EAW研发部总监:Nathan Butler
“Anya的技术成就源于EAW内外多位天才人士的通力合作。我在EAW的研发部门效力已超过15年,负责过多个项目,但是没有一个项目像Anya这么复杂而卓有成效。我希望,每个接触过Anya或正在创造机会与Anya邂逅的人们,都能像我们一样,感到满足而欢欣。”——EAW研发部总监:Nathan Butler
Anya不能简单地归类为一款音箱,它代表着一种全新的概念:自适应调整。Anya阵列可快速生成几乎所有的三维波阵面。每只Anya模块都包括22个喇叭单元,由22个功放模块单独驱动,同时由22个DSP通道单独处理。
虽然技术复杂,Anya的使用很便捷。Anya音箱组笔直吊挂,外侧补声阵列可悬挂在主阵列旁边。它通过Resolution软件生成DSP参数,同步调整波阵面并最优化处理系统频率响应,以便完全满足所有场馆的优化需求。
Anya在一个全面的自适应系统里,集成了EAW几乎所有的核心技术和大量新技术,可满足大型现场扩声的应用需求。这一切,源于我们十多年前设计DSA系列时提出的问题。
当时我们的问题是:我们是否可以设计一个系统,能够产出优化的三维解决方案,真正适应绝大部分的扩声环境?我们是否可以设计一个系统,能够为设计师提供无限制的控制?我们是否可以设计一个系统,能够极大地简化系统搭建,节省时间?
我们发现,这三个问题的回答是:可以。
声学优势
我们的目标是改变或更好地控制垂直指向性,而无需增加下侧补声和物理调节阵列角度。为了显著改变波阵面的形状,又不对脉冲响应造成负面影响,我们需要实现超高分辨率和离散控制每个单元。这样,相邻单元的相对改变比较微小,而阵列整体波阵面的改变比较显著。
我们先从低频部分开始,我们认为水平间隔的2x15英寸设计是最优化的方案,原因如下:首先,15英寸低音单元的直径,加上精心匹配的分频频率,可以提供我们所需的间隔尺寸,同时具备顶级系统的“低频冲击感”。这个设计既能为中高频补充所需的低频,将水平指向性控制尽可能扩展至低音区,同时又能保持紧凑的外观。
Anya阵列吊挂在拉斯维加斯举办的美国乡村音乐颁奖典礼现场
大约5年前,我们为KF740设计了10英寸的低音单元,这可能是首个采用分开绕线音圈(split-winding coil)设计的低音单元,它可以在长冲程下产生非常线性的BL曲线(磁通密度与音圈绕线宽度关系图)。由于该低音单元具有出众的低频性能,我们决定将它扩展成更大的4英寸音圈15英寸低音单元。它使用32mm音圈绕线,具有+/- 12 mm线性冲程范围,这在15英寸低音单元中非常罕见。钕质磁铁结构可提供高BL,实现强劲的低频冲击,同时使单元的重量降至最低。
选定合适的低频单元后,我们采用偏置孔径负载的方式将它们置于箱体内,以便获得最优化的箱体尺寸,尽可能保持紧凑的外形;同时获得合适的孔径间隔,实现理想的水平指向性控制。专利的偏置孔径(Offset ApertureTM)技术经过精心设计,开孔间隔比单元的实际间隔宽几英寸。这不仅扩展了号筒的连续表面,同时将明显的低频源间隔变得更宽。这个设计可为这个尺寸的箱体,带来最优化和连贯的水平指向性。
一旦决定采用双15英寸低频单元和敲定箱体的整体尺寸,我们就可以精确设计匹配的中高频单元。要实现自适应系统所需的高设备分辨率目标,基于我们开发DSA等产品的经验,我们发现1英寸的高频单元间隔是必须要参照的设计参数,这意味着高频单元必须非常小,同时又具备所需的高输出性能。
此外,从根本上来说,要重现超高频率,使用更小型的高频单元是更优的选择。这样可避免出现盆分裂现象(diaphragm break-up mode),再加上大尺寸的相位塞,可实现理想的脉冲响应。我们优化了设计的各个方面,不留任何死角。
振膜材料也经过精心选择。我们使用了新的钕质磁体结构,它的尺寸较小,可以满足我们追求紧凑的中心间距的需求,同时提供合适的磁通量。最终的成品是带32mm音圈和铝质振膜的高频驱动器,它具有高输出、高功率容量和高保真音质。
大家通力合作,花费了大量精力设计出几何形状独特的号角喉口。该项技术正在申请专利,它将14个高频单元排成一列,1英寸的孔径以1英寸的间隔均匀排布。这种连贯性和间隔尺寸让Anya可以适应几何所有的应用场地,在垂直面上实现上下90°的指向性控制。
14个高频单元排成一列,1英寸的孔径以1英寸的间隔均匀排布。
中频单元的选择也将同样的设计需求考虑在内:高分辨率、高输出和高保真度。单元尺寸和间隔的设计,必须要在单元整个频带宽内实现极强的指向性控制。三个垂直堆叠的5英寸中频单元提供合适的间隔,与14个高频单元阵列完美耦合,同时实现从低音单元的平滑过渡。
组成Anya模块的要素
每列三只,共计两列中频单元分布在高频单元阵列两侧,以优化水平面间隔,实现理想的指向性控制,同时提供所需的水平对称性。我们还专门针对Anya,使用专利技术对此设计进行了深化处理。
上世纪90年代,辐射相位塞(Radial Phase Plugs TM )技术首次运用在KF750中,它使中频负载达到最优化,从而实现完美的中/高频过渡。同心叠加阵列(Concentric Summation Array TM) 技术使中频孔径的尺寸、形状和位置都实现最小化和随机化,将对高频波阵面的影响降至最低,让中频和高频的通频带原点几乎位于同一点,不会相互干扰。
集成了这些技术,并不意味着就不再需要顶级的中频驱动器。我们最终设计了5英寸中频单元所能承载的最大钕质磁体结构,来驱动与锥盆匹配的最大音圈。
高BL和功率容量,造就了高灵敏度和高输出的单元。这些单元置于定制的铸铝槽管中,槽管提供最优化负载,同时作为磁体结构的散热器。
稳固的箱体
由于声学概念非常精确,工程需求的技术细节将决定产品的整体形状。我们非常强调大型、连续和相邻号筒的功能外形,必须采用高级材质和涂层,打造与众不同的外形特征。
我们坚持以功能指导Anya的设计。阵列笔直吊挂的声学解决方案,影响了整个吊挂系统。为了方便使用并保持水平阵列的功能特征,吊装的操作都设计在箱体的后部进行。
我们还决定,为了在吊装的过程中保护箱体,吊挂件的结构要素必须可以伸缩。因此我们在模块内部设计了精确的机械装置,让用户只通过三步,即可将两个模块连接在一起。在这个过程中,无需使用紧固件,只需将装配插销拉出至打开位置,旋转和推压把手以降低制动装置,然后推进装配插销,让它重新回到锁定位置。
Anya内部的吊装装置比较复杂,但是用户操作起来十分简便。按照10:1的设计因数,最多允许吊挂18只Anya模块。
我们简化Anya使用的同时,还在装配装置中设计了亮橙色的反光条,在用户忽略了装配过程的某个方面时,直观、准确地提醒用户。另外,还设计了重负荷的托盘车,可在吊挂前,带吊架堆叠四只Anya模块,避免吊挂时一次又一次地连接模块,减少吊挂连接的次数和load-in/load-out时间。
动力装置
如果我们无法为阵列的每个单元提供离散处理,那所有的箱体设计都没有任何意义。前面我们已经提过,每个模块都具有22个喇叭单元,它们需要22通道的数字信号处理和功放。内置功放模块经过精心选择,以满足每个单元的功率需求。
每个模块都具有22个喇叭单元,它们需要22通道的数字信号处理和功放
DSP、辅助硬件和相关算法(从KF900和DSA所用的演变进化而来)都是EAW专有,而音频网络和双向通信通过Dante平台实现。Anya之所以能成功落地,要归功于在DSP、功放和音频网络技术方面取得的飞跃性突破,这些突破主要体现在速度、功率和尺寸上。
高级控制
Resolution是伴随着KF740的诞生首次推出的声学和机械建模软件,经过全面的、目标明确的升级,现在支持多个EAW产品。很多功能之所以能够实现,要归功于个人电脑技术的发展。
要支持Anya的3D自适应功能,相关的算法必须要充分理解空间的三维特征。Resolution的建模程序经过重新编写,从2D升级到3D;而且Resolution成为Anya的通信中心,Anya所有的参数都通过Resolution监控和发送。
该软件可在数秒内同步评估场地、计算理想的波阵面,为特定阵列中的喇叭单元生成DSP参数,并将这些参数上载至模块中。
要实现Anya提供的精确性,现实情况必须与虚拟建模完全匹配。但是用户并不需要操心如何将箱体分配到Resolution的虚拟模块中,因为每个Anya模块的表面都包含红外收发器,可以让阵列在Resolution内自动、精确完成配置。
3D建模是Resolution软件的众多功能之一
我们选择的功放平台,可以实时监控每个模块的喇叭单元阻抗、功放温度、电压和电流,并将这些数据记录在“实时”的状态日志中,供用户从Resolution软件下载。如果发生故障,Resolution在用户的允许下,可以修改覆盖,来补偿发生故障的部件。
考虑到音响设备经常被推着滚入卡车,有时会发生所谓的“质量问题”,因此我们设计了由电池供电的状态显示功能,该功能由故障触发,用户只需一键触碰,即可通过LED显示灯(绿色/红色)即时判断模块的状态(良好/故障)——即便当时交流电源不可用。
每个模块的前面板都有一个高精度的话筒,它记录着每个喇叭单元在出厂时的传递函数(transfer function)快照。这一参考数据储存在动力模块的记忆卡中,用户可通过Resolution的自行诊断功能,随时随地重复同样的出厂测量,使用该参考数据进一步确认模块的状态。
有了Resolution和正版Smaart 7,用户可以使用一只测试话筒确定或重新确定场地的形状。跟GPS一样,Anya阵列(精确位置已知)内的离散喇叭单元会发出一阵阵噪声,让Resolution在一个3D空间中定位话筒。
所有这些功能都集成到一个复杂但是方便使用、优雅的系统中,有力回应了我们十年前问自己的问题。这就是Anya。