內容簡介

本書匯集瞭包括國際上*著名的**學術組織Audio Engineering Society前任理事長在內的國內外電聲領域的領軍人物、知名專傢和工程技術人員的眾多研究成果，內容涉及耳機、揚聲器、材料科學、客觀測量、主觀評價、信號處理、專業音響、仿真等。本書既有深度，涵蓋麵又廣，對提高科技創新能力、拓展視野具有很好的實際指導意義。

作者簡介

　　瀋勇，1990.9-1998.3 南京大學電子科學與工程係 講師 1998.4-2004.10 南京大學電子科學與工程係 副教授 2004.11至今 南京大學電子科學與工程係/物理學院 教授 2005.4至今 南京大學電子科學與工程係/物理學院 博導

目錄

國際電聲技術研究動態
Accurate laboratory reproduction of binaural concert hall measurements
with headphone equalization at the eardrum
實驗室精確重放音樂廳雙耳錄音――基於鼓膜處耳機均衡方法
Why is headphone audio so poor，and what can be done about it?
耳機音質為何如此差？該如何解決這個問題？
A statistical model that predicts listeners’ sound quality preferences for in-ear
headphones
預測聽音員對入耳式耳機音質偏好的統計模型
入耳式耳機的仿真模型和目標頻響
反饋有源降噪耳機H∞魯棒控製器的設計
Assessing Loudspeaker Performance in the Target Application
評估目標應用場閤中的揚聲器性能
揚聲器穩態溫度場數值分析研究
Progressive Directivity Array： technology overview and performance advantages for
sound reinforcement systems
擴聲係統中的漸變指嚮性陣列：技術迴顧和性能優勢
Material Science in the Design of a Shallow Woofer
材料科學在超薄低音揚聲器設計中的應用
Holographic Nearfield Measurement
近場全息測量技術
Evaluation of audio test methods and measurements for end-of-line
loudspeaker quality control
用於揚聲器品質控製的在綫音頻測試方法及測量結果的評價
Objective testing of high-end audio systems
高端音頻係統的客觀測試
魯棒性個人音頻技術的研究進展

前言/序言

音樂和語言在人類文明史上發揮著極為重要的作用，而聲音是音樂和語言最重要的載體之一，聲音的力量深刻地影響和改變著世界。偉大的聲音科技在麵世以後有些很快被接受、被應用，而有些卻經曆瞭漫長的歲月纔被普遍認可。1876年，貝爾發明瞭電話機，1877年，愛迪生發明瞭留聲機；前者實現瞭聲音跨越空間，後者實現瞭聲音跨越時間。在某種意義上說，古代的聲學就是音樂學，而樂律學是音樂學的核心。中國五音樂律的計算方法最早記載於《管子·地員篇》的三分損益法，但始終存在“黃鍾不能還原”的問題。1581年，明代硃載堉發錶十二等程律，並做瞭各種律管進行實驗驗證。他的珠算開方結果與用現代科學方法計算的結果完全相同，目前世界通用。十二等程律第一次解決瞭十二律自由鏇宮轉調的韆古難題，無疑是世界樂律學史上的偉大發明創造，然而它在問世之初卻遭到瞭舊派音樂傢們的普遍強烈反對。在此後的300年間，隻有清代著名音韻學傢江永在77歲時參透瞭硃載堉的理論並加以完善。1926年，美國華納公司推齣第一部有聲電影《唐璜》，起初有聲電影也曾遭到各個領域的強烈反對，其反對者包括著名演員、精英觀眾、評論傢、電影投資商等。但4年之後，有聲電影迅速普及到全世界，堪稱工業革命曆史中一次無與倫比的革命。

近年來，智能手機如日中天，智能音箱異軍突起，人工智能大放光彩……智能化可謂是大勢所趨，而與聲音有關的智能化正深刻地改變著人們的生活。特彆值得關注的是，2017年遍地開花的“智能電聲”，在聲學與電聲學的軟件與硬件方麵都存在明顯不足，仍留有不少獨特問題亟待聲學與電聲學的科技人員做齣獨特貢獻。傳統的電聲行業因此麵臨著一個大有可為的極好時機。在這樣的背景下，第六屆電聲技術國際研討會（6th International Symposium on ElectroAcoustic Technologies，ISEAT2017）在深圳虛擬大學園隆重舉行。

ISEAT2017由南京大學聲學研究所、南京大學深圳研究院、近代聲學教育部重點實驗室主辦，中國電子元件行業協會電聲器件分會、中國聲學學會/中國電子學會聲頻工程分會、中國電子音響行業協會、深圳虛擬大學園管理服務中心、《電聲技術》雜誌、瑞聲科技控股有限公司協辦，南京大學深圳研究院、南京大學聲學深圳研發中心承辦。會議得到中國演藝設備技術協會和許多高校科研院所、相關企業的大力支持。

作為大會主席，我榮幸地邀請到AES當選理事長美國David W. Scheirman先生、AES前理事長美國Sean E�監live博士、AES銀質奬章獲得者美國David Griesinger博士、德國Wolfgang Klippel教授、美國聲學學會常務理事Christopher J. Struck、美國Bose的Akira Mochimaru博士、美國Sonos首席換能器工程師Richard Little先生等幾十位國內外享有盛譽的著名科學傢、教授、資深技術專傢，以特邀報告、知識講座等多種方式展示科研成果、分享技術經驗、激發創新靈感，並就相關問題進行深入而廣泛的交流研討。這是一場代錶瞭國際先進水平的行業盛會。

本書精選瞭第六屆電聲技術國際研討會的部分文章。書名取自大會主題詞“聲音的力量（Power of Sound）”。電話、錄音機、CD唱機、DVD、MP3……藉助聲音技術，聲音以其獨有的力量深刻地改變著人們的生活。許多強大的公司從聲音技術起步，如貝爾始於電話、惠普始於聲頻振蕩器；許多強大的公司因聲音産品而迅速成長並深刻地影響世界，如索尼的半導體收音機、蘋果的iPod、亞馬遜的Echo；許多技術從聲音技術演變而來，如計算機光盤起源於與聲音有關的磁帶、CD 。聲音的力量是巨大的，電聲科技可以為之插上翅膀。

在提升電聲科技的徵途上，科學傢們緻力於科學發現，工程師們緻力於技術實現。我們在2015年提齣的“電聲+”，既是“深度+”，也是“廣度+”。“深度+”即深挖技術，自我升級，從模仿、集成升級到原創，其中原創多依賴於“發現”；“廣度+”即橫嚮發展，勇於跨界，綜閤應用，創造新的發展生態，其關鍵在於技術能可靠地“實現”。

本書既涵括科學傢們的“發現”，又涵括工程師們的“實現”。其內容主要涉及微電聲、消費電聲、專業電聲三大領域。現將部分精彩內容摘錄如下：

臨近感是決定音樂廳內聽眾偏好的最重要因素，我們需要更準確的測量手段和預測方法來研究臨近感。David Griesinger博士在《實驗室精確重放音樂廳雙耳錄音——基於鼓膜處耳機均衡方法》一文中提齣瞭一種非侵入性的耳機均衡方法，考慮耳道共振的個體差異性，對每個測試人員將耳機的等響麯綫調整至和前嚮揚聲器的等響麯綫相同。使用該均衡後的耳機能夠準確重放前置聲源在鼓膜處的音色，空間感和臨近感也能很好地重現。這在廳堂研究中有很大應用，如檢測早期反射聲或者其他一些空間特性的影響。

Sean E�監live博士在《預測聽音員對入耳式耳機音質偏好的統計模型》一文中，介紹瞭預測聽音員對入耳式耳機偏好評分的統計模型。該文進行瞭一係列受控的聽音試驗，利用71名受訓程度不一的聽音員對32款不同入耳式耳機響應的偏好評分結果構建並驗證瞭該模型。文中使用的實驗方法為虛擬聽音實驗，對實驗的軟硬件設備、節目源選取與聽音員的概況均進行詳細介紹。經過兩種方法驗證可知該模型具有較強的魯棒性且不存在過擬閤現象。

Wolfgang Klippel教授在《評估目標應用場閤中的揚聲器性能》一文中建立瞭音頻係統的失真模型，提齣瞭兩種分析方法：一種是基於自功率譜和互功率譜分析的相關性分析；另一種則是基於自適應綫性建模的殘餘失真分析，實現瞭對綫性失真和非綫性失真的分離。在殘差分析中，可聽化技術的應用可評估重放聲失真可聞度，時頻分析可進一步區分常規和非常規非綫性失真，探究缺陷的根源。Klippel教授在正常汽車和有缺陷的汽車中進行瞭實用環境的測試實驗，驗證瞭上述分析方法的閤理性。

資深專傢Christopher J�盨truck在《耳機音質為何如此差？該如何解決這個問題？》一文中，引入瞭耳機的插入增益概念，並給齣瞭基於此概念閤適的設計目標，同時也選擇性地介紹瞭一些有用的電聲測量方法。文中指齣，如果插入增益麯綫平坦，則錶明成功實現瞭目標響應。一般而言，任何實際的目標響應與自由場響應或擴散場響應之間的差異非常小。因此，即使不存在設計目標時，自由場響應和擴散場響應也可作為目標響應來判斷耳機的響應是否閤理。在耳機的整個設計過程中，利用一些標準實驗和計算方法可有效識彆錯誤，減小耳機安裝和聲泄漏的影響，評估耳機左、右聲道的平衡問題。利用全頻帶上的互調失真和差頻失真的測量能夠提供耳機的非綫性失真信息。

Akira Mochimaru博士《擴聲係統中的漸變指嚮性陣列：技術迴顧和性能優勢》一文結閤ISEAT2015論文的研究結果，進一步介紹瞭理想綫陣列的技術難題、解決方案、實現方法和應用實例。漸變指嚮性陣列通過指嚮性控製技術、無縫陣列化技術和寬頻壓縮策動單元技術提供對目標場所的準確聲覆蓋，避免瞭模塊間的音縫、壁麵反射聲、聲能量浪費和分頻對語言清晰度的破壞，從而實現整個聽眾區內均勻的聲壓級和一緻的音色平衡。通過具有特定指嚮特性模塊的組閤，可根據使用場閤定製方案，而無須為每個項目單獨定製揚聲器陣列。

資深專傢Steve Temme在《用於揚聲器品質控製的在綫音頻測試方法及測量結果的評價》一文中分析瞭可測量得到的揚聲器特性，並討論瞭揚聲器産綫上常見的測量隱患及如何避免這些陷阱。文章評價瞭幾種用於揚聲器品質控製的在綫音頻測試方法及測量結果，並確認瞭最有價值的測量方法及結果。此外，文章還討論瞭測量速度、數據統計及完整的可追溯性。

資深工程師Richard Little在《材料科學在超薄低音揚聲器設計中的應用》一文中對Sonos最近設計的一款揚聲器上的振膜做預期的工作應力，仔細選擇材料及通過Instron拉力測試機測量材料的屈服強度，並運用有限元分析法評估在受力條件下的性能錶現。在分析的基礎上，對振膜的設計進行變更，大大降低工作應力，最終完成應用於量産的設計。對有限元分析技術和材料性能測量技術的徹底理解，允許設計工程師去探索不尋常的設計。

限於篇幅，還有很多精彩篇章不再一一介紹。在這裏，由衷地感謝作者們將自己的研究成果與心得公開分享，感謝全體翻譯人員、審稿人員認真仔細地翻譯、校訂與編審工作，感謝夏潔和盧國潮為本書齣版所做的技術支持和組織管理工作！

從研究到開發長路漫漫，在微電聲、消費電聲、專業電聲三大領域仍有很多技術有待創新、有待提高。“他山之石，可以攻玉”，我衷心希望本書能為電聲及相關領域科技人纔的科技探索之路帶來些許啓發與幫助。如今的電聲行業一波纔動萬波相隨，希望各位能度勢乘時、把握先機，在電聲領域開拓齣一片新天地！

南京大學聲學研究所

南京大學深圳研究院

瀋勇2017年9月