【導讀】快速變化且競爭激烈的高端音頻市場中，對技術進步、小型化及TWS展現了強勁需求，但萬變不離其宗的還是“音質”。新的編解碼器、新驅動、高端算法等多種高端功能，已使近乎無損的流媒體質量成為可能，不過許多消費者已開始探索最純淨、更高質量的聆聽體驗。本文深入探討為滿足聽眾偏好需求，究竟應該設計什麼樣的音頻響應曲線。
快速變化且競爭激烈的高端音頻市場中，對技術進步、小型化及TWS展現了強勁需求，但萬變不離其宗的還是“音質”。新的編解碼器、新驅動、高端算法等多種高端功能，已使近乎無損的流媒體質量成為可能，不過許多消費者已開始探索最純淨、更高質量的聆聽體驗。本文深入探討為滿足聽眾偏好需求，究竟應該設計什麼樣的音頻響應曲線。
高端音頻市場是一個競爭激烈的市場，其變化堪如聲速本身一樣快。未來的技術進步、組件的小型化以及消費者對高性能真無線立體聲（TWS）設備的強勁需求，為耳機製造商創造了新機會。在這一增長中，音頻供應鏈的發展發揮了重要作用。像“無損”和“高清”這樣的流行語，在音頻新聞中所占的比例越來越高。新藍牙編解碼器、改進驅動程序、高端算法以及以用戶為中心的高端功能，使實現近乎無損的流媒體質量成為可能。如今許多消費者正在探索和尋求最純淨、最高質量的聆聽體驗，這是過去從來沒出現過的使用場景。suiranyouzhiyinpindedingyijiangsuizhechuangxinerbuduanyanjin，dantingzhongdeshouyaoguanqieyiranshiyinzhi，zhezhengruzaixiaofeizhexuqiupaimingzhongyinzhichixupaiminglingxianbenshensuozhengmingdenayang。jianyushengyinjishudebuduanfazhanshuxing，manzuyinzhixuqiudeyigetiaozhanshiruhezhengquelijie“音質”對(dui)聽(ting)眾(zhong)的(de)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)。即(ji)使(shi)市(shi)場(chang)上(shang)出(chu)現(xian)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)高(gao)端(duan)功(gong)能(neng)，為(wei)消(xiao)費(fei)者(zhe)創(chuang)造(zao)了(le)更(geng)好(hao)的(de)收(shou)聽(ting)體(ti)驗(yan)，但(dan)現(xian)實(shi)中(zhong)並(bing)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)兩(liang)個(ge)聽(ting)眾(zhong)偏(pian)好(hao)是(shi)完(wan)全(quan)一(yi)樣(yang)的(de)。所(suo)以(yi)，提(ti)供(gong)最(zui)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)音(yin)樂(le)需(xu)要(yao)理(li)解(jie)聽(ting)眾(zhong)的(de)偏(pian)好(hao)和(he)鑒(jian)聽(ting)能(neng)力(li)，還(hai)要(yao)加(jia)上(shang)專(zhuan)注(zhu)的(de)TWS設計，隻有這樣，才能精確滿足聽眾的需求。
1. 音頻創新需要洞察消費新需求
為了找到聆聽體驗中缺失的部分，研究專注於這個問題：即ji如ru何he幫bang助zhu滿man足zu消xiao費fei者zhe對dui更geng好hao聆ling聽ting體ti驗yan的de渴ke望wang？音yin頻pin工gong程cheng團tuan隊dui開kai始shi推tui出chu所suo需xu的de頻pin率lv響xiang應ying，以yi提ti供gong具ju有you消xiao費fei者zhe評ping級ji最zui高gao的de音yin頻pin體ti驗yan。該gai研yan究jiu幫bang助zhu創chuang建jian了leKnowles偏好鑒聽響應曲線，並提供了一些新的設計啟示，以滿足這些消費者偏好。
圖1：適用於耳機的偏好音頻響應曲線。
盡管這個問題早在業界開始競相改善音頻質量時就被探討過，但之前的研究確有一些局限性。2013年推出的Harman耳機目標響應曲線最為知名、被廣泛用於指導基於消費者偏好的耳機設計曲線。在精心設計的聽力測試中，采用Harman響應曲線的耳機，一直能獲得很高的聽眾評分。然而，Harman高端研究員Sean Olive博士表示，由於其測試方法和現有耳機測試耦合器的限製，其評分結果實際上隻在10kHz以下有效。我們的團隊試圖在之前的聽力響應偏好研究的基礎上，確定現有研究結果中還缺乏哪些聲音性能和音樂傳遞鏈設計，即：發現聽眾在10～20 kHz頻域中更喜歡哪些因素。Knowles利用其75年的音頻研發經驗、製造寬帶耳機的能力以及測試耦合器技術的最新進展，進行了一項與Harman類似的研究。為了解錄音音域的典型頻譜，從近20年中最流行的TOP 100中，隨機選取了200張錄音，進行了分析。TOP 100榜(bang)單(dan)顯(xian)示(shi)了(le)最(zui)暢(chang)銷(xiao)和(he)流(liu)媒(mei)體(ti)播(bo)放(fang)的(de)音(yin)樂(le)，代(dai)表(biao)了(le)普(pu)通(tong)耳(er)機(ji)佩(pei)戴(dai)者(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)聽(ting)的(de)大(da)部(bu)分(fen)音(yin)樂(le)。研(yan)究(jiu)中(zhong)收(shou)集(ji)了(le)高(gao)頻(pin)段(duan)具(ju)有(you)代(dai)表(biao)性(xing)能(neng)量(liang)的(de)音(yin)樂(le)，以(yi)確(que)保(bao)獲(huo)得(de)公(gong)正(zheng)結(jie)果(guo)。評(ping)估(gu)後(hou)，從(cong)樣(yang)本(ben)中(zhong)選(xuan)擇(ze)了(le)四(si)首(shou)歌(ge)曲(qu)，它(ta)們(men)的(de)聲(sheng)譜(pu)與(yu)平(ping)均(jun)曲(qu)線(xian)相(xiang)似(si)，並(bing)包(bao)含(han)易(yi)於(yu)判(pan)斷(duan)其(qi)響(xiang)應(ying)的(de)聲(sheng)學(xue)樂(le)器(qi)，如(ru)聲(sheng)樂(le)和(he)打(da)擊(ji)樂(le)。
圖2：流行音樂的平均聲譜分布曲線。
對於選定的四個樣本，根據不同年齡和鑒聽能力，選擇了70名參與者，試聽中采用了六級高頻增強、原始Harman曲線、以及去除8kHz以上高頻能量的anchor曲線。音樂通過Knowles製造的定製混合驅動耳機播放，該耳機配有7毫米動態低音揚聲器和Knowles WBFK高音揚聲器，並配有MEMS麥克風，以確保耳機在受試者的耳朵上能夠良好密封。Knowles在實驗中使用了MUSHRA協議，使聽眾能夠在幾個不同錄音之間切換，然後給出他們對這些錄音的偏好評級。
圖3：用於最終偏好測試的音頻響應曲線。
該研究的結論是，之前的頻率響應曲線中，嚴重低估了聽眾更喜歡耳機的高頻能量這一偏好。聽眾想要的高音比之前確定的值要高12～21dB，具ju體ti取qu決jue於yu他ta們men不bu同tong的de鑒jian聽ting能neng力li狀zhuang態tai。就jiu較jiao低di頻pin率lv上shang的de最zui喜xi歡huan的de響xiang應ying曲qu線xian而er言yan，聽ting眾zhong表biao現xian高gao度du一yi致zhi。然ran而er，在zai高gao頻pin段duan，年nian長chang者zhe則ze更geng喜xi歡huan高gao頻pin響xiang應ying的de顯xian著zhu增zeng強qiang。一yi般ban來lai說shuo，聽ting眾zhong等deng效xiao聽ting齡ling每mei增zeng加jia10年，高頻增強就需要增加3dB。中心頻率為16kHz的濾波器在各個年齡段都最受歡迎，總共受到95%的參與者青睞。試聽測試結果顯示，高頻響應應該比原始的Harman曲線平坦得多，在接近16 kHz時增加了12 dB。為了適應不同的聽眾以及在降低的音樂等級上收聽，實際上還需要進一步的增加，於是，這需要耳機具有額外的高頻輸出能力。
圖4：聽力損耗與年齡組的關係。
圖5： 不同年齡組試聽音質歸一化評分結果。
圖6：不同音頻響應所建議的偏好曲線均衡。
對於TWS的兩個設計考慮因素——即實現混合動力驅動器和添加聽力個性化功能而言， Knowles聽力響應曲線提供了一個很好的案例。超過10kHz的偏好響應水平，在單驅動器耳機中難以實現。均衡可以用來提高高頻能量水平，但這在DSP或功放中，大大增加了信號削波風險。該風險雖然可以通過降低係統的最大音量來避免，但聽眾可能會因其對耳機的影響而感到失望。Knowles建jian議yi使shi用yong平ping衡heng電dian樞shu高gao音yin揚yang聲sheng器qi，使shi揚yang聲sheng器qi能neng夠gou滿man足zu偏pian好hao收shou聽ting響xiang應ying曲qu線xian，而er不bu需xu要yao實shi質zhi性xing的de電dian均jun衡heng，但dan這zhe可ke能neng會hui導dao致zhi電dian過guo載zai。增zeng加jia一yi個ge平ping衡heng電dian樞shu高gao音yin揚yang聲sheng器qi，可ke以yi顯xian著zhu提ti高gao耳er機ji的de高gao頻pin靈ling敏min度du，避bi免mian了le對dui強qiang均jun衡heng的de需xu求qiu。高gao音yin揚yang聲sheng器qi能neng夠gou采cai用yong針zhen對dui降jiang噪zao耳er機ji所suo需xu的de最zui大da低di頻pin輸shu出chu進jin行xing優you化hua的de動dong態tai驅qu動dong器qi。高gao音yin揚yang聲sheng器qi避bi免mian了le由you於yu更geng大da、更geng重zhong的de錐zhui體ti而er造zao成cheng的de高gao頻pin損sun耗hao，並bing允yun許xu將jiang動dong態tai驅qu動dong器qi放fang置zhi到dao距ju離li端duan口kou更geng遠yuan的de位wei置zhi，從cong而er消xiao除chu了le高gao頻pin損sun耗hao的de風feng險xian。這zhe使shi得de耳er機ji外wai殼ke的de形xing狀zhuang更geng加jia美mei觀guan舒shu適shi。考慮到與年齡相關的高音聽力損失的普遍性，TWS製造商應考慮實施聽力個性化功能。如果為用戶提供軟件控製，以根據他們的偏好和年齡來調整耳機，建議調控中心頻率高於12kHz，理想情況下接近16kHz。除了不同年齡組所需的平均提升之外，聽眾還希望至少有±5 dB的調整區間。滿足上述建議的耳機，有望為最終用戶提供非常令人滿意的體驗，從而獲得更高的音質評級。Knowles將其KN2參考設計調整為Knowles傾聽響應曲線，使製造商能夠輕鬆實現滿足市場消費者偏好的TWS設計。通過KN2參考設計，原始設備製造商可以清除設計障礙，提高其在高清音頻技術市場的份額，並更快地向更多聽眾提供高性能、豐富的音質和功能。作者：Mehul Kochar，來源：電子工程專輯參考原文：How a preferred audio response curve enhances sound quality in true wireless stereo devices.
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