电子分频与U盘播放技术在系统中的应用

广州处在我国最大的音响工业生产基地——珠三角地区的心脏.广州每年举办多种多样的音响展会。因此,广州地区的音响爱好者能最快最全面地获得音响行业各方面的最新信息,可以方便地买到品种丰富且物美价廉的音响器材。

前几年,广州市曾一度出现过相对稳定的每年八月、九月、十一月三场不同单位主办和不同侧重点的音响展。经过几年的浮沉,最近杀出一匹黑马——“视听新产品(广州)交易会”,去年小试锋芒,已令业内刮目相看。今年的火爆场面和轰动效应,更使“视听新产品(广州)交易会”这个展会品牌跻身于广州大型音响展的行列,这无疑是广大音响厂商和消费者的福音。

笔者多年来一直关注并广泛浏览多个音响展,出于从事技术工作的职业习惯,通常都是把目光侧重于搜寻各类新品种、新技术和新动向等亮点。前几年家庭影院器材曾一度在新技术开发方面起领头作用。从Dolby surround 到Prologic加DSP到Dolby Digital(AC-3)和DTS,接着是AC-3-EX和DTS-ES等等一个接一地出台,令生产者和消费者目不暇接,“被迫”不断地疲于奔命去追赶新潮流。后来再推出的PrologicⅡ,其吸引力就有所逊色了。近两三年Dolby 、DTS等大公司尚未见有令人怦然心动的新制式面市,于是各厂家纷纷在外形新奇(微形音响大发展)、操作方便和音效、画质改进等方面去争夺消费市场。以笔者并不全面的观察,觉得在本次视听新产品交易会中有两个亮点颇有新意,一是“电子分频”,二是“U盘播放”。这两个亮点均出于雅顿这个品牌,并非笔者偏袒,而是觉得这两点在技术上确有创意,值得一提。

(一)、电子分频用于家庭音响

纸盆式动圈扬声器诞生于上个世纪30年代,其间经历了许多改良和革新。但到目前为止所达到的技术水平,无论哪一种扬声器,其重放的频率特性仍然未能真正做到完美地覆盖整个音频频率〔20Hz~20kHz〕范围。因此,为了得到良好的音质,高保真音响系统通常都把全频段的音频信号按频率高低分隔成两个或多个频段,再用“接力”的办法分别送往相应频段的专用扬声器单元去重放,以求得互调失真较小、音域较为宽广的音响效果。最常见的是由高音和低音两个扬声器单元或高音、中音、低音三个扬声器单元的组合,称为二分频或三分频扬声器系统。而负责把音频信号分成若干频段的这个电路或装置就称为分频器。

分频器有多种分类方法。如按照分频器设置的位置来划分,可分为功率分频(后级分级)和电子分频(前级分频)两种不同的系统。功率分频是在功率放大器之后进行分频,通过高通、低通、带通等无源滤波器组成的分频电路,把高音、中音和低音信号分开,分别传输到相应的扬声器单元。由于功率分频多数采用无源LC电路,所以又称为无源分频或LC分频,如图1〔a〕及图2所示。由于功率分频器的结构相对比较简单,成本较低廉,还可以与音箱装成一体,使用起来较为方便,所以被广泛应用。但它存在一定缺点,主要是分频器中的电感线圈体积较大,而且存在着直流电阻,会损耗放大器的输出功率,同时还降低了阻尼因数。这个缺点对大功率的专业扩声系统造成的影响更为突出。

另一种分频系统称为前级分频,它是在音频信号送入功放级之前,先进行分频,然后把分频后不同频段的信号分别送到各自的功率放大器,驱动不同频段的扬声器单元。前级分频电路通常是由电阻、电容加上晶体管或集成电路等有源电子器件组成,故又称为有源分频或电子分频。采用这种分频技术,必需要有两套或多套独立的功率放大器来分别推动各自的扬声器——如两分频就要两套放大器,三分频就要三套,立体声系统还要再加倍,如图1〔b〕及图3所示。电子分频的优点是:由于功放和扬声器直接耦合,故可以减少功率损耗,并减少扬声器和放大器中产生的互调失真;因为分频器的负载是放大器,所以负载阻抗轻易固定,使得滤波特性能保持设计的要求;加上有源分频器本身有一定的放大作用,可以灵活调节,从而获得更理想的高音和低音放音比例。它的缺点主要是放大器的台数增加,电路结构变得复杂,成本也较高。长期以来,在剧场、电影院、歌舞厅等功率较大且对放音质量要求较高的专业扩声系统中都广泛采用电子分频方式。而在家用音响器材中,仅在近年兴起的家庭影院系统,为了获得强劲的超重低音效果而在超低音通道中采用了电子分频电路〔通常把电子分频、超低音功放和超低音扬声器三者组合成为一体化的有源超低音音箱〕。至于大量的HiFi音响器材以及家庭影院中的主声道、环绕声道等,几乎千篇一律都采用比较简洁的功率分频方式。

既然电子分频电路能提供良好的放音质量,又具备成熟的技术,为什么在浩如烟海般的家用HiFi器材中难得一见其踪影?主要原因只有一个,就因为其所需的功放路数较多,增加了体积、重量和成本。

不妨回顾一下历史。其实早在上世纪60年代,国产的高档家用电子管收音机中就出现过多款采用电子分频电路的机型,如牡丹牌911型9管收音机和1201型12管收音机等,其末级都是首先通过电阻、电容组成的二分频电路将音频信号分成高、低两个频段,分别送到由6P1(或6P14)电子管组成的两路独立的单端甲类功放,再分别驱动高音喇叭和低音喇叭放音,效果相当不错。由于当时仍处于单声道年代,电子管单端放大电路的结构也远比晶体管推挽电路简单,因此这类两通道电子分频式电子管收音机和普通单通道输出的电子管收音机相比,其体积、重量和成本的增加并不太多,对生产厂家和高端的消费者都不难接受。但随着立体声和环绕声时代的到来,加上电子管被晶体管逐步取代,情况就完全不同了。

设想一下,采用电子分频方式的立体声二分频系统就需要4路功放,三分频系统需要6路功放。假如将时下流行的5.1声道环绕声系统中除开超低音声道以外的5个全频声道都采用电子三分频方式,则共需要3×5=15路功放!这就是电子分频系统在家用音响器材中难得一见的主要原因。

随着多声道家庭影院系统的诞生和普及,出现了新的转机。

既然5.1声道的家庭影院AV放大器本身已具备6路独立的功放电路,而在欣赏双声道节目时〔通常占80%以上〕,与其让余下的4路功放白白耗电闲置,不如把它们全都利用起来,组成一套立体声电子三分频系统—这就是雅顿音响公司的理念和创意。现在回过头去看,把已有几十年历史的电子分频技术应用于家用音响这个想法似乎“平淡无奇”,但雅顿人的可贵之处,是他们能够在多年生产多声道家庭影院AV功放积累丰富经验的基础上,首先想到把多路AV功放与电子分频HiFi功放相结合这个理念,并付诸实践。非凡是在如何解决从5.1声道环绕声模式灵活方便地转换为双声道电子3分频立体声模式这个技术“瓶颈”的技术问题上获得相当的成功。

(二)U盘播放技术前景诱人

先回顾一下多年来人们经历的高保真信号源的发展历程。从上世界40年代开始,黑胶密纹唱片曾一度占据了高保真音响至高无上的统治地位。60年代出现了开盘式录音机只用于专业录音单位,直到盒式磁带的出现,以其方便的复录功能而在家庭音响中异军突起,随后80年代出现的CD以其优良的数字系统的指标压倒磁带,但未能解决复录问题,结果形成唱片、CD与磁带录音机三足鼎立之势,延续多年。

近年随着多媒体电脑技术和互联网的发展,丰富多彩的网络音频资源吸引了大批电脑音乐爱好者。似乎有一只无形的手,将音乐爱好者分成了两个群体。一部份“传统”音响爱好者使用唱片、CD、DVD-AUDIO等家用音响器材(包括家庭影院)欣赏高保真音乐;另一部份“电脑”音响爱好者(青少年居多)通过电脑下载网上音乐,使用耳机或小型“多媒体音箱”,欣赏不那么“高”保真的音乐。但由于互联网上音乐品种丰富、繁多,资源无限而且是免费供给,因而同样具有强烈的吸引力。

雅顿最近开发的专利“U盘播放技术”,是利用功放内部特置的驱动程序及相应的解码技术驱动U盘来播放其中的MP3、WMA格式音乐,无须连接电脑就可以实现HIFI技术播放MP3、WMA格式的音乐。(参见图4)

可见U盘播放技术具有很大的实用价值,前景诱人:

(1)它突破传统的信号源模式,在已流行多年的CD、唱片、磁带等信号源的基础上,增加一个新的信号源—U盘。将现阶段丰富多彩的网络音频资源应用到家庭音响系统,让更多更好的网络音乐得以真实的还原。网上音乐品种齐全,选择面广,不像选择碟片一样受到限制,想听什么音乐,就可以下载什么音乐,片源无限。由于不用连接电脑,操作简便,有可能使前述两个音响爱好者群体的界线逐步淡化。

(2)利用HIFI技术还原U盘中的MP3、WMA格式信号,比普通的电脑小型多媒体音箱播放系统效果出色,保真度高,音质与CD相当。

(3)U盘作为信号源,它的体积小,可移动、可携带、可无限次储存、删除信号,节约购买碟片的时间、精力、成本,还可以将家庭音响和家庭电脑联系起来,做一个家庭资源的充分整合。

(4)网上音乐是未来流行的一个趋势,家庭音响系统能够直接、简便地播放网上音乐,将提升音响产品的生命力和智能化、数字化程度。并迎合3C(家电、通信和电脑)融合的大趋势,为音响产业向高端数字技术方向发展做好铺垫。

祝愿国产音响企业开发出更多的新品种、新技术、新创意推出市场,从而带来更大的商机,也是广大音响爱好者的福音。

彭妙颜 周锡韬

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