DSP 数字信号处理大师—英国之宝DSP扬声器


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“我们是数字信号处理(DSP)的大师” 

“MERIDIAN 高清音频的先驱”

想必刚刚了解、甚至接触过英国之宝产品的人对这两句“官宣”标语都耳熟能详

好奇一点的也许会产生疑问:

什么是DSP扬声器?

还有哪些牌子也在生产DSP扬声器?

英国之宝的DSP扬声器值得这么高的评价吗?


每个人有着不完全一样的外耳廓,每个人听声音的方式也有所不同,高音的明亮悠扬,中音的铿锵有力,还有低音的沉着稳重,可以说,一千个人可以找出一千个形容词来描述某种声音。而英国之宝的产品,一直在更好地重塑人们听音乐的方式。


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DSP扬声器


英国之宝的每一只DSP扬声器其实就是一个完整的音响系统。


Hi-Fi圈里的人都知道,一个好的音响系统的判定标准,包含有两点:对声音的分频和对相位问题的控制。英国之宝通过其强大的DSP技术,在这两方面都有极为出色的表现。


一、 分频过程的准确度及止损度


传统的音响系统,电流信号(即模拟信号)要先通过分频滤波器实现分频处理,但分频的过程会产生极大的损失,导致传统扬声器普遍存在的失真情况。在各大传统音响厂商几乎都在着重处理分频过程产生的失真的时候,Bob Stuart反其道而行之,彻底舍弃了损耗极大的电流传输,改用近乎无损的数字传输方法。

 

当模拟信号转为数字信号之后,会依据某种算法,被“分频”成高音、中音、低音所对应的数字信号。在数字领域中做滤波处理,这样的一个过程被称为DSP过程(Digital Signal Process:数字信号处理)。这种分频方式的损耗极小,小到几乎可以忽略不计。分频后的三组数字信号(高、中、低频),再经过数模转换,还原为原始的模拟信号,再通过前后级放大,最终直达喇叭单元。


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英国之宝在整个DSP过程中所用到的各类算法,都不同维度地保证了分频的准确性:


FIFO缓冲调整技术(First In, First Out)


英国之宝DSP包含的多个“First In, First Out”缓冲重整系统可以对数据包进行校对和纠错,最小化抖动之后再输出,确保完美的时差和清晰度的优化。让你对乐器和它们之间的相互关系有更清晰的感觉。


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声像中心提升技术(Center Elevation)


当横向摆放的扬声器低于视频显示屏时,发出声音的位置在屏幕下方,降低了观影体验;如果扬声器放置在屏幕后方,也会产生其他一系列问题。

英国之宝通过改变高中低音的频率分布,把声音中心提升到与屏幕、电视机等同一水平线,给人的感觉就像是声音从屏幕的正中心发散出来一样,在大多数情况下都能提升观看电影或音乐会的体验感。


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二、是否能够解决相位差问题

 

无论是高音还是低音,不同频率的声音都以相同的速度传播,可以同时到达你的耳朵。然而,扬声器在同时播放中低频声音时,低频声音会出现延迟到达的问题。这种延迟的低频会减少音乐的空间感,通常被称为“boomy”,低频越深,声音越晚,与整体声音的相位差就越大。在被动的音响世界里,无法从根本上解决相位差问题,尤其是无法解决声波在传播过程中所产生的相位差。


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英国之宝的目标是制造时间精确的扬声器,所有频率在同一时间开始,在同一时间结束。为了消除低、中、高频之间的延迟,英国之宝设计了增强低音校准功能(EBA,Enhanced Bass Alignment)。这个算法是非线性的延迟算法,使中高频能够“等待”低频,而低频则加上一种专利过滤器算法来进行校对,可以解决不同频率声音的相位差问题。增强低音校准提供了系统中驱动程序的精确时间校准,与此同时,也提供了卓越的声场成像和清晰、通透、逼真的声音。


除此之外,英国之宝还使用到了一种叫做指数平滑滤波器(Meridian Apodising Filter)的算法。指数平滑滤波器是数字音频的关键,声音通常由于“预振铃”而引起失真和刺耳。英国之宝研制的特殊过滤器,增加了预振铃的对冲信号,以此来消除预振铃。不管是新的录音还是旧的录音,声音都会更加优秀、纯净。


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MHR与MLP压缩技术


数字音频是0和1的有序排列,不过使用数字音频也带来了另外一个不容忽视的问题:如何把这么多的数字信号打包、如何传输呢?Meridian公司将他们专属的数字信号打包技术称为Meridian高清音频技术(MHR,Meridian High Resolution)。


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MHR是第一种在组件之间传输高清数字音频并得到认证的加密算法。以前,在模拟信号中的压缩一定会降低质量;而MHR允许在英国之宝系统内安全地传输高清数字音频,且不会有任何损耗。MHR传输的音乐具有非常高的声音质量,并支持PCM、MQA和DSD的编码传输。经过MHR技术压缩后的音频,通过一根极简的网线传输,这种传输方式就叫SpeakerLink,它使用“以太网”电缆,控制英国之宝产品组件之间的连接,并提供原始的数字音频信号,简洁又易于安装。


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DSP扬声器这么优秀,然而全球真正在做DSP喇叭的却不多,其中一个重要的原因是没有掌握良好的数字信号的压缩方法。大约在20年前,英国之宝研发出一套相应的压缩技术:MLP(Meridian Lossless Package),解决了这个难题。到了今天,MLP的运用所处可见,它是Dolby TrueHD和dts-HD等多声道音效压缩技术的核心,也是DVD、DVD-Audio、BD与UHD BD等光碟的最底层数据包,更是英国之宝产品所使用的MHR脱去Meridian协议后的根基算法。


MQA压缩技术


MQA, Master Quality Authenticated的缩写,是由英国之宝创始人之一兼技术顾问Bob Stuart主导开发的一种音频编码技术。MQA最开始的时候属于英国之宝,后来音乐串流在全球的欢迎度飙升后,MQA便自成一家,为各大流媒体服务平台提供技术支持。


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Hi-Res音频的好处是解析度高、资料量大、声音质感细腻,然而它的问题就是体积太大,需要用“无损失”的编码技术压缩,比如FLAC或Apple Lossless格式。经过压缩处理后,这些音频用于下载尚可接受,但用于音乐串流仍显庞大。MQA技术是将Hi-Res高清音频压缩到只有CD等级文件的大小,让网络串流Hi-Res成为可能。


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网路串流是今日最有发展潜力的生意模式,各项调查报告都指出∶在实体唱片、档案下载、网路串流等各种音乐贩售模式中,网路串流的营业额是唯一不断快速成长者,而且未来还会持续。全球最大的流媒体服务商Tidal就与MQA合作,把超过一半的曲目(2000多万首)通过MQA技术进行压缩,实现影音网络串流。如果把所有数据比成一张纸,那么整个压缩过程,其实是对数据折叠、折叠、再折叠的过程,官方称这种压缩技术为“音乐的折纸工艺(Music Origami)”。


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Bob特别腔调,与MP3这类“破坏性压缩”不同,MQA在大幅压缩音频大小的同时,能在解码之後还原出相同的音频信号。此外,这种无损压缩技术还有一个特性,如果你手头上没有支持MQA的设备,一样能播放出经过MQA压缩后的音频,只是播放出来的是受限的效果(CD效果)。随着播放设备不同、操作方式不同,同一个MQA压缩文件会呈现出不同的效果。


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同样地,英国之宝的所有产品,都支持经过MQA压缩后的音频,是播放MQA音频文件的最佳搭配。


即使使用高质量的传统模拟电路,不必要的噪音和音质下降也是不可避免的。而通过数字处理音频信号,可以保持绝对精确度,从而产生自然,立体且非常动听的声音。简而言之,DSP 使英国之宝的产品能够实现音频信号的极其精确的重现。让你在使用 MERIDIAN 产品时,感觉就像在欣赏艺术家在房间里进行的表演。


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