從零開始，量身定制——Bose汽車音響設(shè)計(jì)理念解析

 

由美國(guó)麻省理工學(xué)院電子工程教授Amar G. Bose博士創(chuàng)建于1964年的Bose公司，是世界上最早的揚(yáng)聲器生產(chǎn)商之一，也是業(yè)內(nèi)“原音重現(xiàn)技術(shù)”的革新者。自成立之初，Bose始終以創(chuàng)新和領(lǐng)先科技為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)高端的音響產(chǎn)品，從而為人們生活增添樂趣。如今，Bose產(chǎn)品以非凡之音贏得了世界的認(rèn)可，更化身為潮流標(biāo)志，時(shí)刻出現(xiàn)在人們生活中的各種場(chǎng)所：在家里、在車上、在旅途中、在公共場(chǎng)所……只要對(duì)高品質(zhì)聲音有需求的地方，就有Bose的身影，包括人們的座駕。

 

美國(guó)麻省理工學(xué)院電子工程教授Amar G. Bose博士

 

三種特質(zhì)，只為“原音重現(xiàn)”

隨著生活品質(zhì)的提升，人們對(duì)汽車音響效果的要求也越來越高，汽車制造商也開始日益重視汽車的音響水準(zhǔn)，并將其作為評(píng)定汽車舒適性的依據(jù)之一。基于30多年對(duì)于車內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的研究以及出色的調(diào)音技術(shù)，Bose公司已成為全世界最受青睞的汽車音響品牌之一，并努力實(shí)現(xiàn)車載音響系統(tǒng)接近于100%原音重現(xiàn)的目標(biāo)，具體體現(xiàn)為以下三種特質(zhì)：

 

第一，卓越的頻響平衡：音樂的每個(gè)細(xì)節(jié)都應(yīng)該與其錄音時(shí)的表現(xiàn)一致，真實(shí)而清晰，不會(huì)因音量小而錯(cuò)失，也不會(huì)因音量大而失真。Bose汽車音響系統(tǒng)能夠忠實(shí)地還原樂器或人聲的各種頻率，從倍大提琴發(fā)出的低音到短笛發(fā)出的高音……將現(xiàn)場(chǎng)音樂的豐富性和細(xì)節(jié)變化重現(xiàn)得惟妙惟肖。

 

第二，出色的空間感：聆聽高品質(zhì)的聲音時(shí)，不僅能感受到錄音時(shí)的開闊空間，還能感受到演唱者或樂器實(shí)際的位置。Bose可通過音響系統(tǒng)對(duì)人聲和樂器進(jìn)行重現(xiàn)，從而真實(shí)體現(xiàn)藝術(shù)家錄音時(shí)所在的位置，不管是兩聲道立體聲還是多聲道環(huán)繞聲。

 

第三，杰出的大信號(hào)表現(xiàn)能力：當(dāng)Bose汽車音響系統(tǒng)的音量被調(diào)節(jié)到如音樂會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演奏的響度時(shí)，音響重現(xiàn)出的音樂不會(huì)有失真或者人為后期調(diào)節(jié)的痕跡，保證了音樂欣賞的原汁原味。

 

 

打破傳統(tǒng)，一切“從零開始”

每一套Bose車載音響系統(tǒng)都需達(dá)到以上三種特質(zhì)的均衡，以尋求100%的原音重現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先要提一下Bose汽車音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念：從零開始，為每輛汽車量身定制音響系統(tǒng)。

 

早在1976年前后，Bose的工程師就已經(jīng)對(duì)車載音響系統(tǒng)產(chǎn)生了濃厚的興趣。在不斷的摸索中，Bose博士發(fā)現(xiàn)，由于無法控制安裝的質(zhì)量，完美的音響效果在后裝市場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)，因此決定退出，并開始重新思考汽車音響的新方向。1983年，初成立的Bose汽車系統(tǒng)部開創(chuàng)了“從零開始”的設(shè)計(jì)理念，并在一輛1983款凱迪拉克Seville上創(chuàng)新性地安裝了全球首套原廠定制設(shè)計(jì)的高級(jí)汽車音響系統(tǒng)，由此開創(chuàng)了在汽車上原廠定制高級(jí)音響的先河。這一革命性的創(chuàng)舉，建立了汽車音響領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，更使得汽車從一個(gè)原本不適合聽音樂的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)的音樂廳。

 

眾所周知，不同的車型擁有各自獨(dú)特的聲音結(jié)構(gòu)(聲學(xué)指紋），因此也會(huì)對(duì)車內(nèi)的聲音質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。與在車輛設(shè)計(jì)完成后加裝音響的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式不同，在車輛開發(fā)之初Bose工程師就介入音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)仔細(xì)測(cè)量的車內(nèi)聲學(xué)指紋，即結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等內(nèi)飾特性，量身定制最適合這款車型的音響系統(tǒng)，使音響系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)與車輛同步進(jìn)行。從一開始，Bose工程師就與汽車廠家工程師團(tuán)隊(duì)一起討論揚(yáng)聲器的最佳組合和位置，這一前提讓Bose在滿足廠家對(duì)音響系統(tǒng)要求的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率完整性、空間感和大信號(hào)表現(xiàn)的目標(biāo)。

 

在車內(nèi)，很多材料都會(huì)影響音響系統(tǒng)的表現(xiàn)：玻璃會(huì)強(qiáng)烈地反射聲音，皮質(zhì)座椅會(huì)大量地吸收聲音；有限的車內(nèi)空間讓揚(yáng)聲器的布置不能像在房間或劇院中一樣自由，而固定的車座又導(dǎo)致乘坐者總會(huì)離一些揚(yáng)聲器較遠(yuǎn)，同時(shí)又離一些揚(yáng)聲器較近，聲音就會(huì)聽起來千差萬別，Bose的工程師在研究分析了上千種不同因素組合后，將成果應(yīng)用于對(duì)揚(yáng)聲器位置的考量以及聲學(xué)調(diào)校的工作中。在過去30年的研究中，Bose積累了很多關(guān)于車內(nèi)揚(yáng)聲器安放位置的經(jīng)驗(yàn)，更開發(fā)出一系列覆蓋各個(gè)頻率的揚(yáng)聲器，從小巧高效的高音到各種形狀尺寸兼有震撼表現(xiàn)的低音，還利用Bose其他領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)出了適用于汽車的音響產(chǎn)品。此外，經(jīng)驗(yàn)豐富的Bose工程師，會(huì)在準(zhǔn)確地測(cè)量車內(nèi)聲學(xué)指紋后，結(jié)合對(duì)心理聲學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)表演的研究，利用專利的信號(hào)處理軟件對(duì)每一個(gè)揚(yáng)聲器進(jìn)行細(xì)致的調(diào)音以達(dá)到真實(shí)飽滿的聆聽效果，最終為車內(nèi)每個(gè)座位都營(yíng)造出彷如置身音樂廳的逼真音效，讓車艙成為享受音樂的天堂。

 

信號(hào)自動(dòng)處理，解決駕乘變數(shù)

高超的信號(hào)處理能力，賦予了Bose在設(shè)計(jì)及調(diào)校車內(nèi)音響系統(tǒng)時(shí)極大的靈活性。車輛座艙的形狀、內(nèi)飾用料、揚(yáng)聲器位置與車內(nèi)人員的復(fù)雜關(guān)系等等，令每一輛汽車內(nèi)部形成了一個(gè)特別的基因結(jié)構(gòu)。

 

Bose的設(shè)計(jì)過程包含上千項(xiàng)車內(nèi)聲學(xué)測(cè)試，同時(shí)運(yùn)用專利的物理計(jì)算方法調(diào)節(jié)、控制各種變量，確保其最終準(zhǔn)確地達(dá)到Bose 及汽車廠家希望的目標(biāo)。但車主在使用車輛時(shí)，又會(huì)遇到諸多變數(shù)，比如：不同車速下的風(fēng)噪、路噪、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、開閉天窗及車窗等等，都會(huì)大幅改變?cè)瓉碥噧?nèi)聲音的基因構(gòu)成。如果工程師對(duì)這些情況置之不理，那駕乘者欣賞音樂的感受就一定會(huì)受到影響。而Bose在信號(hào)處理方面的專長(zhǎng)恰好可以解決這些不確定因素：AudioPilot?噪音補(bǔ)償技術(shù)，能自動(dòng)地提高被噪音覆蓋部分的音量；而Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)，可直接消減傳入車內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音；CenterPoint?模擬環(huán)繞聲技術(shù)，可通過立體聲音源獲得模擬的環(huán)繞聲效果，為駕乘者帶來神奇感受；Bose的技術(shù)還可以支持在座椅頭枕或肩部安裝揚(yáng)聲器，從而提供一個(gè)包裹感更強(qiáng)的環(huán)境，這樣，即使坐在敞篷跑車?yán)镆材芟裨诜忭數(shù)母呒?jí)轎車內(nèi)一樣，讓音樂不至于隨風(fēng)飄散。

 

30年來，Bose始終堅(jiān)持為全球汽車客戶提供獨(dú)具特色的高級(jí)音響系統(tǒng)并取得了優(yōu)異的成果。從專利揚(yáng)聲器和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，到Bose獨(dú)有的汽車音響設(shè)計(jì)分析工具的開發(fā)，從最初的立體聲系統(tǒng)到環(huán)繞聲系統(tǒng)的誕生，直至推出Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)和Bose懸架系統(tǒng)等全新領(lǐng)域，Bose始終致力于汽車音響研發(fā)，不斷進(jìn)行突破創(chuàng)新。

 

憑借杰出的產(chǎn)品表現(xiàn)以及客戶滿意度，Bose被譽(yù)為行業(yè)的標(biāo)桿，并被眾多世界知名汽車制造商青睞，多次被授予“一級(jí)供應(yīng)商”、“年度最佳供應(yīng)商”的稱號(hào) 。奧迪、別克、凱迪拉克、英菲尼迪、馬自達(dá)、日產(chǎn)、保時(shí)捷、雷諾等品牌都紛紛選擇了Bose汽車音響系統(tǒng)。在第三方調(diào)研機(jī)構(gòu)Harris Interactive最新發(fā)布的2013EquiTrend?研究報(bào)告中，Bose在汽車音響類別以最高分獲得“年度汽車音響品牌”稱號(hào)，這已是Bose第二年獲得此項(xiàng)殊榮。

 

未來，Bose汽車音響系統(tǒng)將繼續(xù)致力于準(zhǔn)確、忠實(shí)地還原音樂家現(xiàn)場(chǎng)演奏，為汽車度身打造如劇院般的頂級(jí)音響效果，呈現(xiàn)極致的車內(nèi)聆聽體驗(yàn)！

 

Bose總部

 

相關(guān)資料：

Bose特有的揚(yáng)聲器技術(shù)

 

在汽車音響領(lǐng)域，人們一直追求這樣一種音響效果：坐在汽車?yán)锞腿缤谖枧_(tái)前，閉上眼睛，就如同身處演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，每種樂器的音響效果都可以達(dá)到最佳水準(zhǔn)。要想獲得這樣的聽覺體驗(yàn)，揚(yáng)聲器的作用至為關(guān)鍵。揚(yáng)聲器作為音響的終端，其好壞會(huì)直接影響整個(gè)音響系統(tǒng)音質(zhì)效果的發(fā)揮。針對(duì)不同的車內(nèi)情況，Bose給出了相應(yīng)的低頻解決方案，有的解決方案可以節(jié)省空間，有的解決方案則在諸多不利限制條件下，仍能達(dá)到震撼低音要求。下面我們通過幾款特色的揚(yáng)聲器和低音箱，來深入探討一下Bose在汽車音響領(lǐng)域領(lǐng)先的揚(yáng)聲器技術(shù)。

 

17寸的備胎低音箱

正如其名，這款低音箱被布置在備胎的中井內(nèi)，既節(jié)省了車內(nèi)有限的空間，又得到了一個(gè)非常有利于發(fā)揮低音的理想位置，日產(chǎn)樓蘭也對(duì)這款低音箱青睞有加。在黑色外殼的包裹下，這個(gè)低音箱配備了2個(gè)揚(yáng)聲器，雖然尺寸相對(duì)傳統(tǒng)的低音箱來說偏小，但是內(nèi)容積7.7升的密閉空間令其重現(xiàn)的聲音非常響亮，同時(shí)該款低音箱擁有一個(gè)能單獨(dú)提供能量的獨(dú)立功率放大器，可減少整套音響系統(tǒng)的主功放的大小及通道數(shù)。

 

導(dǎo)波管低音箱

這款應(yīng)用于英菲尼迪JX車型的低音箱，擁有獨(dú)特的內(nèi)部形狀，因此易于辨識(shí)。導(dǎo)波管低音箱應(yīng)用了Bose專利的Waveguide?音頻導(dǎo)波管技術(shù)，這種技術(shù)最初應(yīng)用于Bose家用經(jīng)典產(chǎn)品“妙韻”音樂系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)初衷就是為了在有限的空間內(nèi)達(dá)到更響的低音效果。這款音箱的原理和教堂中的管風(fēng)琴相仿：通過讓空氣在特殊設(shè)計(jì)形狀的管道內(nèi)振動(dòng)以蓄積能量，讓很小的揚(yáng)聲器最終發(fā)出媲美大尺寸揚(yáng)聲器的震撼低音效果。Bose汽車系統(tǒng)部在設(shè)計(jì)英菲尼迪JX車型的低音箱時(shí)，將這一技術(shù)巧妙加以應(yīng)用。同17寸的備胎低音箱一樣，導(dǎo)波管低音箱也是由一個(gè)獨(dú)立的功放來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)揚(yáng)聲器。

 

 

英菲尼迪JX上的Bose導(dǎo)波管低音箱

 

新一代釹磁鐵低音揚(yáng)聲器

該低音揚(yáng)聲器的特別之處在于其磁石及音圈是設(shè)計(jì)在紙盆凹陷的正面，而不是傳統(tǒng)的背面。揚(yáng)聲器的厚度僅有6厘米，更易于被布置在車門內(nèi)或者后衣帽架上。揚(yáng)聲器的紙盆應(yīng)用了全新專利配方的材料進(jìn)行制作，使得揚(yáng)聲器更適應(yīng)全天候狀況。相較上一代產(chǎn)品，新一代釹磁鐵低音揚(yáng)聲器的濕氣吸收能力降低了50%，從而營(yíng)造一個(gè)更為干燥的紙盆，以確保更加一致的聲學(xué)表現(xiàn)，并減少汽車制造商在車內(nèi)防水上的昂貴花費(fèi)。該低音揚(yáng)聲器的動(dòng)體結(jié)合了一塊更強(qiáng)力的釹磁鐵與鋁制繞線音圈，在釋放下潛更深和更響的低頻時(shí)，仍能達(dá)到很高的效率，這一設(shè)計(jì)靈感來自Bose 901?直接/反射式揚(yáng)聲器系統(tǒng)。揚(yáng)聲器的網(wǎng)格布采用了全新的材料和幾何學(xué)設(shè)計(jì)，可以增加開口面積，減少對(duì)空氣流動(dòng)的阻力，而允許更多的空氣通過網(wǎng)格布帶來的好處便是更高效和更少的失真。 此外，全新的彈撥材料有很好的抗老化程度，使揚(yáng)聲器的表現(xiàn)歷久彌新。

 

50毫米導(dǎo)波管揚(yáng)聲器

該款低音揚(yáng)聲器結(jié)合了Bose的多項(xiàng)創(chuàng)新，在緊湊的設(shè)計(jì)下仍能釋放震撼的低頻。幾個(gè)看似平常的揚(yáng)聲器組合就可以提供強(qiáng)有力的低音表現(xiàn)，并且適合裝配到空間狹小的位置，如車門內(nèi)和座椅下，從而節(jié)省車內(nèi)的寶貴空間。創(chuàng)新的夾層磁體構(gòu)造使得小尺寸的低音揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)仍能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁性。要產(chǎn)生震撼的聲音，就需要推動(dòng)更多的空氣振動(dòng)，這可以通過加大的表面積或振幅來實(shí)現(xiàn)，而Bose的工程師選用了二級(jí)磁鐵將振幅大幅提升至了14毫米。然而，振幅越大越需要穩(wěn)定的表現(xiàn)，因此Bose設(shè)計(jì)了有著超高隆起的彈撥，形成一個(gè)特有的剖面形狀，以這種創(chuàng)新的、更堅(jiān)固有力的設(shè)計(jì)來適應(yīng)大幅度的振動(dòng)，從而提供媲美更大尺寸揚(yáng)聲器的有力低頻。除在音圈繞線筒上設(shè)計(jì)了穿線孔之外，50毫米導(dǎo)波管揚(yáng)聲器還增大了防塵帽，并在紙盆上增加了通風(fēng)孔。正是這個(gè)理想的通風(fēng)孔位置，滿足了該揚(yáng)聲器因超常振幅所帶來的對(duì)大量通風(fēng)的需求。

 

Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)

 

如今的車輛擁有種類繁多的零部件，也有越來越多的新技術(shù)被運(yùn)用于車輛動(dòng)力總成。這些新技術(shù)會(huì)使車輛擁有更好的性能，提升車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是，新的噪音問題往往隨之而來。同車輛的外觀設(shè)計(jì)、氣味、顏色、觸感、操控一樣，汽車車內(nèi)的聲音已經(jīng)成為車輛整體質(zhì)量形成認(rèn)知的關(guān)鍵因素之一，是制造廠商考慮的一項(xiàng)重要特性，也是一輛車在其品牌家族中的重要“基因”之一。因此，汽車工程師急需完美的解決方案來改善車艙內(nèi)整體的聲音環(huán)境。

 

要改善車艙內(nèi)的聲音環(huán)境，傳統(tǒng)的解決方案會(huì)選擇增加吸引材料、阻尼器，或配備笨重的發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)固定裝置以及配重平衡軸，但上述方法會(huì)犧牲車輛的性能和效率。憑借Bose在汽車聲學(xué)和降噪技術(shù)領(lǐng)域超過30年的研究經(jīng)驗(yàn)， Bose工程師與整車廠工程師團(tuán)隊(duì)一起，經(jīng)過十年研發(fā)，為汽車制造廠商提供了一套獨(dú)一無二的車艙內(nèi)噪音控制解決方案，以應(yīng)對(duì)多變的車艙噪音環(huán)境，幫助汽車廠商為其消費(fèi)者制造出擁有更完美駕乘體驗(yàn)的車輛，這就是業(yè)內(nèi)創(chuàng)新的Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)。

 

相比傳統(tǒng)解決方案，Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)更為有效和高效，僅利用車輛本身的音響系統(tǒng)，就能預(yù)測(cè)并消除特定頻率的噪音。該項(xiàng)技術(shù)在最大限度減少動(dòng)力總成傳導(dǎo)到車艙內(nèi)的噪聲的同時(shí)，不但無需增加額外的零部件，甚至可以減輕甚至拋棄笨重的零件，給消費(fèi)者創(chuàng)造出一個(gè)高品質(zhì)的聲音環(huán)境，更能減輕車輛重量，從而更加節(jié)能環(huán)保。

 

二次諧波噪音

理想的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而線性增加，這正是汽車制造廠商不斷調(diào)校所追求的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音特性目標(biāo)。但是由于二次諧波的存在，發(fā)動(dòng)機(jī)聲壓會(huì)變得高低起伏，完全背離線性特性。而Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)，并不是消除全部發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音，而是消除惱人的、令聽覺不適的二次諧波噪音（booming），讓車艙內(nèi)的駕駛員聽到更安靜、更平順、更悅耳的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音，從而增加駕駛樂趣。

 

工作原理

車艙內(nèi)特定區(qū)域安裝的麥克風(fēng)接收到的噪音信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)信息會(huì)輸入到車載功放，而功放會(huì)利用內(nèi)部獨(dú)特的算法，令車載揚(yáng)聲器發(fā)出一個(gè)與引擎二次諧波噪音反相的波形。由于波的干涉效應(yīng)，兩個(gè)反相波形的聲波在空中相遇時(shí)會(huì)相互抵消，從而使得車艙內(nèi)二次諧波噪音水平大幅降低。而車內(nèi)安裝的麥克風(fēng)，能持續(xù)監(jiān)測(cè)、測(cè)量動(dòng)力系統(tǒng)傳導(dǎo)到車艙內(nèi)的噪音，實(shí)時(shí)調(diào)控?fù)P聲器發(fā)出的反相波的波形和幅度。

 

Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)和Bose QC消噪耳機(jī)都是通過反相聲音來消除噪音，它們的物理原理相似，但分別是為了解決不同的問題而設(shè)計(jì)。Bose消噪耳機(jī)可以抵消一個(gè)比較寬泛的聲音頻率，因?yàn)樗南敕秶且粋€(gè)小而可控的耳罩環(huán)境內(nèi)（相當(dāng)于一個(gè)高爾夫球的大小的范圍），能夠很精確地抵消波長(zhǎng)較短的高頻噪聲。而Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)需要對(duì)較大范圍內(nèi)的噪聲進(jìn)行管理和控制，如果要針對(duì)頻率較高的噪聲進(jìn)行管理，就需要增加車內(nèi)麥克風(fēng)的數(shù)量。而由于高頻聲波波長(zhǎng)較短，很容易出現(xiàn)局部有效消噪，而局部噪音被增強(qiáng)的情況發(fā)生，所以Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)屬于窄頻消噪，它能有效地針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳導(dǎo)到整個(gè)車艙內(nèi)較大空間的特定頻段的低頻噪音。這些特定頻段由汽車廠商指定，以實(shí)現(xiàn)他們理想的車艙聲音特征，而Bose的工程師則根據(jù)每輛車獨(dú)特的聲學(xué)特征制定解決方案。

 

技術(shù)應(yīng)用

目前，Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)已應(yīng)用于英菲尼迪M以及全新凱迪拉克XTS、SRX等多款豪華品牌車型，為這些車輛降低了車艙內(nèi)噪音水平和燃油消耗，并在保持車輛理想的聲音品質(zhì)的情況下為汽車廠家的工程師在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上提供了更多的靈活性。

 

30多年來，Bose汽車音響系統(tǒng)始終將藝術(shù)與科學(xué)完美結(jié)合，把音樂帶給人們的樂趣延伸到座駕當(dāng)中。而Bose主動(dòng)聲音管理技術(shù)，反映了Bose對(duì)科技的不倦探索，更彰顯了其對(duì)于汽車行業(yè)的巨大貢獻(xiàn)。Bose在科技層面的探索創(chuàng)新將不斷繼續(xù)，為汽車帶來更為驚艷的聽覺風(fēng)暴。

 

 

 

 

實(shí)驗(yàn)室

 

調(diào)音工具