計來完成,數字信號處理主要的作用是最大限度的達到物理的限制位移。
物理的限制主要來源于兩部分:
1、喇叭承受的功率是確定的;
2、功放輸出的最大功率是確定的。
方法一:EQ的調整
采用固定的一組EQ來調整耳機,這個是所有耳機中最常見的做法,這里的限制是不應讓最后的總增益超過0dBFS。但事實上市面上一些劣質的耳機會犯數字削波失真的錯誤。
方法二:“動態”EQ調整
不同的音量下采用不同的EQ,比單一的EQ方法有提升,中小音量聽音時低音比重更大,但大音量時由于物理的限制,不能提升低頻品質。
方法三:動態范圍控制/壓縮(DRC,Dynamic Range Control/ Compression)
動態范圍控制,顧名思義,是將輸入音頻信號的動態范圍映射到指定的動態范圍,有模擬和數字控制器,包含壓縮限幅等,這里特指壓縮相關的方法。音頻信號可以進行整體的動態范圍控制;也可以劃分為若干子帶分別進行動態范圍控制。DRC廣泛用于錄音、制作、降噪、廣播和現場表演等,并不算是一個新技術。小體積音箱的標配數字音頻方法,但由于參數設計需要一定的專業和經驗,是早期小體積音箱好壞的重要區分點。DRC做得好,會提升低音體驗,做得不好會有聲音忽大忽小的問題,更有甚者會有顯著的失真或破音。

一般DRC包含分頻,擴位,峰值/均值檢測,啟動和釋放平滑增益控制等,常見動態范圍壓縮的框圖如下。

方法四:基于心理聲學的特點,偽造出低音感,虛擬低音增強技術
心理聲學實驗中,存在一種“虛擬音調”的實驗現象:人耳在基頻缺失的情況下利用諧波組合重建信號音調高低。主要流程如下圖,產生諧波主要方法為MaxxBass算法和VB Phase Vocoder。

MaxxBass最早實現的一種低音增強算法。采用非線性乘法器來生成諧波,該方法不可避免會帶來互調失真,目前幾乎已經不再用實際應用。
VB Phase Vocoder相位聲碼器,利用短時傅里葉變換在頻域進行頻率和相位的調整來實現頻率轉移。一些手機中應用了該算法,OWS耳機暫時還未見到有具體報道。 |