专业广播与扩声系统正在经历一场安静但意义重大的重心转移。过去,讨论往往从“这只扬声器能打多远?”或“最大声压级够不够?”开始。如今,工程师越来越关注声音能否准确送达需要覆盖的位置、不同扬声器型号能否保持一致的音色,以及在声学条件复杂的空间里能否减少不必要的反射。回顾自己的工程生涯,美国音频工程师David Gunness指出,这一变化背后有一个重要因素:数字信号处理,也就是DSP,不仅正在改变扬声器本身,也正在重写整套广播与PA系统的设计逻辑。
Gunness拥有深厚的专业音频从业背景。他先后在Electro-Voice工作11年、在EAW工作12年,并于2008年与Stephen Siegel共同创立Fulcrum Acoustic。比履历本身更重要的是他长期坚持的工程理念:扬声器设计不应与DSP、指向控制和系统级集成割裂开来。在今天的公共广播、场馆扩声、固定安装以及多分区广播项目中,这一理念正越来越从一种可选设计偏好变成工程上的实际需要。
从自制PA到系统级声学
Gunness进入专业音频行业的方式非常务实。大学期间,他作为乐手经常演出,却买不起一套正规的PA系统,于是购买胶合板,在地下室用台锯切割,并使用Radio Shack元件制作了自己的第一对扬声器。这是一次很有成就感的DIY尝试,但局限很快显现出来。一个简单的二阶无源分频器并不能解决他听到的所有声学问题。
“为什么听起来还是不太对?”这个反复出现的问题,很快把他的兴趣从箱体组装和元件接线推进到更深入的声学与系统工程。他开始大量研读AES资料,并借助大学音频技术课程,把零散的技术知识整理成更系统的声音认知。
这段经历对今天的广播系统设计仍有启发。许多项目在初期仍被简化为麦克风、功放和扬声器的硬件清单,而验收测试也可能过度关注是否达到规定声压级。实际运行中,有效的信息传递却取决于覆盖角度、频率响应、房间反射、不同扬声器之间的音色差异,以及不同分区之间不希望出现的声能串扰。
在大型建筑、场馆、交通枢纽和多分区公共广播系统中,这一点尤其重要。单纯增加功放功率并不会自动提升可懂度。如果指向性控制不佳,提高电平反而会把更多声能打向墙面、玻璃和天花板。一旦这些反射累积起来,系统虽然更响,却可能明显更难听清。
因此,广播系统设计正从简单的设备选型转向更有目的的声场设计。扬声器不再只是一个独立的播放设备,而是空间整体声学控制链中的一个环节。
DSP让扬声器成为系统的一部分
在Gunness看来,自1984年进入行业以来,数字信号处理的快速发展是专业音频最重要的变化之一。他在EAW参与开发的一些处理技术后来被称为Gunness Focusing,而Fulcrum Acoustic又通过Temporal Equalization(TQ,时间均衡)进一步发展了这一理念。
一个尤其重要的点是,Fulcrum Acoustic从来不是按照“扬声器直接接上功放就作为完全独立产品运行”的思路来做产品。其扬声器设计理念从一开始就假定DSP会成为信号链的一部分,从而使系统能够校正和优化时域、频域以及整体响应特性。
对今天的广播系统来说,这种DSP优先的思路意味着扬声器与处理器之间的关系比过去紧密得多。传统流程可能先选扬声器,把均衡和校正留到最后调试阶段。更成熟的设计则会从项目初期就把扬声器原始响应、分频点、延时、均衡、限幅和分区覆盖放在一起考虑。
DSP的作用也远不只是让系统主观上“更好听”。在远距离寻呼、分布式扬声器系统和同步多分区广播中,延时对齐至关重要。如果前后扬声器到达听众耳边的时间差明显,就可能出现明显的双重声音、时间模糊,或者声音仿佛从多个方向同时传来的感觉。正确的数字延时可以让延时补声扬声器与主声源更好对齐,从而保持更自然的声像。
在应急寻呼和语音播报中,这会直接影响语音可懂度。广播信息的价值并不只是“系统已经播放了”,真正的问题是空间内的人是否真正听懂了指令。
指向控制正在重写覆盖规则
除了DSP之外,Gunness数十年来持续投入的另一个方向是同轴扬声器设计和指向性控制。Fulcrum Acoustic开发了覆盖角度不同的多种同轴产品,并特别重视不同尺寸产品之间保持一致的声音特征。
Gunness曾用一个很直观的例子描述这种一致性:一只大型30英寸同轴号角和一只小型5英寸补声音箱,可以保持高度相近的音色。这种一致性对于大型系统尤其重要,因为实际安装几乎不会只使用一种扬声器。
主覆盖区可能采用高输出扬声器,走廊可能使用紧凑型壁挂扬声器,近场区域可能依赖较小的补声音箱,侧区或复杂空间还可能需要完全不同的覆盖角度。如果这些扬声器的音色差异很大,听众在空间内移动时会明显感到声音变化,调试工程师也不得不反复用EQ补偿。
当不同尺寸、不同覆盖角度的扬声器具有相似的音色基础时,系统集成会容易得多。对于公共广播应用而言,这意味着主扩、延时补声和近场补声之间能形成更连续的听感,也更有机会在整个设施内维持一致的语音清晰度。
被动心形指向设计控制多余低频
Gunness还特别提到被动心形指向扬声器技术。Fulcrum Acoustic目前提供被动心形指向超低音、主扩和补声音箱,其产品线中约40%采用这一设计方向。
其工程价值在于控制原本会向扬声器后方辐射的低频能量。Gunness以教堂应用举例:把一只CCX被动心形指向扬声器放在房间中部,可以减少向前排回传的低频能量,让更多声能集中在预期的听音区域。
这与广播系统设计高度相关。许多覆盖问题并不是目标区域声压不够,而是本应少接收声音的区域获得了过多声能。在混响较强的大厅、宗教场所、交通候车区、多功能厅和开放式建筑空间中,失控的后向低频会不断激发房间反射,使广播听起来浑浊、含混。
因此,扬声器选型越来越不只是看功率、灵敏度和最大SPL。指向性和覆盖图形控制正在变得更重要。高效系统并不是简单向房间里注入更多声能,而是把合适的能量送到真正需要听到声音的人群。
广播系统的选型逻辑正在变化
从今天的广播系统工程角度看Gunness关于DSP、同轴扬声器和指向性的观点,可以看到一个明确趋势:专业音频正在从主要比拼单个硬件参数,转向比拼整体系统控制能力。
第一,不同扬声器之间的音色一致性正变得越来越重要。大型项目通常需要不同功率、不同箱体尺寸和不同安装方式的终端。如果同一系统中的产品声学特征差异很大,调试就会更困难,系统长期运行表现也更难预测。
第二,DSP不应被当作最后阶段的“救火工具”。在设计阶段就应明确哪些分区需要延时、哪些扬声器需要独立均衡、哪些通道需要限幅,以及不同广播区域之间的时间关系应如何协调。
第三,覆盖设计应从“声压级够不够?”转向“声能到底去了哪里?”覆盖角度更宽并不一定更好。空间越复杂,就越需要让水平和垂直指向性准确匹配实际听众区域,同时尽量减少打到墙面、玻璃、天花板和非目标区域的多余声能。
第四,产品家族内部的一致性会直接影响长期维护。广播系统往往要运行很多年,部分扬声器最终需要更换或扩充。如果同一系列产品能够保持稳定的音色特征,系统扩展就更容易,也不必每次硬件变更都进行大幅重新调音。
Gunness关于经营音频公司的看法同样适用于系统集成市场。在他看来,客户需要的不只是声音出色的产品,还需要合理的交期、准时交付,以及售前售后可靠的支持。这一点在广播工程中尤其明显,因为产品参数只是项目的一部分。系统设计、调试、现场支持和长期维护最终决定客户能否真正依赖这套系统。
这也反映了一个更广泛的现实:现代广播系统越来越难依靠一两款“明星产品”解决全部问题。扬声器、功放、DSP、控制平台、扬声器布置和房间声学必须作为一个整体协同工作。成熟的解决方案会让不同组件服务于相同的覆盖目标,而不是让工程师在调试阶段花大量时间纠正设备之间互不匹配的行为。
从制作第一套自制PA,到数十年持续完善同轴号角、数字处理和被动心形指向技术,Gunness的职业经历体现了专业音频的一项核心趋势:声音系统越来越依赖精准控制,而不只是追求更大的功率。
对于今天的公共广播、专业扩声和固定安装音频项目,这种转变带来了直接的工程影响。扬声器在技术上能不能“覆盖到”某个区域是一回事;能不能在整个区域内提供稳定、清晰、音色一致的覆盖,则是更高要求。越来越多时候,后者正在成为衡量广播系统质量更有意义的指标。
常见问题
使用DSP后,现场声学测量还有必要吗?
当然有必要。DSP可以提供均衡、延时和滤波等工具,但正确参数仍取决于实际声学环境。测量麦克风、频率响应测试和关键听音可以帮助工程师评估时间关系、覆盖差异以及不需要的房间反射。
同轴扬声器在广播系统中一定比传统两分频设计更好吗?
不一定。同轴设计在声源一致性和紧凑安装方面可能具有优势,但最终选择仍取决于覆盖要求、安装位置、所需SPL以及空间的声学条件。
被动心形指向扬声器是否需要额外的多通道DSP控制?
这取决于产品设计。被动心形指向系统的一个关键特点,是部分指向性控制通过扬声器本身的声学结构和箱体设计实现。这与依靠独立驱动单元和更复杂外部DSP处理的主动心形指向系统不同。
给旧广播系统增加DSP,能立即让系统发生质变吗?
可以改善性能,但改善幅度取决于现有扬声器、功放、安装位置和房间条件。如果主要问题来自扬声器位置不合理、覆盖角度不合适或严重的声学缺陷,仅靠DSP并不能解决所有问题。