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03/18/2022

Tech Talk | 如何让听众“声”临其境？

作为汽车上使用频率最高的信息娱乐系统，车载音响已成为提升座舱舒适体验的重要一环。随着越来越多的媒体、用户完成ET7试驾，全新的7.1.4沉浸声音响系统所带来的震撼体验，给大家留下了深刻印象。高端音响系统为什么需要更多的扬声器？如何将汽车座舱打造为豪华音乐厅？7.1.4沉浸声体验有哪些独特魅力？

本期的Tech Talk，我们邀请了蔚来音响产品工程师 L.史与蔚来声音体验经理 F.高，来和大家分享声音的奥秘，以及ET7如何使用创新科技，在“第二起居室”中营造绝佳的听觉空间。

声音可以传递哪些信息

我们常用“眼观六路、耳听八方”来夸奖一个人能够多方位观察、分析信息。其中，“耳听八方”背后的声理学原理便是人体依靠听觉对音色（类型）、音调（高低）、响度（强弱）、方位、动态等信息的综合感知。

声音是一种机械波，由机械振动产生，需通过介质（如气体、液体、固体）进行传播。耳朵听到的声音，由声源振动发出，经介质传播后被耳廓汇集，经外耳道抵达鼓膜与听小骨共振，随后由听觉感受器转化为神经冲动传递至大脑的听觉中枢，产生听觉。

同一个声音抵达我们两个耳朵的用时、强弱不同，也正是时间差与强度差，以及耳廓的特有结构，让我们听到的声音更加立体。在人造声场中，为了更真实的还原现场感、带来沉浸式体验，声学技术持续发展，从最初的听得见、听得清，发展到现今的听得好、听得真。

如何用声音打造三维空间

1877年，托马斯·A·爱迪生（Thomas Alva Edison）发明留声机，人类终于能将无形的声音“存储”起来并在其它场合播放。如何还原现场，成为驱动声音技术发展的核心动力——单声道、立体声、环绕声、杜比全景声……都是综合利用硬件、软件，模拟更具现场感听觉体验的技术方案。

在进一步讨论前，我们需要先理解一个概念——声道。声道(Sound Channel) 是指声音在录制/播放时，在不同空间位置采集/回放的相互独立的音频信号，一个声道绝大部分情况下由1个或多个扬声器呈现。

初期音响设备只有一个声道，单声道音乐听起来就像隔壁正在演奏的交响乐，声音通过墙上的一个洞传到听众所在房间，音色单薄、没有空间感，这种感觉也被称为“钥匙孔效应”。

为了突破局限，更适合人耳声学原理的双声道技术很快出现。双声道在空间内放置两个（组）互成一定角度的扬声器，每个（组）扬声器单独由一个声道提供差异化的信号，通过两个声道的配合，将声音的维度提升至一维（提升立体感），声音的真实感有了显著提升。

在此基础上，更多扬声器被加入到系统中以实现更多声道。用户熟悉的5.1声道正是以听众为中心，在中置、左前、右前、左环绕、右环绕位置安置扬声器，并以1个重低音扬声器辅助，营造声音的二维体验（提升环绕感）。中置声道营造亲临感；左/右前置声道播营造空间感；左/右环绕声道营造环绕感；重低音声道则进一步烘托整体氛围。

另外，通过顶置扬声器声音将扩展至三维空间，会更符合人在自然中聆听世界的方式，如5.1.4声道便是在5.1声道基础上叠加4个顶置扬声器（天空声道）而来。

细心的用户会发现，按照环绕声的逻辑，5.1声道的扬声器布置方案在听众后方尚有空缺。7.1声道在5.1声道基础上增加了双路后环绕声道，以听众为中心，建立一套前后相对平衡的声场（提升纵深感）。搭配4个定置扬声器，7.1.4声道便能为声场中的听众带来更饱满的3D沉浸式杜比全景声体验。

杜比全景声声场示意

在硬件设备不断丰富的同时，软件技术与内容生态也在持续发展。许多用户所熟悉的“杜比音效”就是高品质音频技术方案的代表。其发明公司由杜比博士(R.M.Dolby)在1965年创立的杜比实验室发展而来，先后推出了杜比降噪系统、杜比环绕声、杜比全景声系统等多项技术，在内容制作、传输和播放环节得到了广泛应用，成为行业标杆。

同时，针对汽车座舱复杂的声学特性（狭小空间与众多反射面让多个扬声器在工作时，直达声、反射声的互相干扰非常严重），为了让汽车座舱内呈现准确的声音成像，以Dirac为代表的声学公司利用数字算法，开始为汽车品牌提供车型专属的数字化解决方案。

沉浸声的魅力源自哪里

从“为用户创造愉悦的沉浸式车内声音体验”的愿景出发，ET7声音团队为这套沉浸声音响系统制定了三级目标：还原真实的声音、营造沉浸感体验、传递直击心灵的情感。

封闭的汽车座舱是打造沉浸式声音体验的天然声场。声音团队为ET7设计了全球首套车载7.1.4沉浸声音响系统，让中国市场的消费者第一次能够在爱车中体验杜比全景声带来的愉悦体验，Dirac Pro声学算法的加持则让体验更加极致。

一.标配23个扬声器，声场更沉浸

上文的分享中我们介绍了实现更好的声音体验，在硬件方面就需要足够多的扬声器将听众“包裹”起来。ET7的座舱内共设置了23个扬声器单元，并按照行业领先的7.1.4声道方案进行布局：

“7”：在座舱的中、左、右、左环绕、右环绕、左后环绕、右后环绕7个位置，工程团队根据声场特征，布置了不同的多扬声器组合音响。在中置方位，仪表台中央的高、中音同轴扬声器能增强人声的表现；在左、右、左环绕、右环绕四个方位，分别放置1套由高、中、低音3个独立扬声器组成的3分频音响，强化层次感；在左后环绕、右后环绕方位，则采用高、中音2个独立扬声器组成的2分频音响，实现完整的环绕声。

“1”：在后备箱角落靠近后排座椅的位置，布置有1台重低音扬声器（行业俗称的“低音炮”）。安放在此处一方面是由于”低音炮“体积偏大，不能占用座舱空间；另一方面，重低音经过后备箱空间进入座舱时能受到自然增强，气氛烘托效果更理想。

其中，重低音扬声器与低音扬声器在功用、结构方面存在本质区别，前者是重低音声道（约90Hz以下）的独立输出平台，进一步强化声场的震撼体验，需要更大的功率输出和特别的箱体设计；后者是三分频音响的“低音部”（约300Hz以下），负责输出声道中的低音部分，尺寸紧凑，可置于座舱内。

“4”: 在车顶两侧对应前后排的位置，分别布置有1个顶置扬声器，其位置略高于人耳又不太过靠近，用有“高度”的声音营造立体宽广的声场。

根据不同扬声器的类型与功能，我们还采用了差异化声学材质方案，搭配高透金属罩盖，最大化减少声音遮挡，还原真实的音色：

1.低音扬声器选取小丝束碳纤维材质，重量轻、刚性高，让低音更有气魄、更精准；

2.中音扬声器的振膜采用定制防弹纤维（凯夫拉），密度低、韧性高，让中音（主要为人声）更温暖、更有层次感；

3.高音扬声器的振膜使用铝镁合金，密度低、刚度高，让高音更通透，对乐器的金属质感表现力尤佳；

4.重低音扬声器（低音炮）振盆采用三层复合材料造型（行业俗称“三明治”），配合橡胶折环，重量轻、刚性好、阻尼性能优越，重低音弹性好，大功率低失真。

二.全球领先的声学算法，体验更极致

针对汽车座舱声学优化，蔚来ET7与国际顶级声学公司——Dirac Research联手，率先采用Dirac Opteo™ Professional 汽车音响优化解决方案，在复杂的声学空间中对特定声波进行补偿校正，优化音质表现。

作为首款获得“Dirac Pro”认证的车型（Dirac标准的顶级音质标志），ET7通过对每个座位上64个声学点位的精确测量，建立专属数字模型，量身定制高保真声音优化方案，并在运行中动态优化：

1.系统主动控制每一路信号的精准释放，让不同频率信号的响度（强弱）线性放大、相位（移动）同步对齐，高度还原沉浸音频；

2.采用“混合相位脉冲响应校准技术”，调度23个扬声器协同工作，加强不同信号的正向叠加、减少互相干扰，每一路信号源打造“超级扬声器”，让声音更真实、自然。

此外，针对双声道、5.1、7.1.4三种声源类型，算法为ET7的不同座位进行了调音优化，全面提升综合体验。选择“智能适配”（智能声场调节），算法就能根据当前车内的用户位置，自动切换最优的声场。

三.杜比全景声加持，细节更丰富

在电影院/家庭影院中感受过杜比全景声 (Dolby Atmos)影音作品的用户，一定对其震撼体验记忆犹新。作为中国市场首台搭载杜比全景声的量产车，在ET7这一极具未来感的“第二起居室”中，用户能通过7.1.4沉浸式音响系统，全面体验杜比全景声优质内容的微妙细节和原始力量。

它超越了以声道为基础的传统声音系统，通过加入有高度感的声音元素，打造真正的三维聆听空间。在此基础上，将声音分为“音床”和“对象”，通过“对象”的精准定位和空间位移，让声音的空间感、运动感更加鲜明。

杜比全景声“对象”播放示意

具体来说，在杜比全景声的三维声场内，每一个声音对象都具有与之对应的三维坐标（XYZ），内容录制时，坐标写入杜比全景声元数据，并和音频内容一起传递到用户终端，满足软硬件条件的终端设备只需识别数据并播放，即可忠实重现内容创作者所构建的创作意图。

例如制作一段森林中的声音素材，杜比全景声将环境声（风声、树叶声）作为音床，渲染环境氛围；将运动声（鸟啼、虫鸣）作为对象，独立顺滑运动，用声音模拟更真实的环境。如果说传统立体声让我们“看到一幅画面”，杜比全景声就能让我们“置身其中”。

在ET7上，声音内容以杜比全景声的格式传输到车上，高通8155芯片的数字信号处理硬件（DSP）将内容解码渲染为7.1.4声道音频信号，通过高带宽双向数字音频总线（A2B）以无损方式传输，在ADI品牌旗舰DSP——SHARC+ 21565 中进行处理，通过5颗功率放大芯片，再以1,000W的额定功率输出到23个扬声器。由此，聆听到的声音层次将更饱满、更清晰、更丰富，愈发贴近音乐本身。