内容简介

本书汇集了包括国际上*著名的**学术组织Audio Engineering Society前任理事长在内的国内外电声领域的领军人物、知名专家和工程技术人员的众多研究成果，内容涉及耳机、扬声器、材料科学、客观测量、主观评价、信号处理、专业音响、仿真等。本书既有深度，涵盖面又广，对提高科技创新能力、拓展视野具有很好的实际指导意义。

作者简介

　　沈勇，1990.9-1998.3 南京大学电子科学与工程系 讲师 1998.4-2004.10 南京大学电子科学与工程系 副教授 2004.11至今 南京大学电子科学与工程系/物理学院 教授 2005.4至今 南京大学电子科学与工程系/物理学院 博导

目录

国际电声技术研究动态
Accurate laboratory reproduction of binaural concert hall measurements
with headphone equalization at the eardrum
实验室精确重放音乐厅双耳录音――基于鼓膜处耳机均衡方法
Why is headphone audio so poor，and what can be done about it?
耳机音质为何如此差？该如何解决这个问题？
A statistical model that predicts listeners’ sound quality preferences for in-ear
headphones
预测听音员对入耳式耳机音质偏好的统计模型
入耳式耳机的仿真模型和目标频响
反馈有源降噪耳机H∞鲁棒控制器的设计
Assessing Loudspeaker Performance in the Target Application
评估目标应用场合中的扬声器性能
扬声器稳态温度场数值分析研究
Progressive Directivity Array： technology overview and performance advantages for
sound reinforcement systems
扩声系统中的渐变指向性阵列：技术回顾和性能优势
Material Science in the Design of a Shallow Woofer
材料科学在超薄低音扬声器设计中的应用
Holographic Nearfield Measurement
近场全息测量技术
Evaluation of audio test methods and measurements for end-of-line
loudspeaker quality control
用于扬声器品质控制的在线音频测试方法及测量结果的评价
Objective testing of high-end audio systems
高端音频系统的客观测试
鲁棒性个人音频技术的研究进展

前言/序言

音乐和语言在人类文明史上发挥着极为重要的作用，而声音是音乐和语言最重要的载体之一，声音的力量深刻地影响和改变着世界。伟大的声音科技在面世以后有些很快被接受、被应用，而有些却经历了漫长的岁月才被普遍认可。1876年，贝尔发明了电话机，1877年，爱迪生发明了留声机；前者实现了声音跨越空间，后者实现了声音跨越时间。在某种意义上说，古代的声学就是音乐学，而乐律学是音乐学的核心。中国五音乐律的计算方法最早记载于《管子·地员篇》的三分损益法，但始终存在“黄钟不能还原”的问题。1581年，明代朱载堉发表十二等程律，并做了各种律管进行实验验证。他的珠算开方结果与用现代科学方法计算的结果完全相同，目前世界通用。十二等程律第一次解决了十二律自由旋宫转调的千古难题，无疑是世界乐律学史上的伟大发明创造，然而它在问世之初却遭到了旧派音乐家们的普遍强烈反对。在此后的300年间，只有清代著名音韵学家江永在77岁时参透了朱载堉的理论并加以完善。1926年，美国华纳公司推出第一部有声电影《唐璜》，起初有声电影也曾遭到各个领域的强烈反对，其反对者包括著名演员、精英观众、评论家、电影投资商等。但4年之后，有声电影迅速普及到全世界，堪称工业革命历史中一次无与伦比的革命。

近年来，智能手机如日中天，智能音箱异军突起，人工智能大放光彩……智能化可谓是大势所趋，而与声音有关的智能化正深刻地改变着人们的生活。特别值得关注的是，2017年遍地开花的“智能电声”，在声学与电声学的软件与硬件方面都存在明显不足，仍留有不少独特问题亟待声学与电声学的科技人员做出独特贡献。传统的电声行业因此面临着一个大有可为的极好时机。在这样的背景下，第六届电声技术国际研讨会（6th International Symposium on ElectroAcoustic Technologies，ISEAT2017）在深圳虚拟大学园隆重举行。

ISEAT2017由南京大学声学研究所、南京大学深圳研究院、近代声学教育部重点实验室主办，中国电子元件行业协会电声器件分会、中国声学学会/中国电子学会声频工程分会、中国电子音响行业协会、深圳虚拟大学园管理服务中心、《电声技术》杂志、瑞声科技控股有限公司协办，南京大学深圳研究院、南京大学声学深圳研发中心承办。会议得到中国演艺设备技术协会和许多高校科研院所、相关企业的大力支持。

作为大会主席，我荣幸地邀请到AES当选理事长美国David W. Scheirman先生、AES前理事长美国Sean E�監live博士、AES银质奖章获得者美国David Griesinger博士、德国Wolfgang Klippel教授、美国声学学会常务理事Christopher J. Struck、美国Bose的Akira Mochimaru博士、美国Sonos首席换能器工程师Richard Little先生等几十位国内外享有盛誉的著名科学家、教授、资深技术专家，以特邀报告、知识讲座等多种方式展示科研成果、分享技术经验、激发创新灵感，并就相关问题进行深入而广泛的交流研讨。这是一场代表了国际先进水平的行业盛会。

本书精选了第六届电声技术国际研讨会的部分文章。书名取自大会主题词“声音的力量（Power of Sound）”。电话、录音机、CD唱机、DVD、MP3……借助声音技术，声音以其独有的力量深刻地改变着人们的生活。许多强大的公司从声音技术起步，如贝尔始于电话、惠普始于声频振荡器；许多强大的公司因声音产品而迅速成长并深刻地影响世界，如索尼的半导体收音机、苹果的iPod、亚马逊的Echo；许多技术从声音技术演变而来，如计算机光盘起源于与声音有关的磁带、CD 。声音的力量是巨大的，电声科技可以为之插上翅膀。

在提升电声科技的征途上，科学家们致力于科学发现，工程师们致力于技术实现。我们在2015年提出的“电声+”，既是“深度+”，也是“广度+”。“深度+”即深挖技术，自我升级，从模仿、集成升级到原创，其中原创多依赖于“发现”；“广度+”即横向发展，勇于跨界，综合应用，创造新的发展生态，其关键在于技术能可靠地“实现”。

本书既涵括科学家们的“发现”，又涵括工程师们的“实现”。其内容主要涉及微电声、消费电声、专业电声三大领域。现将部分精彩内容摘录如下：

临近感是决定音乐厅内听众偏好的最重要因素，我们需要更准确的测量手段和预测方法来研究临近感。David Griesinger博士在《实验室精确重放音乐厅双耳录音——基于鼓膜处耳机均衡方法》一文中提出了一种非侵入性的耳机均衡方法，考虑耳道共振的个体差异性，对每个测试人员将耳机的等响曲线调整至和前向扬声器的等响曲线相同。使用该均衡后的耳机能够准确重放前置声源在鼓膜处的音色，空间感和临近感也能很好地重现。这在厅堂研究中有很大应用，如检测早期反射声或者其他一些空间特性的影响。

Sean E�監live博士在《预测听音员对入耳式耳机音质偏好的统计模型》一文中，介绍了预测听音员对入耳式耳机偏好评分的统计模型。该文进行了一系列受控的听音试验，利用71名受训程度不一的听音员对32款不同入耳式耳机响应的偏好评分结果构建并验证了该模型。文中使用的实验方法为虚拟听音实验，对实验的软硬件设备、节目源选取与听音员的概况均进行详细介绍。经过两种方法验证可知该模型具有较强的鲁棒性且不存在过拟合现象。

Wolfgang Klippel教授在《评估目标应用场合中的扬声器性能》一文中建立了音频系统的失真模型，提出了两种分析方法：一种是基于自功率谱和互功率谱分析的相关性分析；另一种则是基于自适应线性建模的残余失真分析，实现了对线性失真和非线性失真的分离。在残差分析中，可听化技术的应用可评估重放声失真可闻度，时频分析可进一步区分常规和非常规非线性失真，探究缺陷的根源。Klippel教授在正常汽车和有缺陷的汽车中进行了实用环境的测试实验，验证了上述分析方法的合理性。

资深专家Christopher J�盨truck在《耳机音质为何如此差？该如何解决这个问题？》一文中，引入了耳机的插入增益概念，并给出了基于此概念合适的设计目标，同时也选择性地介绍了一些有用的电声测量方法。文中指出，如果插入增益曲线平坦，则表明成功实现了目标响应。一般而言，任何实际的目标响应与自由场响应或扩散场响应之间的差异非常小。因此，即使不存在设计目标时，自由场响应和扩散场响应也可作为目标响应来判断耳机的响应是否合理。在耳机的整个设计过程中，利用一些标准实验和计算方法可有效识别错误，减小耳机安装和声泄漏的影响，评估耳机左、右声道的平衡问题。利用全频带上的互调失真和差频失真的测量能够提供耳机的非线性失真信息。

Akira Mochimaru博士《扩声系统中的渐变指向性阵列：技术回顾和性能优势》一文结合ISEAT2015论文的研究结果，进一步介绍了理想线阵列的技术难题、解决方案、实现方法和应用实例。渐变指向性阵列通过指向性控制技术、无缝阵列化技术和宽频压缩策动单元技术提供对目标场所的准确声覆盖，避免了模块间的音缝、壁面反射声、声能量浪费和分频对语言清晰度的破坏，从而实现整个听众区内均匀的声压级和一致的音色平衡。通过具有特定指向特性模块的组合，可根据使用场合定制方案，而无须为每个项目单独定制扬声器阵列。

资深专家Steve Temme在《用于扬声器品质控制的在线音频测试方法及测量结果的评价》一文中分析了可测量得到的扬声器特性，并讨论了扬声器产线上常见的测量隐患及如何避免这些陷阱。文章评价了几种用于扬声器品质控制的在线音频测试方法及测量结果，并确认了最有价值的测量方法及结果。此外，文章还讨论了测量速度、数据统计及完整的可追溯性。

资深工程师Richard Little在《材料科学在超薄低音扬声器设计中的应用》一文中对Sonos最近设计的一款扬声器上的振膜做预期的工作应力，仔细选择材料及通过Instron拉力测试机测量材料的屈服强度，并运用有限元分析法评估在受力条件下的性能表现。在分析的基础上，对振膜的设计进行变更，大大降低工作应力，最终完成应用于量产的设计。对有限元分析技术和材料性能测量技术的彻底理解，允许设计工程师去探索不寻常的设计。

限于篇幅，还有很多精彩篇章不再一一介绍。在这里，由衷地感谢作者们将自己的研究成果与心得公开分享，感谢全体翻译人员、审稿人员认真仔细地翻译、校订与编审工作，感谢夏洁和卢国潮为本书出版所做的技术支持和组织管理工作！

从研究到开发长路漫漫，在微电声、消费电声、专业电声三大领域仍有很多技术有待创新、有待提高。“他山之石，可以攻玉”，我衷心希望本书能为电声及相关领域科技人才的科技探索之路带来些许启发与帮助。如今的电声行业一波才动万波相随，希望各位能度势乘时、把握先机，在电声领域开拓出一片新天地！

南京大学声学研究所

南京大学深圳研究院

沈勇2017年9月