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本文首发于微信公众号「声学号角」 在声学产品中，使用限幅器（Limiter/Compressor）是常见的做法，以避免过载并确保系统保护，一般主要是用于位移保护和温度保护。 通常也会被称为动态范围控制器dynamic range controllers(DRC)，或者叫动态压限。其增益会动态根据输入信号进行调整。 为平稳控制，增益需要随时间平滑变化，一般会有一个上升电平时间常数（attack），以及衰减电平时间常数（release）。 目前是基于线性系统，假设位移和电压成正比，模型相对比较简单。现在算法也可以演化到进行非线性系统的控制。 DRC包含的整个系统可以非常复杂，所以需要一些经验性的调试才能找到最优的参数。 扬声器简化示意模型 三星公司提出一种新颖的基于能量的限制器，使用物理模型控制扬声器中存储的总能量，以使得峰值位移保持在规定的范围内。号称这个技术可以对扬声器振膜的最大位移进行平稳而且精确的控制。 美国三星电子研究中心 Brunet Pascal等人在AES发表了论文 “Energy Limiter for Control of Diaphragm Displacement and Port Velocity” https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=20958 点左下角“阅读原文”可以跳转 先基于密闭箱，再扩展到倒相箱，以限制倒相管中的空气速度，并避免湍流噪声。相信这个模型再扩展到控制无源辐射器的位移也是没问题的。 下图是扬声器/密闭箱的等效电路图 扬声器/密闭箱的运动微分方程组，含义在之前的文章中解释过很多遍，就不过多重复了。 u是随时间变化的输入电压，i是随时间变化的输入电流，Re是音圈直阻，Le是音圈电感，x代表位移，x’代表速度，x’‘代表加速度，Kms代表悬挂系统刚度，Rms代表力阻，Mms代表有效振动质量，Bl代表驱动力系数。 而能量和扬声器最大潜在位移是有直接关系的。扬声器内存储的能量为势能+动能+电能，如下面公式所示 当所有能量都集中在悬挂系统中的时候，即总能量都转换为势能时，位移最大。对于给定的能量，潜在最大位移表达式|Xsup|： 为了将位移限制在某个范围Xlim内，能量也必须受到限制 通过上面的讨论，可以说明监视和控制扬声器存储的能量，可以用来预测和限制扬声器的最大位移。 使用动态音乐信号激励的扬声器仿真： 当速度为0时，位移达到最大Xsup，这个时候的存储电能相对于机械能可以忽略不计。 整个信号处理的链路框架： 下面介绍下每个模块的功能和原理。 Loudspeaker Model扬声器模型：基于扬声器参数以及输入电压，可以得到音圈位移，速度和输入电流 Energy Computer能量计算器：基于前面提到的公式计算扬声器存储的总能量E Static Gain Computer静态增益计算器：通过能量计算需要调整的增益大小 线性限幅的结果： Temporal Gain Smoothing时域增益平滑：防止增益过快变化，影响声音质量。 直接瞬间调整增益： 对比稳态增益和平滑增益的响应曲线： Look-Ahead Delay前瞻延时：将电压输入进行延时。因为存在时域增益平滑，需要一小段时间来更改增益，为这个更改提供对应的时间。 同样的模型拓展到倒相箱，以限制倒相管中的空气速度，并避免湍流噪声。 倒相箱的模型会更复杂些： 其中Sd代表扬声器振膜的有效振动面积，Rap代表倒相管的声阻，Map代表倒相管的声质量，q指倒相管的体积速度（随时间变化），p指箱体中的声压（随时间变化） 仿真得到的随音乐信号激励的倒相管风速以及单元速度的动态变化： ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 完整的声音感知过程： 扬声器或者其他产生一个声源，声音通过房间/环境传播，绕过人头传入双耳，并听过生理听觉系统和中枢神经系统，从而感知到声音信号。分别牵涉到物理声学和心理声学。 人头相关模型的传递函数可以将声压场转换为双耳响应。 声源方向，房间/环境的几何形状，边界条件，头部尺寸和形状，听觉系统等都会对最终的声音感知造成影响。可以分别单独考虑，也需要整合起来一起考虑。 大多数实际情况下，房间可以看成线性时不变系统，其空间传递函数可以使用脉冲响应RIR作为特征。 一个1700m^3小型音乐厅的声学测试结果。其中声场的直接能量标记为黑色，早期反射能量标记为蓝色，蓝色之后的渐变属于混响场的建立过程。 房间脉冲响应： 时间包络曲线： RIR只是声压的评估，本身并不携带关于声场方向性的信息。 外围生理听觉系统简化示意图： 声波通过耳廓，传到耳道，振动鼓膜。鼓膜推动锤骨-砧骨-镫骨，再将振动传递到耳蜗，从而转换为神经电信号，通过听觉神经传入大脑。 耳道是一个不规则形状的管，其平均尺寸大约是水平方向6.5mm，垂直方向9mm，长度约25mm到35mm。其谐振频率约在2-5kHz范围内。 人体耳道的声学特性【Comsol新案例】 耳蜗的横截面：人的听觉系统组成部分很多，还是比较复杂的 RIR描述的是空间两个位置之间的传递函数。如果是人在听音，那么实际上有两个脉冲响应应该考虑，通常被称为双耳脉冲响应Binaural Impulse Response (BIR)。当在房间中测量时，被称为Binaural Room Impulse Response (BRIR)。 人头在声场中对声场分布的改变：220Hz,600Hz,1400Hz 水平定位主要通过双耳时间差（ITD），双耳声级差（ILD）。 人听觉系统的单声源定位 当然还有不同方向入射的声源频谱因素 HRTF和BIR是等效的。下图是45°是左右耳的BIR响应： 对室内声场进行建模，一般可以通过射线追踪，或者波动声学进行求解计算。 下图是一个音乐厅的离散化模型。 人头的离散化模型 射线追踪，一般用于中高频，对低频的一些波动和衍射等现象计算准确度不够 波动声学可以采用时域有限元法FETD，但计算量会比较大。用时域有限差分法FDTD，或间断有限元DG，比较多。 室内声场的动态波动仿真建模 仿真在自由场和场景中存在障碍物声传播的差别 室内的声场仿真和研究对改善现有音箱产品的体验，以及后续的VR/AR都是很关键的。

本文首发于微信公众号「声学号角」 头相关传递函数head-related transfer function (HRTF) 是描述自由场中点声源与听众耳道指定位置之间的声学传递函数，并且在耳机或扬声器回放创建沉浸式虚拟声学环境virtual acoustic environment (VAE)中扮演了重要角色。 HRTF是高度个性化的，并取决于方向和距离（近场HRTF）。但是高密度的HRTF数据集的测试很耗时，尤其是对真人受试者而言。 近年来，很多种新的测试设置和方法已经提出，在保持高测量精度的同时，快速获取HRTF。 头相关冲激响应head-related impulse response（HRIR）是HRTF的时域表示。所有用于定位真实声源的相关声学信息都包含在HRTF中，即双耳时间差（ITD），双耳声级差（ILD），以及单耳频谱因素。 由于每个人的解剖结构不一样，所以HRTF对每个人而言都是唯一的。使用标准而非个性化的HRTF创建的虚拟声学环境VAE可能会降低聆听体验，比如定位精度下降，出现头中效应等。 对远场虚拟声源而言，通常可以调节声压随声音距离变化，根据平方反比定律。但在近场中，HRTF随距离显著变化，这个时候需要单独的HRTF。 使用随距离或方向内插或者外推的稀疏HRTF数据集，来获得高密度HTRTF数据集的方式可以有效减少测量点数，但需要的测量次数还是很多。 实际应用中，除了采用声学测量方案外，也可以从标准化的HRTF数据集中匹配近似的，或者直接扫描头部模型再通过仿真计算个性化的HRTF。 基本的HRTF测试框架 基本的HRTF测试框架如上图所示放置扬声器作为声源，受试者配备两个入耳式麦克风，并在计算机中进行数据处理。 要得到更准确的HRTF数据，麦克风应该尽量靠近耳膜处，但这个时候会出现舒适度和安全性的问题，需要做一定的权衡。 当然，如果用标准的人工头就不存在这个问题。而且也不会出现人头在测试过程中的无意识挪动，测试结果重复性好。 声源需要采用全频带接近点声源的扬声器系统，尤其是近场HRTF测试声源需要尽量小。 不同公司和机构采用单扬声器/音箱进行HRTF测量的一些示例 采用扬声器阵列进行HRTF测量的一些示例 另外也有人提出采用互易原理，在人耳放置一对微型扬声器，麦克风阵列放在外侧。这种方法的好处是一次性获得不同方向的HRTF。但微型扬声器能输出的声压级有限，低频也不足。 HRFT测试通常在无回声，低噪声的环境下进行，比如消声室，以避免反射声和环境噪声对测试结果的干扰。 但也有人在研究非消声室环境中测量HRTF。比如使用截断来消除反射，重复测量降低背景噪声。也有人尝试通过外置麦克风，或扬声器阵列的方式消除反射和背景噪声的影响。 Comsol软件中有自带一个采用互易原理仿真HRTF的案例，感兴趣的可以参考下。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 华为头戴式耳机FreeBuds Studio发布 FreeBuds Studio，这是华为第一款头戴式耳机。旗舰头戴式耳机该有的功能都有。主动降噪，声音透传，通话降噪，平衡耳内气压等等。 智慧动态降噪，根据场景来自进行适应降噪控制，而不需要用户自己手动调节。这个目前是华为耳机独有的功能。之前是在FreeBuds Pro上发布使用。相信其他厂商会陆续跟进，但那个时候华为应该已经将这个技术演进迭代至下一代了。 这个4-48kHz的宽频响应就没啥好吹的，商业宣传需要。 L2HC无线音频编码技术是华为自研的。 声音透传模型，包括环境音的透传，以及人声的透传。 6麦通话降噪，多家都在做，关键看硬件设计和算法调试的融合能力。 无线连接是华为老本行了，这块无需担心。 设备双连接，在两台终端设备中按需求自动切换。这个对有需要的朋友还是很有用的功能。 目前这一代就是对标SONY WH-1000XM3以及Bose 700等，先试水。 下一代希望能像苹果推出TWS耳机一样，定义新一代的耳罩式耳机产品。拭目以待吧。 02 — 华为Sound智能音箱发布 华为Sound智能音箱还是和Sound X一样，是和帝瓦雷一起合作开发的。一个低音单元，两个无源辐射器，三个全频单元。 同样是相对高端智能音箱产品下沉，尺寸做小，价格降低。Sound相比于Homepod mini，硬件配置还是保持得不错，且工业设计造型保持了一个家族系列的水准，并没有做过多妥协。 可以双音箱组成立体声，甚至后续可以和电视的扬声器，以及其他智能音箱动态组成环绕声系统，获得更好的听觉体验。 一碰传音。华为在手机/平板/电脑上的多屏协同也是可以进行一碰传。对构建良好的交互生态很重要。 03 — 华为FreeBuds Pro 真无线耳机发布 FreeBuds Pro发布有大概一个月了，关注度还是比较高的。银色版比较漂亮。 网上解读很多，不做过多介绍。FreeBuds Pro是目前市面上最接近Airpods Pro的TWS耳机产品了。抗风噪设计有独特的创新。 TWS耳机看上去很小巧。但麻雀虽小，五脏俱全，整个系统还是比较复杂的。外壳，耳塞，扬声器，三麦克风，骨声纹传感器，抗风噪设计，接近光传感器，电池，芯片等等。以后可能还会增加心率，体温，GPS等等传感器。需要对硬件设计和系统集成都有深入研究的公司才能做得非常好。我个人看好手机大厂在这块的持续发力，苹果，华为，三星，包括OPPO，小米，Vivo。 04 — OPPO Enco X真无线耳机发布 OPPO Enco X号称丹拿调音，使用1个动圈扬声器+平面振膜高音扬声器。不过没太明白这入耳式耳机采用所谓同轴单元的价值和意义。 OPPO如果持续投入声学这块的话，还是看好其未来发展。 05 — 苹果发布Homepod Mini智能音箱 Homepod Mini由一个全频扬声器+两个无源辐射器组成。从技术上没有什么特别的地方。从商业上来说，比Hompod便宜很多，所以应该销量会不错。 06 — 帝瓦雷发布GEMINI双子星真无线耳机 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 背景 之前有介绍过一些优化的功能以及在扬声器的应用 Comsol优化功能简介 扬声器设计中声学元件的数值优化策略 磁路拓扑优化 【扬声器仿真高阶应用】扬声器盆架设计的拓扑优化 一般而言，优化可以分成三大类： 拓扑优化 形状优化 参数优化 以扬声器盆架设计优化应用为例： 首先根据尺寸定义好整体外形尺寸和厚度，通过拓扑优化挖孔 然后使用形状优化进行加强筋设计 再通过参数优化确定方便加工的细节 磁路/结构/声场/热场等都可以使用类似方法和思路进行优化。根据经验使用常规手动调整设计的方法未必能很快找到最优解。所以做仿真的朋友，熟悉一些优化的手段是很有必要的。 下述内容主要基于René Christensen博士最近在Comsol欧洲2020年会上的报告“Shape and Topology Optimization of Loudspeaker Drivers”。主要讨论的是拓扑优化和形状优化在扬声器设计上的应用。 02 — René Christensen博士 下述内容主要基于René Christensen博士最近在Comsol欧洲2020年会上的报告“Shape and Topology Optimization of Loudspeaker Drivers”。主要讨论的是拓扑优化和形状优化在扬声器设计上的应用。 https://www.acculution.com/ 这个是他的个人博客，记录了不少声学相关的研究。点击文章底部左下角“阅读原文”即可跳转。 03 — 压缩高音相位塞的声学形状优化 初始轴对称压缩高音相位塞的几何形状，其形状优化边界为蓝色，见下图。 优化后的几何形状，以及16kHz下1/4截面的声压分布情况 初始状态，和优化后相位塞管道的频率响应。可以优化后的设计看到有效抑制了一些谐振的模态。 04 — 低音扬声器音盆的振动声学耦合形状优化 由于音盆的边界也是空气的声学边界，进行形状优化时计算比较复杂。所以采用的是通过增加空气负载质量，以及瑞利积分来计算远场声压级。 当然瑞利积分是假设是平面膜片，以及无限大障板的情况，与实际情况会有一定的偏差。但误差一般而言不会特别明显，且频率响应的趋势应该是一致的。当然也可以直接声固耦合求解，只是计算量会大很多。 下图中红色是初始的音盆轮廓，灰色是优化后的音盆轮廓。 使用瑞利积分计算的1m轴线处的优化前后频率响应曲线。在较高频率段声压级提升。 当然这个研究也是存在局限的： 只考虑了轴向响应，没有考虑离轴响应，即指向性的影响，评估不够全面。 优化后的音盆锥体不具有恒定厚度，制造可能会存在困难。 但是还是对设计有较大帮助，指明了方向。可以再进一步进行参数优化以确定可工程化的细节设计。 05 — 低音扬声器磁路的形状优化 参考的是Comsol官方自带的磁路拓扑优化案例，改为使用形状优化。 磁路拓扑优化 红色是准备进行形状优化的边界。 优化后的T铁底部形状 06 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 传声器简介 传声器（Microphone），一般工业界音译为“麦克风”，俗称“咪头”。学术界较为正式的名称还是传声器，因为表征了其功能。 传声器和扬声器一样，涉及到不同能量的转换，属于声频系统中比较薄弱的环节。 放大器、调音台、信号处理设备等也是声频设备中的重要环节，技术上也很复杂，但它们属于电信号的输入、放大、处理、输出，不涉及不同性质能量的改变。随着电子技术、计算机技术和DSP技术的发展，这些设备的性能和技术指标都快速提高。 传声器的主要电声性能技术指标包括： 灵敏度（Sensitivity） 表示传声器的声-电转换效率，一般以1000Hz测得的开路输出电压/受到的声压，单位为V/Pa。传声器灵敏度高，一般可以获得较高的信噪比。 频率响应（Frequency Response） 指在恒定声压情况下，轴向0°不同信号频率测得的输出电压。不同类型，和不同设计的传声器频响曲线走势是不一样的。 指向性（Direction） 指声波以θ角入射时，传声器灵敏度/轴向0°入射灵敏度。 常见的指向性有：无指向（或称全指向），8字型，心型，超心型，锐心型，超指向等。 不同场合需要使用不同的指向性传声器。 输出阻抗（Output Impedance） 即传声器的交流内阻抗。通常以1000Hz，声压1Pa来测试得到。 动态范围（Dynamic Range） 指传声器在谐波失真达到某一规格值（比如0.5%）时，所承受的最大声压级与传声器的噪声中间的差值（dB）。 瞬态响应（Transient Response） 指传声器的输出电压随输入声压急剧变化的能力，不同振膜和不同原理器件的响应是有差异的。 02 — 按换能原理分类的传声器 动圈式传声器 Dynamic Microphone 和动圈扬声器类似，示意图如下： 优点是使用简单，可靠，不需要前置放大器和极化电压，但瞬态响应特性和高频特性不如电容式传声器。 带式传声器 Ribbon Microphone 可以看成动圈传声器变形，带状导体即是振膜又是音圈。一般采用铝合金带状振膜，置于磁场之中。 声波驱动振膜振动，从而切割磁感线，在振膜两侧产生感生电动势，进而产生电流，将声音转换为对应的电信号。效率一般较低。 电容式传声器 Capacitor Microphone，Condenser Microphone/静电传声器 Electrostatic Microphone 其拾音头（极头，Cartridge）部分是一个平板电容器。其中一个极称为背极，固定不动；另一个极是振膜，一般由薄金属膜或金属化塑料薄膜构成。 声波驱动振膜振动，改变两极板之间的距离，使得电容量发生变化，导致电回路中的电流变化，从而产生一个交流变化的输出电压。也就达到了将声能转换为电能的过程。 由于极头的电容C很小，输出阻抗很高，所以一般需要前置放大器电路，形成阻抗转换器，将高阻抗转变为低阻抗输出。 电容传声器振膜轻薄，灵敏度高，频率响应平坦，瞬态好；缺点是工艺复杂，牢靠性差，需要较好的防震防摔，且需要较高的直流偏置电压，所以也存在待机功耗。 驻极体电容式传声器 Electret condenser microphone 某些电介质经过高温高压处理，能在两个表面分别储存正负电荷，这种电介质被称为驻极体。和永磁体有点类似。 目前常用驻极体材料有聚丙烯（PP）、聚全氟乙丙烯（FEP）等。聚丙烯（PP）有较高的电荷密度，但耐潮性差。聚全氟乙丙烯（FEP）具有较高电荷密度，且稳定性好，耐高温，所以被广泛应用于电声器件中。 振膜式驻极体传声器 背极式驻极体传声器 驻极体传声器和常规电容式传声器工作原理类似，只是不需要外加极化电压，而是由驻极体膜片或带驻极体薄层的极板表面电位来代替。 炭粒式传声器 Carbon Microphone 声压作用在振膜上，使得炭粒受到的压力发生变化，从而导致接触电阻变化，使得两端输出电压改变。 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 有些人做仿真养成了一个不好的习惯。在物理问题还没分析清楚的时候就动手弄模型，或者直接套别人做的模板。问题根本没缕清楚，实际是头脑不清楚，即便软件分析出了结果没有任何意义。 首先要想清楚，这次仿真想要解决什么问题，涉及到哪些物理场，会存在哪些物理现象，边界上是什么情况，外加的源或其他因素是否存在以及对这个模型的影响是什么。想清楚了再动手干。 各物理过程如何相互影响，反应在数学模型上又会如何；哪些可以用经验描述，哪些不能；需要提供哪些数据参数给到这个模型，以便能准确描述预想的工作状况。 很多人看别人的案例觉得很简单，设置也非常顺畅自然。但自己去做一个全新的模型时，就会一团雾水，总觉得什么地方没有理清。 总的来说，仿真过程要先从工程实践出发，抽象成物理模型。分析清楚后，再由物理模型里提炼出数学模型。软件求解其实是一件顺理成章的事情。建模是整个仿真分析工作中最核心的部分。软件只是辅助用来求解这个模型而已。 随便扯扯，别当真。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — KEF LS50 Meta音箱 英国音箱品牌KEF最近同时推出两种新的LS50系列的产品。其中包括LS50 Meta，更新了新的Uni-Q同轴扬声器单元。新的扬声器单元后面新增了一个声学超构材料吸收器。新的系列命名也是来源于超构材料的英文名词Metamaterial。 这款新型KEF Uni-Q扬声器应该是目前市面上第一个应用声学超构材料的消费级音箱产品。之前就有关注这个技术，没想到KEF居然真的整合到实际量产产品中了。 之前的文章也有介绍过KEF LS50系列的一些技术。 紧凑型双通道扬声器系统KEF LS50的开发 这个声学超构材料吸收器是与香港的Acoustic Metamaterials Group（AMG）公司合作开发的，利用了这家公司的超材料吸收技术（MAT）。号称这种合成材料具有超强的吸收能力，可以吸收99％的有害声音，在这种情况下，将其应用于全新的声学迷宫中，并进行了调整。可以吸收从后部发出的有害频率，减少不必要的因为谐振而产生的失真。 新型超构材料吸收技术（MAT）迷宫的详细透视图，多个通道是经过精心设计和优化的 动态演示图 应用了MAT吸收器迷宫的新型KEF Uni-Q扬声器的详细视图 02 — 声学超构材料吸收器原理解析 下面两个图是早期在中音/高音背面采用倒锥形号角/管，以最大程度地吸收向后的反射。 采用常规的声超构材料吸声，一般是利用亥姆霍兹谐振或者1/4波长管的谐振，但存在有效频带过窄的问题。 其中一种有效拓宽作用频带的方式是设计多个谐振器，然后让作用的频带相互叠加，这个可以提供一个比较宽的整体吸声。 这种提供宽带的连续吸声超构材料的阻抗为： 其中Zmeta是其声表面阻抗，Z0是特征阻抗，f是频率，fc是低频截止频率 其吸声系数A为： 其吸声特性和无限长号角对比如下图所示，是更优的。而且实际工程应用不可能做到无限长号角。 最初的设计如下图，是一个柱装的超构材料，低频截止频率fc为312Hz。 吸声系数：蓝色-超构材料，橙色-吸音棉，红色-整体综合结果 但在实际Uni-Q同轴扬声器应用时，会限制低音和高音扬声器的磁路设计，而且超构材料的壁面会减小高音背腔的有效容积。所以考虑做成一个扁状的超构材料放在低音磁路后面。位置如下图所示。 两种形态的超构材料3d图 扁状超构材料做了双层，其有效低频截至频率为620Hz 每个通道的声压响应 620Hz的声压分布情况 通道数越多，其吸声的响应会越平滑。但同样总截面积情况下，管道非常多的时候，说明每根管道会非常细，这个时候热粘滞阻尼会变大。 从仿真来看，30根管道是比较折中的方案。 实际的Demo，总厚度11mm 仿真和实测的结果吻合得非常好 倒指数型号角，和锥形导管+扁状超构材料 填充了聚酯纤维的吸声响应对比 对这个声学超构材料吸收器的仿真结果直观展示：

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 智能音箱的音频框架 智能音箱中的音频框架主要类似下图所示 可点击查看大图 智能音箱中的音频硬件可大致分为几个子系统： 麦克风阵列 扬声器系统 信号处理系统 智能音箱中的音频软件可能包含的算法模块： VAD 语音检测 ANS 降噪算法 AEC 回声消除 BF 波束成形 声源定位 音效处理 扬声器保护 非线性主动控制 等等 智能音箱中的音频信号主要路径包括: 上行。麦克风阵列感应语音信号，再经过数字化处理，上传给IVA（音频识别技术）进行信号处理和命令解释。 下行。服务器将数字音频内容传输给设备，再将数字信号转变为模拟信号，并通过扬声器系统进行播放。 其他通过AUX（音频输入输出接口）/蓝牙/wifi等方式，和常规音箱一致。 02 — 智能音箱的测试 如上述讨论，智能音箱中的音频系统有非常多组件，包括麦克风阵列，A/D和D/A转换器，功放，扬声器，数字信号处理，音频编解码等。另外还有波束成形，回声消除，唤醒词识别等多个系统级功能。 一般需要测试每个部件以及子系统，同时最重要的是测试智能音箱整体的系统端到端的性能。 A/D和D/A转换器一般与音频分析仪的采样率不一致，需要做一定的补偿再分析。 频率响应是衡量音频设备最重要的指标。频率响应是一种传递函数的测量。对于DUT(被测设备)，频率响应代表输出与频率相关的幅值和相位。通常将在特定频率（如1kHz）下的幅值设定为参考值，归一化为0dB。 目前智能音箱还是一个新的产品系列，没有一个测试的行业标准。 智能音箱输入路径测试： 可以在固定长宽（比如1m*1m）的桌面上放置被测智能音箱，在距离桌面一定距离和角度放置仿真嘴（模拟人嘴位置）。由于仿真嘴频响曲线不平坦，所以需要提前测试做一定的校准。或者直接使用监听音箱代替。再读取录音文件。 智能音箱输出路径测试： 将数字音频内容从服务器传输至音箱，再将数字信号转变为模拟信号，并通过扬声器系统进行播放。 需要采集播放出来的声音信号，再与原音频文件进行对比。这个属于开环测试。 整体开环测试框架

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 压缩高音简介 压缩高音之所以叫压缩高音(或者压缩驱动器)，是因为通过相位塞和号角对扬声器单元驱动的空气进行压缩，提升其输出声功率 下图是简单的原理和结构说明。其压缩比为Sd/St。 02 — 直接辐射扬声器和压缩高音的效率对比 •压缩高音有点类似功放，放大输入信号。 •设计上的问题(声场谐振，振膜分割振动等)或者物料和装配的公差也同样很容易成倍地反应到最终的频响和失真上。 •所以一款好的压缩高音对设计/物料/装配的要求比较高。 03 — 有效工作频段和膜片分割振动 3寸钛膜，激光扫描 04 — 压缩高音结构 目前主要有两种压缩高音结构： •向后辐射球顶振膜压缩高音。 •振膜材料以纯钛膜或钛膜+复合边为主。 •向前辐射环状振膜压缩高音 •振膜材料以PEN，Kapton等材料为主。 05 — 频率响应下限 06 — 频率响应上限 07 — 常规相位塞设计 •振膜和相位塞之间的间隙应尽可能小，在考虑振膜的位移以及部件和装配的公差前提下。 •在号角喉口增加相位塞后，振膜各处到达出口出的声学路径差减小了很多。 •障碍尺寸最好小于最高频率波长的一半，否则声波之间会产生不必要的干涉。声速按340m/s，那么20kHz声波波长为17mm，波长一半为8.5mm。一般尽可能做到10mm以下。 08 — 压缩高音相位塞设计 •为得到良好的频率响应，除了增加膜片强度/密度和阻尼外 •还需要综合考虑相位塞通道数量，通道宽度和通道形状 •一般采用模态抑制法设计+有限元仿真优化 09 — 压缩高音非线性来源 •磁路系统非线性 Ø力系数非线性Bl(x) Ø电感非线性Le(x) •振动系统非线性 Ø劲度系数非线性Kms(x) Ø振膜分割振动 •声场非线性 Ø前腔空气刚度非线性Cmf(x,p) Ø前腔空气粘性损耗非线性Rmf(x,f) Ø前腔声质量非线性Mmf(x,p) Ø号角中声速随高声压变化C(p) 10 — 前腔声场非线性 当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气变得更"硬"(刚度增加)。 当振膜运动向相位塞或者频率升高时，压缩腔中的空气粘性损耗增加 当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气等效质量也会随之增加。 11 — 压缩高音仿真 ...