在汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，用戶對于汽車的消費體驗已不再僅僅局限于汽車的基礎功能使用上，針對汽車的娛樂功能體驗因素越來越多地決定著大眾的消費趨向。而汽車音響在音響技術不斷進步的潮流當中，也在緊隨著大環(huán)境，不斷跟進自身的發(fā)展步伐。旨在通過對當下中高檔車型中的沉浸式汽車音響技術進行研究，以了解國內外的汽車 3D 環(huán)繞聲的現(xiàn)狀。通過淺析代表性汽車音響設計品牌的核心技術以及汽車音響設計案例，將汽車環(huán)繞聲技術理論與現(xiàn)實車型的音響設置相結合，進一步探究沉浸式汽車音響技術的發(fā)展現(xiàn)狀和應用。

關鍵詞：汽車音響; 3D 音響; 沉浸式音響; 環(huán)繞聲技術; Bang ＆ Olufsen( B＆O)

作者：葉思成，何夢凡  

中國傳媒大學 藝術學部 音樂與錄音藝術學院，北京

01背景介紹

汽車音響發(fā)展簡述

伴隨著工業(yè)文明的發(fā)展，汽車的出現(xiàn)使人類擁有了更加便利的出行方式。隨著科技的不斷進步和人們需求的提升，汽車僅僅作為代步工具的本質屬性已不再能滿足需要。汽車制造者將日益顯著的大眾文化需求與汽車科技相結合，最終提出并實踐了“汽車音響”這個概念。

音響系統(tǒng)之所以可以稱為音響，最基本的條件就是———有回放聲音的功能。汽車音響系統(tǒng)與任何其他的音響系統(tǒng)同樣，主要包括主機、功放、揚聲器三部分。較為初級的音響系統(tǒng)僅僅具有收聽廣播的功能，而二十世紀七八十年代，立體聲音響開始出現(xiàn)在高檔轎車中。隨后，汽車的娛樂系統(tǒng)開始了飛速的發(fā)展，直至現(xiàn)如今汽車音響環(huán)繞聲技術的出現(xiàn)及盛行。

眼下的汽車音響技術又進入了一個新的里程，向大功率多路輸出、多揚聲器環(huán)回音響的“3D 環(huán)繞聲”方向發(fā)展。世界音響制造商也將轎車音響辟為一個專門的工業(yè)部門，針對轎車的特殊環(huán)境，充分考慮車廂的音響效果，采用高新技術制造轎車音響設備，其播送的音響效果完全能與“家庭影院”相媲美。目前常見的汽車音響品牌主要來自歐美和日本兩個地域，歐美品牌的音響以功率放大中的真實還原和低間震撼見長，注重真實還原音樂的本色，較為注重低音; 而日本品牌的音響則以對音質的讀取和修飾見長，音質純正細膩。不同類型的汽車音響品牌憑借各自的聲音特色取悅于消費者，滿足大眾的消費需求。

環(huán)繞聲技術的出現(xiàn)及在汽車領域的應用

環(huán)繞聲技術，旨在將重放原信號中的各聲源的方向再現(xiàn)，使欣賞者有一種被來自不同方向的聲音包圍的感覺。與普通的雙聲道立體聲不同，環(huán)繞聲至少要有三個聲道，并且聽眾必須處于各聲道的發(fā)聲點包圍之中。這種方式所產(chǎn)生的重放聲場，除了保留著原信號的聲源方向感外，還伴隨產(chǎn)生圍繞感和擴展感( 聲音離開聽者擴散或有混響的感覺) 的音響效果。在聆聽環(huán)繞立體聲時，聆聽者能夠區(qū)分出來自前后左右的聲音，即環(huán)繞立體聲可使空間聲源由線擴展到整個水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再現(xiàn)演出廳的空間混響過程，具有更為動人的臨場感。常見的平面環(huán)繞聲格式有 Dolby Digital( 也稱 AC－3) 、DTS 等，基本都是在左右聲道的基礎上增加中置聲道、左環(huán)繞聲道、右環(huán)繞聲道以及超低音效果聲道，構成了大家通常所說的“5． 1 環(huán)繞聲”［1］。而近年來逐步發(fā)展成熟的 3D 立體環(huán)繞聲，則是在平面環(huán)繞聲的基礎上，在垂直方向上增加了頂向揚聲器和側向揚聲器，例如常用在影院重放系統(tǒng)中的杜比全景聲( Dolby Atoms，如圖 1 所示) 、Auro 3D等重放格式，從聲道設置上看，可以達到 11． 1，12． 1或 16 聲道。

圖1    杜比全景聲影院音箱擺位示意圖

3D 環(huán)繞聲技術在影院系統(tǒng)中的廣泛應用，為汽車音響制造者提供了創(chuàng)新的思路。各大汽車音響品牌紛紛投身于汽車 3D 環(huán)繞聲系統(tǒng)的設計制造中，尤其在中高端汽車市場中投入實踐。將 3D 環(huán)繞聲技術與汽車音響系統(tǒng)相結合，必須考慮汽車的運行環(huán)境，包括振動、高溫、噪聲、電磁波等都會干擾車內電子設備的正常工作，因此轎車專用的音響設備不論從設計和工藝制造方面的要求都要比家用音響嚴格，從這個意義上講，高性能的轎車音響實際上是當今音響世界中的極品［2］。

02汽車音響中的 3D 環(huán)繞聲技術

B＆O 旗下汽車環(huán)繞聲系統(tǒng)

Bang ＆ Olufsen 成立于 1925 年，由兩位年輕的工程師 Peter Bang 和 Svend Olufsen 在丹麥的西北小鎮(zhèn)斯特魯爾攜手創(chuàng)建。經(jīng)過近百年的發(fā)展，Bang ＆Olufsen 以其與眾不同的高質量電視、音樂系統(tǒng)和高性能揚聲器產(chǎn)品而享譽世界，產(chǎn)品主要通過遍及 100多個國家和地區(qū)的廣泛、獨立零售網(wǎng)絡銷售。Bang ＆Olufsen 以極佳的設計語言展現(xiàn)卓越技術和感染力，成為國際設計標志和卓越音頻質量的代表品牌［3］。

除了家用娛樂產(chǎn)品之外，Bang ＆ Olufsen 還運用其出色的音響技能和設計能力為高端汽車行業(yè)制造高性能音響系統(tǒng)，包括與著名汽車品牌 Audi、BMW、奔馳等的合作。2005 年，B＆O 與 Audi A8 車系合作，標志著 B＆O 品牌在汽車音響行業(yè)的正式打響。

在汽車音響研制與開發(fā)中，B＆O 創(chuàng)新多項聲音技術，包括聲透鏡技術、揚聲器集成技術、ICEpower、TrueImage 等，為其建立卓越的汽車 3D 環(huán)繞聲音響提供了有力技術支持［4］。

此外，受到傳統(tǒng)的揚聲器設計要求聽眾必須坐在最佳聽音位置，以獲得最充足的聽覺體驗的啟發(fā)，由B＆O 研發(fā)的 Acoustic Lens Technology 聲透鏡技術( 見圖 2) ———利用可以水平升起的揚聲器，使聲音分散在水平 180°的角度，最大化前揚聲器的“甜點”所在區(qū)域，改進的空間感和現(xiàn)實感。所以無論乘客在車內置身何處，都會得到音樂廳前排的聽感體驗。

圖 2     Bang ＆ Olufsen 基于聲學透鏡技術( Lens) 研發(fā)的

水平升起的車內前端揚聲器

Speaker Integration 揚聲器集成技術———B＆O的汽車音響系統(tǒng)的所有揚聲器為了車輛特別定制的。必要時，工程師們還會將揚聲器穩(wěn)固地安裝在塑封模型中。這確保了每個揚聲器都能在均勻和穩(wěn)定的條件下工作。除此之外，這項舉措還能夠減少音響的“漏聲”現(xiàn)象，最大程度地保護車輛隱私。

ICEpower 技術( 見圖3) ———允許 B＆O 設計出更加緊湊的放大器。在熱環(huán)境中，極少的能量流失使得更多的能量用于驅動揚聲器。傳統(tǒng)的放大器傳遞給揚聲器的平均能量在 30% 左右，而 ICEpower 的擴增技術則使這個比例上升到 90% 以上，從而使輸出能夠達到 1 000 W，提供更加原汁原味的聲音再現(xiàn)。

圖3    ICEpower 內部構造

TureImage 技術———乘客或是聲源通常不會一直置身于最佳位置，這時，TrueImage 算法作為 B＆O數(shù)字信號處理技術的核心，發(fā)揮出巨大的作用。對于汽車音響來說，音頻放大的目的不僅僅是為了聲音的純潔、清新和干凈，在 TrueImage 技術的幫助下，聲音被更加智能地分發(fā)到每個揚聲器，從而確保了更加優(yōu)越的聽覺享受。

案例一: Audi Q7——3DAdvanced SoundSystem

B＆O 公司著名的 3D 環(huán)繞聲汽車音響系統(tǒng)在奧迪 Q7 系列上所展現(xiàn)。他們與音頻編解碼器和多媒體技術的開發(fā)者和供應商 Fraunhofer IIS 合作，在Q7 系列車型中實踐了著名的 3D Advanced SoundSystem［5］。

3D Advanced Sound System 完善了水平尺寸上的平面環(huán)繞聲設置，此外還添加了高度維度上的揚聲器設置。系統(tǒng)由 B＆O 公司旗下的 BeoCore D 類放大器提供超過 1 900 W 的有效功率。系統(tǒng)擁有23 只揚聲器，每個放大器通道都負責自身對應的揚聲器，包括準確定位在車內上半部分空間的內置揚聲器。該系統(tǒng)的專利“聲透鏡”技術為聲波提供了在平面 180°分散的可能性，并納入了重新設計的3D 高音揚聲器( 如圖 4 所示) 。這種設計提升了車內音響的聲波擴散性能，帶給聽眾令人驚嘆的聲音立體感。

圖4   Audi Q7 系列車型 3D Advanced Sound System 揚聲器位置示意圖

另外，如表 1 所示，在 3D Advanced Sound Sys-tem 中，車輛噪聲補償( Vehicle Noise Compensation，VNC) 技術利用板載傳聲器不斷地測量系統(tǒng)的外部和內部噪聲，從而進行彌補和調整。可擴展 DSP、TrueImage 矩 陣 處 理、DTCP ( Digital TransmissionContent Protection，數(shù)字傳輸內容保護功能) 以及5． 1多聲道支持技術，大大提升了聲音的重放效果。目前，3D Advanced Sound System 擁有幾項不同的聲音可選設置，分別是“Front( 前方) ”、“Ｒear( 后方) ”、“All( 綜合) ”以及“Movie( 電影) ”。在此基礎上，乘客可以在三個強度設置之間進行選擇，感受不同的3D 音響效果。

表1   3D Advanced Sound System———Audi Q7 規(guī)格

案例二: Beosound———Aston Martin

B＆O 公司與 Aston Martin 的合作，主要以 Beo-Sound 汽車3D 環(huán)繞聲音響系列為主。以 Aston Mar-tin 旗下著名的 Vanquish 車系為例，與 Vanquish 在其同系 列 車 型 中 的 佼 佼 者 地 位 相 對 應，Bang ＆Olufsen 的音頻工程師為 BeoSound 設計了更加強勁而輕巧的放大器，這使得 BeoSound 的聲音體驗更加優(yōu)越。Vanquish 視覺上的鋁質感元素和 Aston Mar-tin 的汽車動態(tài)線條配合相得益彰，同樣，BeoSound的聲音設計也經(jīng)過了精密計算，與車內空間大小比例準確配合。確保聽音者能夠被聲場更好地包圍籠罩，從而毫不費力地領略到 BeoSound 環(huán)繞聲優(yōu)越的平衡處理，其設備規(guī)格見表 2［6］。在環(huán)繞聲聽感的營造過程中，Bang ＆ Olufsen的專利技術 ICEpower 同樣在 BeoSound 中發(fā)揮了重要作用，大功率輸出與高保真音質得以緊湊巧妙地結合。聲透鏡技術( ALT) 提升了高頻率在 180°水平范圍的擴散程度，有效避免了高頻的流失，增強了聲音的空間感、層次感以及真實感。這使得乘客即使沒有坐在最佳聽音位置，也可以與原先相比獲得更好的環(huán)繞感體驗。

表2   Beosound———Vanquish 規(guī)格

如果沒有使用先進的高級數(shù)字信號處理技術( DSP) ，無論多么優(yōu)秀的揚聲器和放大器都會流露出一種與汽車不相匹配的尷尬之感，音響的效果自然差強人意。通過先進的數(shù)字信號處理技術對聲音進行有效處理，經(jīng)歷數(shù)百小時的人耳校對，再加上 13 只揚聲器的配合，工程師們使 BeoSound 擁有了音樂廳般的現(xiàn)場立體環(huán)繞聲效果。專門定制的密封固定式揚聲器減少了漏聲的情況，確?？梢栽诙喾N客觀環(huán)境條件下穩(wěn)固工作。除此之外，BeoSound還可以隨著環(huán)境噪聲的改變自動進行動態(tài)調整，幫助駕駛者和聽眾更專注于駕駛和聆聽過程。

案例三: BMW X6———High－End Surround Sound System

B＆O 公司與 BMW 公司的經(jīng)典而富有挑戰(zhàn)性的合作，體現(xiàn)在 BMW X6 系列轎車當中?！癇ang ＆Olufsen High－end Surround Sound System( 高端環(huán)繞聲系統(tǒng)) ”為寶馬 X6 車型提供了優(yōu)越的聆聽體驗。與寶馬 X6 有力而動感的駕駛體驗相配合，寶馬 X6高端環(huán)繞聲系統(tǒng)擁有 16 只揚聲器( 如圖 5 所示) ，超過 1 200 W 的功率驅動，使得經(jīng)過精密調諧的音樂充滿了車廂內部的每一角落，其規(guī)格見表 3［7］。這套系 統(tǒng) 中，B＆O 同樣使用了聲透鏡技術( ALT) ，獨立升起的前端揚聲器將聲音擴散在 180°水平范圍，搭配以車內高低設置的其他高頻或低頻揚聲器，乘客能夠更加真實地體驗 5． 1 環(huán)繞聲，尤其是環(huán)繞聲的縱深感與立體感。同時，系統(tǒng)較強的自動適應性能可以保證其在長時間工作中始終提供最佳的聲音。車載音響系統(tǒng)中的 DySop 技術可以實施監(jiān)視并彌補車廂內的噪聲。所有音響部分的共同配合營造出了 BM X6 車系卓越的環(huán)繞聲聽感體驗。

圖5  BMW X6 揚聲器位置俯視示意圖

表3  High－End Surround Sound System———BMW X6 規(guī)格

案 例 四: AMG——BeoSoundAMG High－EndSurroundSound System

Bang ＆ Olufsen 為奔馳公司設計的“BeoSoundAMG High－End Surround Sound System”汽車音響結合了之前的多種車載音響系列特點。在視覺設計上，AMG 的車載音響外觀與奔馳內環(huán)境的流暢線條完美結合，獨特的鋁制格柵使得音響與車內環(huán)境融為一體，如圖 6 所示。以 CLS 63 車系為例，14 只揚聲器構成了環(huán)繞聲揚聲器部分，ICEpower 驅動系統(tǒng)為揚聲器提供了超過 1 200 W 的功率，保證揚聲器得以高效無憂的工作。同時，車輛噪聲補償技術( VNC) 通過車廂內設置的傳聲器不斷收集數(shù)據(jù)，基于外部噪聲環(huán)境而不斷進行調整，所以無論是雨天、疾馳或是變速的各種駕駛環(huán)境，乘客的良好聽感都得以較好的保持。為了進一步提高乘客的聲音體驗，該系統(tǒng)具有“前方”、“后方”和“車輛整體”的多種聲音模式以及“TureImage”選單，允許乘客選擇類似錄音棚抑或現(xiàn)場演唱會一般的聲音環(huán)境［8］。

聲透鏡技術( ALT) 同樣在 BeoSound AMG High－End Surround Sound System 中發(fā)揮了重要作用。180°水平范圍擴散的聲音提升了乘客聽感的層次感、縱深感，進一步增強了車內環(huán)繞聲的聽感體驗。通過對聲透鏡的上隅角進行合理的計算切割，透過聲透鏡而傳播的聲音得以更均勻地在車廂中部擴散。這種設計不僅僅為聽覺服務，更是在視覺與感官上滿足乘客的需求，其規(guī)格見表 4［9－12］。

圖 6     AMG CLS 63 中的 ALT 高頻揚聲器與鋁制格柵揚聲器設計

表 4     BeoSound AMG High－End SurroundSound System

———CLS 63 規(guī)格

03結語

本文通過對沉浸式汽車音響技術進行簡要分析，結合代表性汽車音響設計品牌 Bang ＆ Olufsen( B＆O) 的核心技術以及設計案例，簡要了解國內外的汽車 3D 環(huán)繞聲的現(xiàn)狀，從而進一步探究沉浸式汽車音響技術的發(fā)展現(xiàn)狀和應用。本文將在《下》篇當中，繼續(xù)針對另外一家國內主流汽車音響———Dynaudio 進行具體分析，希望筆者的分析見解能給讀者提供一些思考，對本文不足之處也期待相關領域的專家學者給予批評指正。

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［12］ 葉思成． 淺談汽車音響的定位與空間塑造及發(fā)展構想［J］

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