首先要向音响行业中诸多调音大师致敬,他们以各种角锥、反射器、线材、贴纸、吸音板、摆位,甚至是气功为发烧友提供服务,直接与间接促进了这个行业的经济发展。气功?没错,我亲身的经历,一位高手号称对着唱头发功,可以让声音变得更好听,效果呢?不敢说,因为他直接被请出门了。法国YBA的老板Yves-Bernard Andre手画了二张高音符号,贴在Thiel CS5音箱的前障板上缘,也说能改善高音延伸,令人联想起僵尸电影中道士用的符令。

我相信调音高手们一定都能改变声音,透过从众心理,让主人愿意掏钱。但请注意,改变不一定是改善,可能往正确方向前行,也可能更加扭曲失真。而且各种调音道具基本只能小处着手,对可能影响声音超过50%的空间限制却束手无策。接下来要向调音大师致歉了,因为Audimaxim RAP-1空间声学处理器出现,有了这部秘密武器,我可以很有底气说:“一机在手,纵横天下!”,它专门解决调音大师无能为力的问题,它会让一些调音大师更难混饭吃了!

以后发烧友不需要江湖术士的道听途说,不需要拥有明辨秋毫的金耳朵,也不需要其他伙伴的鼓噪赞贬,因为我们的耳朵再敏锐,现场音乐经验再丰富,还是比不过精校后的麦克风和速度飞快的计算机运算啊。你需要的只是大胆尝试的勇气,还有开放接受新科技的心态,其他调音难题都交给Audimaxim RAP-1空间声学处理器就行!我们都知道环境空间影响声音甚巨,理论上我们只想听到纯粹的音乐,而不是房间二次污染过的声响。

理想的听音空间应该还原出来真实、通透的声音,但实际上99%发烧友都无法拥有完美的空间,因而导致某些频段发生变化,从而影响细节丢失,音场变形。最好的声学处理是结合被动式与主动式,一方面靠声学材料处理房间内的残响与反射干扰,另一方面利用数字信号修正音响的频响特性与消除空间缺陷。


被动式的建声往往在装修时就必须弄妥,事后处理事倍功半。这几年流行家庭影院订制安装,应时出现许多“专家”,但在一些工程案例中,有的用户使用了复杂材料,耗费了大量金钱精力,最终获得的效果却远不如预期,甚至比不处理的时候更加糟糕。目前绝大多数的声学公司都采用软件模拟来制定声学处理方案,上门测量或直接让客户提供长宽高等房型数据,这种方法其实暗藏了严重的隐患。譬如墙体材料的反射系数各不相同,墙体用实心砖、空心砖还是钢筋混凝土,最终产生的低频反射大相径庭,而计算软件是无法对这些情况进行判断和客观分析的。

500Hz以上声音可以透过物理材料处理,但低频,尤其是100Hz以下低频波长难以控制,其反射特性主要由房间尺寸决定,被动式处理困难而且极不精确。简单地说,不管再厉害的声学专家来设计,都很难保证聆听空间声音扩散均匀、频响平直、干扰降低。

而传统的调音手段也相当复杂,系统工程师需要运用不同的测量和处理工具来解决不同的问题。例如房间中多个低音炮的摆放,通过多次测量调整摆放位置,设置不同的延时时间,使它们能够同相播放又要兼顾与主音箱的时间关系,如此复杂的设置往往顾此失彼。除了低音问题,在中低音区发生的房间驻波、中音区的分频相位失真、高频在房间中的早期反射……都会使工程师身心疲惫。于是花费大量的时间调试以后,往往只能根据有缺陷的系统在调音中反复解决不断出现的问题,根本没有时间进行音乐的平衡。发烧友面对器材1+器材2+器材3+空间累积起来的缺陷,同样无可奈何,口袋有钱的就频换机器,没钱的徒呼负负,只有少数幸运儿能拥有完美平衡又悦耳的声音。

Audimaxim RAP-1的设计团队负责人潘超杰来教授如何操作测试

但如果借助主动式声学处理(也称为房间校正系统),既能避免物理声学处理的高昂费用,又能克服调音技巧不足的难题,堪称是理想解决方案。数字房间校正系统工作原理是通过对音箱发出的测试声音信号,以麦克风在聆听位置收音,利用机器内置的DSP或声学修正软件进行实时空间校正,借以解决房间共振引起的频率响应曲线波动、高频振铃与低频驻波现象,还可以平衡声道间的电平和延迟,甚至是音箱的时间相位优化。为什么空间因素需要校正?音箱发出直接音,接着聆听空间中会产生多次反射音,一直到声波衰减到听不到为止,直接音与多次反射音相互调变,有时会增加或减少,甚至相互抵销,如此一来就造成频率响应曲线的扭曲。

太厉害的凹陷波谷严重损失能量与细节,而太突出的波峰又会造成遮蔽效应,掩盖了频率附近的音乐讯号,这些是被动声学处理与传统调音手段很难解决的,所以我们需要主动式房间校正系统。当然它也并非万灵药,例如直达声和反射声构成破坏性的音箱边界干扰、强烈早期反射声和缺乏声学吸收导致的长延迟时间等问题,仍然要透过适当的吸音扩散、合理的摆位来解决。

由于是利用电路对信号进行处理以补偿房间声学特性,因应技术差异有简单的,也有专业的校正系统,在AV功放上常见的Audyssey(房间声学校正系统的先驱,天龙、马兰士、麦景图和安桥使用)、先锋的MCACC(提供图形化的房间混响测试结果)、YAMAHA的YAPO、Sunfire骄阳的XTEQ、HARMAN哈曼的A.R.C.O.S、Meridian英国之宝的MRC,还有Anthem圣歌的ARC等等,都是比较简单的计算。由于AV功放成本关系,使用的DSP运算速度与处理能力都受限,精度不够,较难让音响发烧友入眼。

Hi-Fi厂家也有积极加入者,如TacT RCS 2.2X前级、Lyngdorf TDAI-2170合并功放、NAD M10播放器、Copland DRC205、DSPeaker的Anti-Mode 8033S(只能称为低音炮均衡器)等。专业领域则有KRK Systems ERGO、法国Trinnov ST2-HiFi、澳洲DEQX、瑞士Weiss等产品。几乎毫无例外的,这些产品多以DSP芯片进行声学运算,而修正滤波器多使用IIR滤波器+低阶数FIR滤波器方案。另外有些厂商以PC机的CPU来计算系数并进行FIR的处理,除了会造成更大的系统延迟,噪音问题也较难克服。

IIR滤波器(Infinity Impulse Response无限脉冲响应)主要用于对频率进行修正,也就是EQ均衡处理,它除了原来的讯号还会加上终端反馈,二者混合之后才是输出讯号,这会带来相位畸变与动态压缩两种恶果。由于校正是对房间造成的频率提升(波峰)和衰减(波谷)进行反向操作,波峰时要做衰减会产生明显的相移误差,波谷处要提升则会伤害动态范围造成更大的谐波失真。尽管这些滤波器系数是自动计算的,极大的保障了频响曲线的平坦,但相位曲线却更加劣化。

已经试用两个多月的Audimaxim RAP-1空间声学处理器完全不同,它是世界第一部基于高速并行架构FPGA芯片开发的高阶数FIR滤波空间声学处理器,方便、精确、没有可闻音质劣化,而且性价比超高,让我兴奋得必须要全力推荐。FIR(Finite Impulse Response有限脉冲响应)主要用于相位的修正,它的输入与输出讯号保持一致,可以稳定的确保线性相位,缺点是性能不如同样阶数的IIR滤波器。FIR滤波器的修正精度取决于运算点数(Taps),点数越高可以处理的频率下限越低,但点数越高需要占用的资源也越多。

采用串行算法的DSP芯片,每个浮点之间需要间隔21微秒(以48kHz采样频率为例),所以Taps越多系统时间延迟就越严重。一个采样率为48kHz的DSP芯片,做1024点FIR运算所需时间为21毫秒,但所能处理的低频下限仅为47.6Hz。越低的频率滤波器长度就会越长,如果做4096 Taps运算更需要84毫秒,时间延迟非常明显,所以目前主流空间处理器都采用IIR滤波器+低阶数FIR滤波器的折衷方案。

放大看一下操作界面,大部分控制开关都简单明白,这是参考许多测试软件后去芜存菁留下的

第一步,选择机器和分频模式。每个App最多可操控四部RAP-1,当然我们只选择其一,立体声用家选择Main全频模式

设置测试信号电平与话筒增益,把麦克风放在平常聆听的位置,与耳朵齐高,麦克风向上,调整音量让音箱发出的SPL值保持在78-80dB左右,开始进行测试与优化

全频音箱系统测试与优化。如果只有一个皇帝位,可以做单点位置测试,希望更广阔的聆听甜蜜区,最多可选择五个测试点,但原厂建议皇帝位上单点测量会更精确。左右音箱分别发出测试信号,扫描后开始进行计算,并把优化结果显示出来,选择保存后透过Bypass按键,实时比对优化前后的声音改变,这时候平坦的频率响应可以让发烧友不太习惯

目标曲线设定。优化过的平直响应曲线暴露了大部分空间缺陷与器材搭配问题,而突然听见“正确”声音的我们需要时间来适应,加上每个人的喜好与审美观有别,所以这时的声音未必所有人会喜欢,RAP-1允许每个用家根据各自喜好的口味对曲线进行更改调整

音乐大师花了两年多时间,建立了一套基于声学空间测量结果的相位修正系统,对各频率产生的不同相位畸变进行“最小相位”的修正,对于音箱从制造设计,空间中播放产生的诸多相位叠加或抵消进行实时数据分析,并根据数据分析,产生独特的FIR滤波器参数对系统进行整体的修正。Audimaxim RAP-1由于摒弃了基于串行计算的DSP,改用并行式的FPGA芯片,每声道的Taps高达4096点,能够处理的最低频率是12Hz,而且运算速度非常快(相当于512个DSP同时工作)。包括模拟转数字、FIR滤波、数字转模拟、模拟滤波线路加总的延迟只有0.25毫秒,是DSP芯片的1/100,这就保证了处理中不会造成新的相位畸变。至于FPGA本身内在时间延迟大约只有0.07毫秒,加上其它的元件延时,在20Hz时相位只延时了7度,100Hz延时也在35度以内,这已经是整个系统的最大相位延迟,超出部份FIR滤波器会自动调整,10万分之7秒的误差人耳不可能听得出来。

这到底有多厉害?我们更进一步说明。tap的解释应该是:不连续的数字讯号,要还原成连续的模拟讯号,必须透过“FIR有限脉冲响应滤波器”完成。FIR滤波器透过采样资料及一连串的参数,将其相乘再加总,便可得出两个采样点之间的插补值,FIR所需的采样资料等元素称就为Taps。理论上,只要FIR的采样资料为无限长,便可还原出完整正确的模拟波形,然而受限于芯片的运算能力,不可能做出这样的FIR滤波器。FPGA的发展不断进步,目前主要产品有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等,Audimaxim RAP-1空间声学处理器使用ALTERA的高端芯片。最早市面上的FPGA只有256 Taps,最新的FPGA内部已经拥有740个DSP核心及215360个逻辑单元,ALTERA相当于512个DSP芯片同时工作。

当FIR滤波的精确性越高,代表模拟信号开始与结束的时间越准确,听感上也就越能正确分辨发声物体的位置与空间状态。Audimaxim的设计团队说,他们当然可以用更新更大的FPGA芯片,但所需的算法也就越庞大,成本越高。目前这个FPGA芯片成本价已经超过二千元,而开发算法耗资五十多万美元,考虑到RAP-1的售价,已经是诚意满满。大家也别担心,FPGA就像一张白纸或是一堆积木,工作时需要对芯片内的RAM进行编程,而编程只需通用的EPROM即可,当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可,换句话说,它将来有不断升级的机会。

换一条发烧线都会改变声音,在系统中加入一部“异物”,会不会破坏原有音质音色?Audimaxim RAP-1有标准版(只带XLR输入与输出)与RAP-1S(有RCA输入与输出)二种型号,建议的用法是放在CD机与合并功放之间,或者放在前后级功放之间,这样多个音源都能共享空间校正的效果。使用模拟输入会先经AK 5572EN(768kHz / 32-bit)芯片以48kHz采样转成数字讯号,然后再进行修正;如果以AES直接输入数字讯号可省掉A→D转换的过程,但DSD或超过24bit/192kHz的数字讯号并不支持,所以我还是以模拟输入为主。针对高端玩家或专业用途,RAP-1还可以外接主时钟和前端数字音源同步,我没有机会尝试,但精确度一定更高。

修正后的信号再经过AK4458VN(768kHz / 32-bit)芯片解码,将八通道并成二通道使用进一步降低失真。没有错,RAP-1就像一部ADC或DAC解码,在数字领域极低失真完成空间中的频率响应(Frequency Response)、脉冲响应(Impulse Response)及相位响应(Phase Response)校正。传统的模拟均衡器只能补偿频率响应曲线,而且相位失真等副作用很多,数字时代的RAP-1不可同日而语。理论上RAP-1也会带有自己的声音色彩,但设计者运用大量手段(极简线路、超级电源、发烧元件……)让它尽量中性无染,相对于修正后带来的声音好处,RAP-1已经没有可闻的负作用。唯一听得出变化的地方是RCA与XLR输入/输出,强烈建议用平衡连接,在动态、气势、规模感、能量方面都会有大幅提升。

Audimaxim RAP-1有标准版(只带XLR输入与输出)与RAP-1S(有RCA输入与输出)二种型号,建议的用法是放在CD机与合并功放之间,或者放在前后级功放之间。背板有一个网络线端子,必须连接家里路由器才能让计算机与RAP-1相通。模拟输出有Tweeter、Main/Woofer、Subwoofer三组,这是给电子分音用的,原厂预设的是Main/Woofer这组输出。所有XLR平衡端子都是瑞士Neutrik顶级产品,我建议以平衡输入/输出连接,动态明显提升

RAP-1背板上提供6XLR输出,加上操控App中可设定分频点,所以除了标准的Main(立体声)输出外,RAP-1还可以玩Main+1 sub2.1声道)、Main+2 sub2.2声道)、2 way2音路电子分音),及3 way3音路电子分音)。原厂说国内很多使用大音箱的发烧友对低音炮都很抗拒,一是认为没必要,二是调整搞不定。加上RAP-1之后,轻轻松松就把二只低音炮完美衔接的融入原有系统,这些发烧友才发现原来还有新天地,原来自己一直少听了许多音乐讯号。连接低音炮与电子分音的用法有机会再说,在家里我把RAP-1放在美国SST Ambrosia 2000 II前级与Ampzilla 2000 II单声道后级之间,音源连接德国EMT 986R广播级CD机与柏韵Pureaudio AirDSD Pro数播,推动订制的大音箱。SST这部前级在高音与低音分别可设定三段频率的EQ调节,线路非常复杂,体积甚至比后级功放还大,很遗憾发烧友都忽略了这部性价比极高的专业前级。正因为低频段受空间限制变化较大,平时我用这部前级来修正频响曲线以取得较平直的效果,主要是170Hz250Hz的二个凹陷,100Hz以下的凹陷只能靠二只威力登DD12低音炮来弥补。

原厂指定用Earthworks M30全指向麦克风进行测试,这只麦克风在某宝上面售价五千元左右,M30从5-30kHz响应平坦,最大140dB声压不失真,快速的脉冲响应和线性相位响应非常适合于基于FFT的实时音频测量系统。一般的空间处理器根本不会搭配如此高端的麦克风,建议用家自己准备一支,只要喇叭摆位或空间摆设有变动,就可以重新量测一次

使用RAP-1时麦克风测试我只选择皇帝位单点测试,不用5分钟就搞定了,设计者说单点麦克风测量会比多个点测量更精确。每个测量点的时间只需要几秒钟,测量时对于空间中的噪声有较大的容忍度,然后算法会花十秒钟来发现系统中存在的相位问题,再将问题的处理参数发送给FPGA。测试过程中无需手动操作,只需要在聆听点耳朵齐高的位置架好麦克风,按下测量键就可以了。几分钟后我们就能够得到一个理想的声学空间,没有多个低音炮抵消造成的低音不足,不会产生低频共振,也没有烦人的反馈啸叫。

量测完后计算机画面会秀出频率响应曲线,可以发现自己的音响系统其实仍存在不少起伏,即使我的空间已经有被动式声学处理,低音域还是难以掌控(音箱本身就不够平坦)。操控App上有一个按键,面板也有Bypass按钮,按一下即可开启或关闭校正功能,很容易就可以立即比对校正效果,而这样的结果让人五味杂陈。

内部有二个环形变压器和很多小滤波电容,模拟与数字独立供电,变压器采用Mu金属(87%镍铁合金)铁心与单晶铜线绕制,屏蔽能力与音质特别好。模拟转数字芯片使用AK 5572EN(768kHz / 32-bit)芯片,数字转模拟芯片使用AK4458VN(768kHz / 32-bit,八通道并成二通道使用)芯片,都是旭化成AKM产品。模拟输出采用全平衡设计,每声道二枚总谐波失真仅为0.00003%以下的德仪LME 49720运放,加上Nichicon Muse电容、Panasonic电容等精挑慎选的元件。设计者说他们花了一年时间,以MBL 6010D前级作Bypass比较,过程中不断更换内部组件,以确保声音原汁原味不变

RAP-1核心是这块ALTERA公司的FIEX系列FPGA芯片。FPGA是可编程门阵列的缩写,也是集成度最高的芯片,它就像一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统或开发数字电路。FPGA是由存放在芯片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对芯片内的RAM进行编程,而编程只需通用的EPROM即可,当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可,换句话说,它将来有不断升级的机会
Audimaxim RAP-1强调人性化设计,希望每个发烧友都可以动手调节,而不需要等专家上门服务,所以设计了一个很简单的App,苹果ios与微软Windows作业系统都可使用

RAP-1内建的校正模式是“平直”,不对任何频率做增减,让修正过后的空间频响保持平坦一直线。但并不是平直就最好听,一开始还真是有点不习惯,RAP-1改变最多的是低音部分,堪称具有戏剧性的效果。达人艺典的新碟《一鼓作气》第一首《鼓诗》,排鼓与大堂鼓深沉共鸣极其震撼,速度慢的系统可能会“余音袅袅”;第二首《钟鼓乐三折》除了大堂鼓、排鼓,还加上南梆子、木鱼、铃、吊钹、编钟、十面锣、风锣、深波、大筛锣等中国传统打击乐器,以及小钟琴和管钟琴等西方打击乐器,绕闹喧腾,形体感栩栩如生。修正后大堂鼓轮廓从刻画不清晰的大颗,变成凝聚浮凸的小颗,定位一清二楚,音场收敛得干净明晰,所有乐器力道十足且触手可及。由于空间的共振感被消除了,不再有余震拖尾,整个低音部的能量感被约制,鲜活感增加了但厚重感却减少了。中音域则饱满充实,薛伟《爱的致意,HiFi小提琴》当中斯特拉迪瓦利小提琴、瓜奈利大提琴的音色丰润当然精彩,贝森多夫大三角钢琴的形体感与重量感也更加真实。我知道这样的声音才是正确的,但听管弦乐时规模感不够雄伟,煞车太快的低音也让尾韵缺一点绵长感,更清爽,更明快,更没有味道。

这是RAP-1对我的音响系统测试结果,150Hz以下低频因为房间因素有较大的波峰与波谷变化,绿色曲线是理想的平直曲线

平直的曲线可以无阶段任意调节,比如2kHz以上高音衰减一点让小提琴更温暖有厚度,125Hz增加一点让鼓声更饱满有力。调节时每个点升降一格是1dB,加多减少请随意,只要透过鼠标在计算机屏幕上拉动曲线即可,而优化过的相位、脉冲响应特性并不受影响,也就是我们可以听到在正确声音基础上,自行添加调味料后的效果。万一加油添醋太过头,声音扭曲变形了,没问题,复原“参考目标曲线”即可,重新再调节直到完全满意为止。爵士、管弦乐、人声、电影等不同类型节目,也可以自订多个响应曲线,开机后默认最后一次使用的曲线,非常方便,方便到后来你会忘记它的存在

用Room EQ Wizard验证处理前后的直达声能量分布特性,可以很直观的看到,处理前空间反射干扰造成直达声较少,处理后直达声能量明显增加,听感上细节、动态、质感都有巨大的提升。另外RAP-1处理后相位延时降大幅降低,使扬声器在空间中成为一套最小相位系统。由于解决了扬声器箱体共振、分频器造成的相位崎变,以及房间中的反射问题,恢复了扬声器在自由声场频率响应的本来面目

如果这是最终结果那就不好玩了!修正后的脉冲响应与相位响应是不可调的,但RAP-1却可以让用家自己改变频率响应。只要在App中打开左上方自定义曲线(Curve Design),在频率响应曲线任何一个地方鼠标点二下,就可创造一个调节点,拉动调节点可以任意改变频响曲线,每格1dB。更厉害的是,用家可以创造无限多个调节点,你想变出什么样的声音都可以。而这样的自定义一点不影响脉冲与相位,也就是你改变了听感,却不损及正确性。我设了5个调节点,主要在250Hz以下,让曲线随着频率下降而逐渐提升,500Hz以上平坦不加油添醋。设计者说根据用家的反馈,大部分发烧友会在2kHz以上进行衰减,500Hz以下提升,中频保持平直,这样的频响曲线最受欢迎。不奇怪,专业版的Audyssey空间校正软件,也是在2kHz以上有较大衰减,人耳会觉得比较耐听不刺激,弦乐比较温暖甜美。由于人对低音感受不敏感,所以增加低频可以扩展音乐规模感,让大鼓凸显表现出重重一击的威力,让管弦乐更显厚实宽大,让大提琴更Q弹有魅力,让电子乐器的冲击力直达胸口。

更有意思的是你还可以设定几组不同的自定义曲线,分别给古典、人声、流行、爵士音乐使用。古典音乐可以在30、62、125、250Hz、8kHz做一些提升,16kHz以上衰减;爵士乐则在250、500、1kHz、4kHz、8kHz、16kHz等调节点略作提升;人声在125、8kHz、16kHz处做一点提升,50Hz以下一点衰减;流行在30、62、1kHz、2kHz、8kHz提升,250与500Hz衰减。以上是我的建议数值,读者可以参考再根据自己需求决定提升或衰减的多寡。万一曲线变形得太厉害,不用担心,点击Resetto Flat就能恢复频率响应曲线平直的状态,然后重新再修正一直到自己满意为止。

我用RAP-1分别修正了大音箱与Vibrato Swing书架箱,二个月来播放了各式各样的音乐,通过Bypass不断的前后比较,可以大胆地说,几乎听不出音质音色有改变劣化,因为把相位、脉冲响应修正精准后带来的好处,早就弥补了增加讯号线与RAP-1的影响。尤其按照自己听音喜好调节频响曲线之后,从最初的不太习惯,到最后的不可或缺,我认为Audimaxim RAP-1空间声学处理器已经可以取代任何调声道具。它不但对我有效,对每一个发烧友也一定有效,空间问题越大的越有效,请大胆放马过来吧!


规格

●AES数字输入x1

●模拟输入XLR x2

●模拟输出XLR x6

●时钟输入BNC×1

●时钟输出BNC×1

●频率响应10Hz-30kHz±0.3dB

●动态范围>120dB(24Bit)

●信噪比>110dB

●采样频率最高24bit/192kHz

●尺寸101x480x320mm

●重9.5公斤




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