蘇州上聲電子股份有限公司原董事，副總經理，現任公司高級技術專家。高級工程師，高級經濟師，中國電子音響行業協會專家委員會專家，中國電子元器件行業協會電聲分會專家委員會專家，江蘇省聲學學會理事。參與制定電聲國家標準三項，參與專利技術授權110項（有聲學、結構、仿真、數字揚聲器芯片、電子方面等）。在職期間全面負責上聲電子汽車揚聲器及汽車音響系統，電動汽車報警器系統，全面負責研發，試驗室的組織，搭建開發各項工作與體系建設，組織實施關鍵技術攻關和平台規劃。2003年起帶領研發團隊設計車載揚聲器娛樂系統，車載音響系統，新能源電動車警示器系統。在燃油汽車和電動汽車領域，為全球高端汽車音響系統調音中獲得肯定並予以銷售，項目一起獲得很多款全球高端品牌及國內品牌汽車揚聲器，汽車音響系統項目。
21dB專訪柴國強（上）| 傳統汽車與新能源車在音響方面的異同
21dB聲學人：車載音響調音您認為最重要的要點是什麼？如何才能調試出一台出色的車載音響？柴國強：這是一個非常專業的問題，因為汽車調音確實比較複雜。調音的要點在我看來有以下兩個方面：首先，大家都知道汽車是一個窄小的空間，汽車裡揚聲器安裝的位置又比較特殊。我們在家庭影院裡，可以很方便地把音響擺放在最好的位置，布置一個皇帝位。但是在汽車跟家庭影院是很不一樣的。在家庭影院裡，皇帝位接受接收的信號都是直達聲，但在汽車裡幾乎是沒有直達聲的。在汽車窄小的空間裡，所有的零部件都要搶位置，有些小的零件必須給大的零件讓位，在這樣的前提下，揚聲器的位置很可能不是最好的。一般汽車裡的低音喇叭都安放在門底下，高音喇叭在把手上、儀錶盤上或者A軸A柱上，這些位置跟人耳是完全偏離直達聲的角度的，所以基本上到達人耳的都是反射聲、折射聲。並且任何一個揚聲器沒有很好的正面平面的指向性，不同的揚聲器指向性角度都不一樣，可能是150°、130°、60°、15°等。折射和反射還會導致出現信號相位差的問題，在汽車裡面有很多散射體，空間裡面各種反射波干擾疊加，就會變得非常複雜，如果調音調得不好就會產生聲場不均衡、駐波等問題。另外，汽車裡是不能有很多延遲的。在大空間裡延遲，混響稍微多一點，是沒關係的。就好像在KTV里唱歌，需要有一些混響歌聲變得更豐滿。但是在汽車裡面混響過多，會讓人聽久了之後感到疲勞，因此需要儘量避免。在汽車裡更要注意哈斯效應，也就是說延遲不能超過30毫秒，這種情況下是基本沒有什麼混響了。現在數字信號發展得非常快，我們可以通過數字信號來解決延遲、相位、反射干擾等問題。同時，我們還可以通過揚聲器本身來解決這個問題。在揚聲器裡面，揚聲器的安裝位置和播放位置的內射線距離，揚聲器的開孔位置，以及有多少直達聲，都是可以控制的。但是駐波是沒有辦法控制的，因為安裝位置必須跟着大件走，所以會損失很多。通過這些年的研究，我們慢慢發現揚聲器也是非常神奇的。撇開數字信號的問題，揚聲器也照樣可以做出很好的聲場，達到很好的效果。揚聲器採用空氣動力學、熱力學、磁力學，結合材料、化學，整合一些特殊的揚聲器物理特性，來調整聲差與聲像，這是聲學特有的味道。雖然經過DSP處理，會有很好的效果，效率也很快，但處理後信號會失去很多原汁原味的東西，而揚聲器對音樂的泛音、音色、音調就保留得比較好。上聲也是一般都是從揚聲器零部件開始，到揚聲器，然後再到功放、DSP，形成這樣一個特有的產業鏈。一般其他專業公司，能做的就是信號處理這一塊，沒有怎麼去設計揚聲器，也沒有考慮怎麼和音源結合。要做出一個好的聲音，就必須要考慮揚聲器所有的零部件，從揚聲器一個零部件彈撥、定位、紙片、紙盆開始設計從揚聲器一個零部件定位支片、音圈、紙盆開始設計。特別是紙盆，我們發現對整車音效來說，紙盆的楊氏模量、內阻尼、剛性、活塞運動等，都是非常重要的。整合好揚聲器後，還要考慮揚聲器失真的處理。各種失真，比如瞬態失真、兩次三次諧波失真、復調失真、直流偏移、電感失真等，都需要考慮。等這些都調好了，安裝到汽車裡後，還要進行信號處理的調整，進行一個錦上添花的工作，能夠把聲場拉的更寬。在這一步里，揚聲器的功放、DSP算法，也屬於調音裡面很關鍵的工作。DSP算法可以讓揚聲器有很多種模式，比如劇場模式、影院模式、個性化模式，可以做出很多跟個人體驗相關的東西。除了我上面提的這些，調音還有大量的工作需要做。調音是一個人的沉澱，調音師需要具備對音樂的理解。目前來講，在汽車調音里，沒有一個權威的客觀評價指標，主要還是通過主觀評價來調音，客觀的測試工具只能作為參考不能作為標準。這就對調音師的耳朵要求很高。當你要調一個音樂廳的音效，不管交響樂、古典音樂、名族樂器還是通俗歌曲，如果沒對音效、樂器的理解，是很難調出臨場的聽感的，這就需要很多的歷練和薰陶。我之前問過五官科醫院的耳科專家，每個人的耳蝸基本上是差別不大的，也就是大家對音樂信號的接收，從耳蝸的生理特點來講是一樣的，而對音樂的理解還是需要通過長期的沉澱。我們在調音的時候，其實就是在調一個音樂的味道。這個味道就是要體現出音樂作者的人生經歷，音樂里的酸甜苦辣、悲傷離合、喜怒哀樂的過程。所有作曲家的音樂，第一樂章、第二樂章、第三樂章、第四樂章，都是在講述他們人生的經歷。無論是勃拉姆斯、貝多芬還是約翰施特勞斯，他們的舞曲都體現了故事，調音的時候需要去理解音樂裡面的故事。但同時，在體現音樂特色的時候，也不能忘了語音的調音，不能讓語音聽出來失真很大。比如某個音樂家、歌唱家，他們的嗓音也需要體現出來。南泥灣就是南泥灣的味道，我們很多時候都只聽原唱不聽翻唱，追求的就是原汁原味，所以在調音的時候不能讓這個味道流失，要保留音色、音調、泛音等等個性化的東西。整體來講，我們中國在汽車音效方面起步也就是最近十幾年，從加入世界貿易組織後開始從國外大量引進汽車，我們也慢慢地接受學習到國外的經驗，對汽車的要求越來越高。最早國內剛開始開發汽車時，對汽車的音效要求不是很高，只要能夠發出聲音能唱歌就行了。但隨着經濟的發展，大家對音樂的要求越來越高。以前在汽車開發時，汽車架構的設計和聲學完全是剝離的，工程師設計的時候都是以機械為主，沒有考慮聲學的問題。在汽車裡，有個MH部門NVH部門專門研究噪聲，但這跟娛樂系統的音效是兩碼事。他們起初是不懂怎麼設計音響的，但近幾年慢慢開始懂了，知道要在機械開發的過程中把聲學的元素加進去，在搞結構、內飾件、門板、儀錶盤等設計的時候，會考慮有沒有漏氣，有沒有聲短路，是不是會產生共振等。把這一系列的問題都考慮進去後，整車的音效就會有一個很好的提升，因為車身的架構好，聲音的工況狀態也會非常好。如果汽車達不到一個很好的工況，後面的音響再怎麼設計，都沒有什麼作用。近幾年，我覺得整個中國的造車勢力，無論是傳統汽車，還是新勢力，都逐漸有聲學方面的思考。在做機械結構設計的時候，會把聲學、電子也融合進團隊裡。現在汽車裡越來越多的把好位置讓給揚聲器擺放，比如原來被搖窗機、儀錶盤、燈光、空調等占領的位置，也開始讓給揚聲器了。有一個好的位置，DSP就可以發揮更大的作用，而不是像原來一樣怎麼做都沒有一個好的效果。
21dB聲學人：汽車的音響系統調音和在客廳中的揚聲器陣列調音，以及單個音響調音之間的區別和聯繫有哪些？柴國強：剛剛說了，汽車窄小的空間裡面有很多問題。在房間裡，家庭影院的揚聲器本來也沒這麼多，目前一般來說大多是5.1聲道，包括主音箱、中刺、低音炮、前環繞和後環繞。另外，房間的空間相對來說比較大，干擾比較小，調音就相對容易一點。不像汽車裡面，放二十幾個揚聲器，空間還窄小，裡面的材料位置已經固定了，每輛車的內飾件還是不同的材料，有不同的反射、吸聲係數，始終都在變化，處理起來比較複雜。家庭影院的理念大家都知道，在房間裝修的時候就已經進行了聲學處理，會設置一些反射板，該吸聲的位置吸聲，該反射的位置反射，揚聲器的擺放位置也非常好。同時，家庭影院是音視頻結合的，在觀看電影時，家庭影院的圖像聲像定位，處理起來是比較容易的。我們看到演員講話的時候，感覺聲音是從演員嘴上發出來的，但實際上音響是在兩側的，這就是通過數字信號處理來調整的。汽車方面我們也是要求這樣做的，儀錶盤就是舞台。雖然揚聲器安裝在汽車的不同位置上，比如前門低音、後面低音、後備箱低音、側門高音等，但我們希望這些揚聲器發出的聲音，能夠很好的聚焦在儀錶盤上，讓駕駛員感覺聲音是從儀錶盤上發出來的。另外，汽車裡面也需要按照家庭影院、劇場的標準去做圖像聲像定位，需要達到的體驗感是一樣的，因而會變得更加的複雜，要求更高。除了前面談的音效問題，汽車和家庭影院很大的區別就是穩定性的問題。汽車是在路面上跑的，和劇場、家庭影院所處的環境是不一樣的，路面狀況是非常多的，溫度、適度、光照、紫外線、紫外線光照、灰塵，都是很大的挑戰。在家庭影院和劇場，高溫只需滿足60~80℃就可以了，低溫最多-10℃，但汽車起碼要滿足-40℃~120℃，溫差是非常大的。
21dB聲學人：在未來20年，隨着技術的發展，人們對音響系統的功能會有哪些新的需求，相應的又有哪些技術可能會成為解決他們的關鍵點呢？柴國強：未來二十年，汽車還是會往自動駕駛的方向發展。數字信號以後會快速發展，軟件和算力都會越來越強大。隨着人工智能的發展，以後調音也不一定通過人來調了，也可以通過機器來調音、製作音樂。但是我認為，人工智能應該是無法取代人對沉浸式的體驗感的，人工智能可能可以做全景聲，但是不一定是沉浸式的。我相信二十年以後就是人工智能和自動駕駛的結合，也會在調音方面有很大的助力。但是，人們對藝術的欣賞是不變的。我們最終還是需要去考慮，人工智能和人怎麼去結合。當然，手機的發展也會帶動汽車的發展。比如現在的MEMS是通過振動，可能以後手機也不需要揚聲器陣列了，可以留出很多空間擺別的東西，造型也可以做的很漂亮。汽車也可能會有這樣的發展，沒有顯示擺放的揚聲器了，每個內飾背後都可能是連接電路，起到了揚聲器的作用的。但是框架振動可能會導致聲泄露，反而很難做私密通話。以後MEMS肯定會用到汽車裡，因為MEMS的一致性非常好，可以處理中高頻的問題，低音還是需要揚聲器。我認為虛擬低音是無法取代真實低音的，低頻就是物理的活塞運動，虛擬的是不厚實的。有時候我會想，發明揚聲器的人是很聰明的。這麼多年以來，技術發生了翻天覆地的變化，但唯一沒有被取代的就是揚聲器。還有激勵器也是一個發展方向。現在手機裡面的屏幕發聲，也可以用在廳堂、教室里，汽車也可以做這種類型的背景音樂，在汽車頂棚裡面布放4~6個激勵器，然後通過玻璃來傳遞聲音，又輕薄指向性又好，我認為是未來的一個趨勢。還有振動器，可以在每個座椅下面放1~2個振動器，單動鐵和雙動鐵都可以，想要能量大做雙動鐵，能量小一點做單動鐵，這是心理聲學，可以達到20Hz以下的聲音。因為揚聲器的低頻下限受到容積的限制，低音炮最多能夠做到40Hz，再多空間就不夠了，增加振動器可以突破這個低頻下限，彌補更低頻率的心理聲學，變成4D系統。21dB聲學人是中國科學院聲學研究所蘇州電聲產業化基地旗下科技媒體，專注於聲學新技術、音頻測試與分析、聲學市場調研、聲學學習社群建設等。
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