沉浸式汽车音响技术发展现状及应用(下)——以 Dynaudio 汽车音响为例

随着汽车产业蓬勃发展，越来越多的用户开始在汽车的基础功能使用之外追求娱乐功能体验。在音响技术不断进步的潮流当中，汽车音响也紧随着大环境，不断跟进发展步伐。探究了当下中高档车型中的沉浸式汽车音响技术，并主要以丹拿公司的汽车音响设计案例及汽车音响后装技术为分析对象，进一步探究沉浸式汽车音响技术的发展现状和应用。

关键词：汽车音响; 3D 音响; 沉浸式音响; 环绕声技术; 丹拿( Dynaudio)

作者：何梦凡，叶思成

01汽车音响中的 3D 环绕声技术———

以 Dynaudio 汽车音响设计为例

环绕声技术，旨在将重放信号中的各声源的方向再现，使欣赏者有一种被来自不同方向的声音包围的感觉。与普通的双声道立体声不同，环绕声至少要有三个声道以上，并且听众需处于各声道的声音重放包围之中［1］。这种方式所产生的重放声场，除了保留着原信号的声源方向感外，还伴随产生围绕感和扩展感( 声音扩散或有延时、混响的听觉感受) 的音响效果。在聆听环绕立体声时，聆听者能够区分出来自前后左右的声音，即环绕立体声可使空间声源由线扩展到整个水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再现演出厅的空间混响过程，具有更为3D 环绕声技术在影院系统中的广泛应用，为汽车音响制造者提供了创新的思路。除了上一篇文章［2］中提到的 Bang ＆ Olufsen 公司，Dynaudio 公司同样也是十分有名的世界级汽车音响设计品牌，其设计作品不乏经典，为驾驶者与乘客提供了良好的听感享受［3］。

02Dynaudio 汽车音响设计理念及相

关案例分析

丹拿汽车音响的发展历史可以追溯到上世纪九十年代。1994 年，沃尔沃接洽丹拿，致力于合作为 V70 双门跑车开发一套高端音响系统。1997 年1 月，全新沃尔沃 V70 双门跑车在底特律车展上展出，这也使之成为了丹拿研发的第一款量产车高端汽车音响系统。2001 年，丹拿开始与大众合作并为它们的汽车开发新一代高端汽车音响系统。2004年第一款装配有丹拿音响系统的大众汽车问世。现如今，市场上的多数大众系列汽车都由丹拿为其提供高级的汽车音响系统———即便在遥远的中国，大众的丹拿高级汽车音响系统也获得了巨大成功。

Dynaudio 的音响重放核心理———“真实而透明”的音乐再现

为豪华车辆打造一套高端音响系统绝非易事。扬声器单元可用的空间有限，它们被分散布置在内饰，而非将它们布置在理想位置，也就是听者前方。然后更多的是来自噪声、振动、温度和湿度等极端条件变化方面的挑战。丹拿的汽车音响设计核心理念与“音乐”的真实重放效果相契合，可以概括为对真实而透明的音乐再现效果的追求。

基于“真实而透明”整体设计理念

为了实现高频的超高清晰度，丹拿将布质材料的高音扬声器安装于前部以及座舱后部，确保平衡的声音分布。依据音响系统，汽车的前部使用双路或四路系统，始终与后部专门匹配的双路系统相结合。每个型号的“多维”( multi－sub) 概念通过在车门分别布置的 4 个低音单元来重现紧密、动态的低音。丹拿的这种布置有效避免了单驱动扬声器或藏匿于中低音系统常见的低音不均匀的情况。低音扬声器膜采用镁硅酸盐聚合物( MSP) 制作———具有轻质、外形稳定且无共振的特点。膜片采用强大的双磁铁驱动，在额定荷载下可保证最大的动态和稳定性。

丹拿音响系统的另一个亮点是扬声器音圈。和普通扬声器不一样，丹拿扬声器的音圈不是用铜制作，而是使用轻质的铝，这样使得线圈直径可以更大，振动特性更加精确，从而实现真实、透明的音乐重现。

致力于重现最好音乐的独特扬声器技术

在丹拿汽车音响系统中，所有扬声器驱动单元都使用丹拿独特设计的镁硅酸盐聚合物( MSP) 膜片材料( 如图 1 所示) 。MSP 具有可以非常精确铸模的优点。这意味着锥体本身可以整块完美地几何成形，从而可以完全控制声频扩散模式。这样也省略几乎所有其他低音扬声器中都需要使用的单独防尘罩。除此之外，由于 MSP 材料本身固有的刚性，没有防尘罩也进一步提高了结构的完整性。

图 1 丹拿镁硅酸盐聚合物( MSP) 膜片材料

改善声场的中置扬声器

丹拿公司为了真实再现音乐而做出的另一大努力是将专用的中置扬声器安装至音响系统中。额外的中置声道与汽车两侧的扬声器驱动单元完美地匹配，从而使汽车内部声音达到十分均匀的平衡状态。作为一项特殊功能，中置和后置扬声器的声音分布可以由乘客按照其喜好分别调节［4］。

先进的功放技术

650 W 的数字功率放大器完善了丹拿汽车音响系统( 如图 2 所示) 。该放大器代表了丹拿最新的数字技术: 全程使用数字信号处理，与所有单独扬声器单元提供完美匹配。对于放大器和相关线路，使用模数和数模转换器来保护其清晰度和保真度。放大器配备 12 声道来驱动每个扬声器，在每个音量水平上都提供干净、清晰和动态的声音。

图 2      丹拿汽车音响功放模块

数字信号处理

使用数字信号处理( DSP) ，丹拿的工程师们仔细测绘了内部每条曲线和每个表面对声音的反射，然后在计算机帮助下延迟每只扬声器的信号，以便与它们的位置距离相匹配。乘客可以体验到同样纯净的声音，仿佛音乐就面前一样触手可及。

案例一: 大众帕萨特———丹拿Confidence 汽车音响系统

新丹拿 Confidence 音响系统特别针对最新一代大众帕萨特 B8 设计和制造，由两个 3 路扬声器组成，扬声器配备新设计的 MSP 中音单元和软球顶高音单元，新铁氧体磁铁系统安装在前门中，专用全频中置声道扬声器单元安装在仪表板中，两个 2 路扬声器安装在后门中，还有一个新开发的双音圈低音炮;因此总计有 12 个精确定位的高级丹拿单元，最新一代的先进数位信号处理器( DSP) 和一个精密的 16 通道数字放大器，呈现纯粹、自然且强有力的声音［5］。

为打造纯正音乐体验，在车内呈现音乐厅般的3D 环绕声效果，Confidence 音响系统在汽车前排区域布置了全频中置扬声器单元、两个大口径低音单元、两个全新设计的中音单元和两个蚕丝膜软球顶高音单元( 如图 3 所示) 。前排区域左右车门分别配置由低中高音组成的 3 分频扬声器系统，并且特别增加了通常在家庭环绕声系统里才会拥有的中置全频单元。在汽车后排区域，工程师们布置了两个低音、两个蚕丝膜软球顶高音单元和一个低音炮，提供了家庭环绕声设置的后置声道和低音炮声道，从而产生一种从起居室过渡到车内环境的强烈立体环绕体验。其相关配置见表 1。

图 3    Confidence 音响系统具有特殊涂层软罩的60 mm 高音扬声器

表 1 大众帕萨特———Dynaudio Confidence 汽车音响系统相关配置

案例二: 大众辉腾———Temptation 音响系统

Temptation 音响系统配备了 12 个高精密度丹拿扬声器，通过先进的 12 通道的 1 000 W 数字功放进行驱动，可呈现非常纯正而自然的声音，它的面世重新定义了人们对新型豪华汽车音响系统的印象，如表 2 所示。除此之外，该套音响系统的特点之一就是创新的位于前座乘客周围的 4 通道扬声器系统，它一共包括 4 个独立设置的低音单元，可表现强劲且密集、细节而丰富的声音，并且，不会造成高音和中音频率的不均衡［6］。Temptation 音响系统帮助乘客无论坐在车的什么位置，都能在数字信号处理技术的辅助下获得最佳音效体验。当扬声器判定将一个或多个座位作为声音聚焦点之后，DSP 会为该特定设置计算出最准确的声场，因此，系统可以为驾驶座、前排或后排乘客的位置进行优化，而不会对音质或声压水平产生任何影响。

表2      大众辉腾———Temptation 音响系统相关配置

案例三: 大众高尔夫———Excite 音响系统

大众高尔夫丹拿 Excite 音响系统( 见表 3) ，由9 个高性能扬声器单元组成，车辆前排和后排区域有 2 路扬声器，汽车后备箱内独立安装的双音圈低音炮，都由一个精密的 400 W 数字功放驱动。每套2 路系统都配备了一对丹拿软球顶高音单元和 MSP中音/低音扬声器单元，与低音炮完美地进行了整合，为整个车辆内部提供均衡的声音，低音表现力惊人，不仅强劲，且细节丰富。除此之外，丹拿创新的扬声器单元技术和强大的电子元件进行了完美的结合，可以发出清晰而精准的声音，即使在声压水平很高的情况下，亦具有逼真的动态效果，丹拿 Excite 为紧凑型高级汽车音响系统树立了新的标杆。

表 3   大众高尔夫———Excite 音响系统相关配置

案例四: 大众途锐———Confidence 音响系统

大众和丹拿唯一的目标是在越野车细分市场中，实现高端音质的新层面，而为了实现这一目标，丹拿公司为途锐打造了丹拿 Confidence 音响系统( 见表 4) 。该系统拥有独特的高性能 3 通道系统，专为前置声道而研发，每扇前车门都分别配备一个8 in MSP 低音单元、一个专用中音单元和一个软球顶高音单元，每扇后车门都配备一个高音单元和一个中/低音单元的 2 通道系统，而仪表板中则安装了一个专用 2 通道中置声道扬声器。同时，工程师将 12 个独立高性能丹拿扬声器单元完美整合到途锐的豪华内饰中，并根据车辆进行了声学优化，使得音响系统可根据路况实时校正。因而途锐的乘客无论选择哪种音乐类型，都可以享受到平衡的、最真实的聆听体验。

表 4    大众途锐———Confidence 音响系统相关配置

丹拿汽车后装市场扬声器技术

随着汽车音响设计的成熟与发展，丹拿公司还看到了另一个汽车音响领域的商机———汽车后装市场。越来越多的汽车发烧友追求优质的汽车音响体验，这也意味着后期汽车音响改装市场的发展前景十分乐观。针对此发展趋势，丹拿提出了 Esotec 系列高端后装市场汽车音响扬声器。此系统包括 MD 102 软球顶高音单元、MD 142 软球顶中音、MW 152 低音单元、MW 162 低音单元、MW 162 GT低音单元、MW 172 低音单元、MW 182 低音单元等;此外，还 拥 有 Esotec X252 双 通 道 分 频 器、EsotecX362 三路分频器，Esotec System 222，242，242 GT双通道组件套，并拥有 Esotec System 342，362 三路组件系统等组件组合方式，满足驾驶者的高品质音响追求( 如图 4 所示) 。

图4         Esotec System 362 三路组件系统( 包括一对 MD 102软球顶高音单元、一对 MD 142 软球顶中音单元、一对MW 172 低音单元以及 X 362 分频器)

在 Esotec 系列高端后装市场汽车音响扬声器成功推广的基础上，公司又推出了后装市场汽车基准旗舰系列: Esotar2 系列。此系列增加了 Esotar2110高音单元、Esotar2 430 中音单元、Esotar2 650 低音单元、Esotar2 1200 低音炮以及 Esotar2EX2－430 分频器、EX2－650 分频器和 EX3－650 分频器，进一步提升了系统的扬声器性能与换能器效率。可以说，Esotec 和 Esotar2 系列，为汽车音响后装系统提供了更加多样化的改装方案，使得汽车音响爱好者们能够根据私家车辆的特点进行选择与配置，从而拥有更为精准而真实的环绕声体验。

03结语

本文在上篇《沉浸式汽车音响技术发展现状及应用( 上) ———以 Bang ＆ Olufsen 公司汽车音响设计为例》文章的基础之上，结合代表性汽车音响设计品牌———Dynaudio 的核心技术以及音响设计案例，通过对沉浸式汽车音响技术进行简要分析，继续深入了解国内外的汽车 3D 环绕声的现状，从而对当下沉浸式汽车音响技术高端化、精密化的发展现状和愈加广泛而普遍的应用前景有了一定程度的了解。希望笔者的梳理与分析能给读者提供一些思考，对文章不足之处也期待相关领域的专家学者给予批评指正。

【参考文献】

［1］ 王鑫，唐书岩． 数字声频多声道环绕声技术［M］． 北京:人民邮电出版社，2008．

［2］ 叶 思 成． 沉浸式汽车音响技术 发展现状及应用( 上) ———以 Bang ＆ Olufsen 公司汽车音响设计为例［J］． 电声技术，2016，40( 10) : 43－48．

［3］ Dynaudio． Dynaudio 官方网站．［2106 －04 －20］． http: / /www． dynaudio． com/ car－audio /technology /

［4］ 林达悃． 影视录音声学基础———当代影视声音系列丛书［M］． 北京: 中国广播电视出版社，2005．

［5］ 叶思成． 浅述虚拟环绕声技术在汽车音响系统中的应用———以 Pro LogicII 与 Logic7 系统为例［J］． 电声技术，2015，39( 6) : 86－88．

［6］ 叶思成． 浅谈汽车音响的定位与空间塑造及发展构想［J］． 电声技术 2015，39( 4) : 50－53．