高管洞察：高分辨率音樂(lè)需要高分辨率揚(yáng)聲器

所有關(guān)于高分辨率音樂(lè)傳輸和無(wú)損音頻或空間音頻格式的討論都為時(shí)過(guò)早。很少有人能分辨出其中的區(qū)別——除非他們通過(guò)高分辨率、固態(tài)揚(yáng)聲器聆聽(tīng)。

Neil Young在給David Letterman展示音樂(lè)播放器PonoPlayer的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)了一些道理。2012年，這位傳奇的創(chuàng)作型歌手對(duì)壓縮的“有損”MP3音頻感到失望。他希望創(chuàng)建一個(gè)平臺(tái)，可以播放無(wú)損高分辨率(Hi-Res)的音樂(lè)，忠實(shí)于原始錄音。他不僅支持高分辨率的數(shù)字內(nèi)容，而且還擁有忠實(shí)播放這些內(nèi)容的硬件——專門為該任務(wù)設(shè)計(jì)的設(shè)備。他知道，硬件對(duì)體驗(yàn)非常重要。

Young專注于數(shù)字播放鏈。當(dāng)時(shí)他還無(wú)法想象一種新的揚(yáng)聲器技術(shù)的可能性。

然而，從那以后的幾年里，高清音頻的廣泛采用是由軟件驅(qū)動(dòng)的——新的流媒體服務(wù)，新的音頻格式。這是個(gè)本末倒置的錯(cuò)誤。PonoPlayer音樂(lè)播放器從未廣泛流行起來(lái)，但它仍然是創(chuàng)新的硬件，結(jié)合軟件，最終將為大眾提供無(wú)損的高分辨率音頻體驗(yàn)。

事實(shí)是，很少有人能分辨出今天的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音樂(lè)和公司高價(jià)出售的高清音樂(lè)之間的區(qū)別。除非他們通過(guò)高分辨率硬件來(lái)聆聽(tīng)高分辨率音樂(lè)。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)高分辨率揚(yáng)聲器。

我們是如何實(shí)現(xiàn)的

Mike Housholder，xMEMS 營(yíng)銷和業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁

20世紀(jì)90年代，當(dāng)音樂(lè)傳輸走向數(shù)字化時(shí)，消費(fèi)者選擇的是便利性(MP3)，而不是音質(zhì)。誰(shuí)能怪他們呢？他們可以快速下載專輯；將它們裝入小型便攜式播放器；通過(guò)各種各樣令人眼花繚亂的移動(dòng)設(shè)備來(lái)收聽(tīng)，包括小型無(wú)線揚(yáng)聲器和多功能的無(wú)線耳機(jī)。

數(shù)字文件必須經(jīng)過(guò)壓縮才能在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，有效地存儲(chǔ)在設(shè)備上，并以無(wú)線方式傳輸?shù)蕉鷻C(jī)上。是的，流媒體音頻有助于解決存儲(chǔ)問(wèn)題，但事實(shí)并非如此，為任何消費(fèi)模式壓縮數(shù)字音樂(lè)都意味著失去藝術(shù)家在錄音中精心設(shè)計(jì)的許多細(xì)節(jié)——聲音、細(xì)微差別、樂(lè)器。

但有些人注意到了其中的差異，例如Neil Young?，F(xiàn)在，許多其他人也注意到了這一點(diǎn)。人們對(duì)高質(zhì)量音頻有了新的需求。根據(jù)高通公司2023年的聲音狀況報(bào)告，70%的消費(fèi)者表示他們正在尋求高于mp3質(zhì)量的音頻，高于前一年的61%。此外，其他跡象表明，高質(zhì)量音頻發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。

最近，黑膠唱片的銷量已經(jīng)超過(guò)了CD。觀察人士表示，這種轉(zhuǎn)變?cè)谝欢ǔ潭壬鲜怯捎趹雅f情緒和消費(fèi)者對(duì)黑膠唱片“溫暖”聲音的喜愛(ài)，但有一部分原因則是黑膠唱片能夠傳達(dá)更多音樂(lè)細(xì)節(jié)的能力。作為一種模擬媒體，黑膠不需要數(shù)字采樣——這個(gè)過(guò)程會(huì)削弱原始聲音。(有人曾引用Young的話說(shuō):“Steve Jobs是數(shù)字技術(shù)的先驅(qū)，但他回家后聽(tīng)的是黑膠唱片?！?

為了滿足數(shù)字媒體對(duì)質(zhì)量的要求，行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用高分辨率音頻，數(shù)字內(nèi)容以更高的頻率采樣以保持保真度，并以更大的位深捕捉更多細(xì)節(jié)。問(wèn)題是，消費(fèi)者通過(guò)獨(dú)立的或內(nèi)置在耳機(jī)中的揚(yáng)聲器來(lái)收聽(tīng)高清音頻，然而揚(yáng)聲器根本跟不上。它們無(wú)法準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出高分辨率的內(nèi)容，因?yàn)檫@種揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)存在100多年了。

聆聽(tīng)高分辨率音頻和普通音頻之間的區(qū)別

這種內(nèi)容和傳輸機(jī)制之間的脫節(jié)可以追溯到高清視頻的曙光。當(dāng)高清內(nèi)容出現(xiàn)時(shí)，再加上可以為消費(fèi)者播放的應(yīng)用程序和服務(wù)，這無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樵缙诘挠脩粼噲D在非高清電視上觀看高清內(nèi)容。最近，當(dāng)亞馬遜(Amazon)等公司首次推出超高清(4K)視頻內(nèi)容目錄時(shí)，大多數(shù)人只能在普通高清電視上觀看，從而錯(cuò)過(guò)了4K像素所能顯示的所有視覺(jué)細(xì)節(jié)。

Cowell模組

（圖片來(lái)源：xMEMS）

同樣的事情也發(fā)生在高分辨率音頻上。自從亞馬遜、蘋(píng)果和Tidal等新興音樂(lè)服務(wù)公司開(kāi)始提供高分辨率音頻服務(wù)(有時(shí)比他們的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)收費(fèi)更高)以來(lái)，公眾就開(kāi)始懷疑這是否值得溢價(jià)。研究人員甚至嘗試確定普通消費(fèi)者是否能分辨出普通音樂(lè)和高分辨率音樂(lè)的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)“區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量音頻和高分辨率音頻的能力很小，但具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。”

事實(shí)上，據(jù)估計(jì)，大約只有5%的消費(fèi)者能聽(tīng)出其中的區(qū)別。但是，如果他們通過(guò)能夠更忠實(shí)地呈現(xiàn)音樂(lè)的揚(yáng)聲器來(lái)聆聽(tīng)高分辨率音樂(lè)呢？有跡象表明，大多數(shù)人都能聽(tīng)到他們錯(cuò)過(guò)的細(xì)節(jié)。

絕大多數(shù)人都是通過(guò)頭戴式耳機(jī)和耳塞聽(tīng)音樂(lè)的。在2015年音頻工程協(xié)會(huì)的一次會(huì)議上，甚至有報(bào)道稱，85%的人在家中使用耳機(jī)聽(tīng)音樂(lè)，而不是在旅途中。所有這些耳機(jī)中的微型揚(yáng)聲器都基于傳統(tǒng)架構(gòu)，包括線圈、磁鐵和塑料振膜。這種架構(gòu)不僅沒(méi)有足夠的高性能來(lái)呈現(xiàn)高采樣率、高分辨率的音頻，而且也不夠穩(wěn)定，無(wú)法可靠、忠實(shí)地完成這些工作。

為了讓所有人都能感受到高分辨率音頻，應(yīng)該通過(guò)專門為所需保真度而設(shè)計(jì)的固態(tài)硅基微型揚(yáng)聲器來(lái)播放音頻。

專為高分辨率而設(shè)計(jì)的固態(tài)揚(yáng)聲器

Montara Plus耳機(jī)

（圖片來(lái)源：xMEMS）

這種固態(tài)音頻器件并不是什么新鮮事。這種轉(zhuǎn)變始于2007年左右，當(dāng)時(shí)作為固態(tài)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)計(jì)的麥克風(fēng)只占市場(chǎng)的5%。而到2022年，這一比例增長(zhǎng)為72%。xMEMS的工程師們正在引領(lǐng)揚(yáng)聲器器件的類似轉(zhuǎn)變。

通過(guò)使用薄膜壓電技術(shù)(將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的材料)作為揚(yáng)聲器的致動(dòng)器，取代線圈和磁鐵，加上硅作為揚(yáng)聲器振膜，取代常用的塑料或紙振膜，xMEMS工程師已經(jīng)在芯片上首次創(chuàng)造了一種固態(tài)揚(yáng)聲器，其尺寸和重量?jī)H為類似線圈揚(yáng)聲器的一小部分。

固態(tài)揚(yáng)聲器有幾個(gè)關(guān)鍵特性，使其能夠獨(dú)特地呈現(xiàn)高分辨率音樂(lè)。首先，它們的機(jī)械速度比線圈揚(yáng)聲器快，響應(yīng)速度是傳統(tǒng)架構(gòu)的150倍。這對(duì)于能夠呈現(xiàn)高比特率至關(guān)重要，因此聽(tīng)眾可以真正聽(tīng)到原始錄音的增強(qiáng)細(xì)節(jié)，清晰度和樂(lè)器分離度。

它們還可以最大限度地減少相移，相移是不同振幅的不同聲波組合的結(jié)果。這會(huì)改變音頻。傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器架構(gòu)容易發(fā)生180度的相移，使聲音染色，使其不那么自然。固態(tài)揚(yáng)聲器具有平坦相位(不超過(guò)2度)的能力，從而忠實(shí)地再現(xiàn)原始音頻。

Cowell

（圖片來(lái)源：xMEMS）

此外，由于固態(tài)揚(yáng)聲器是通過(guò)半導(dǎo)體工藝制造的，因此它們?cè)趽P(yáng)聲器之間表現(xiàn)出高度的相位一致性。當(dāng)你把一個(gè)固態(tài)揚(yáng)聲器放在左耳塞里，另一個(gè)放在右耳塞里，它們的相位會(huì)完美匹配，以實(shí)現(xiàn)最大的清晰度。

最后，固態(tài)揚(yáng)聲器不會(huì)出現(xiàn)分割振動(dòng)，當(dāng)揚(yáng)聲器振膜被推到極限時(shí)就會(huì)發(fā)生這種失真。硅膜片的硬度是紙質(zhì)或塑料膜片的95倍，因此能更好地保持其形狀，產(chǎn)生清晰、細(xì)膩的聲音。為了享受高清內(nèi)容的清晰度，通過(guò)專為清晰度設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器進(jìn)行聆聽(tīng)是很重要的。

最終，xMEMS工程師發(fā)現(xiàn)，基于數(shù)百名xMEMS耳塞聽(tīng)眾的反饋，固態(tài)高分辨率揚(yáng)聲器可以改善感知的音頻質(zhì)量。有證據(jù)表明，至少有80%的人使用固態(tài)MEMS揚(yáng)聲器耳機(jī)時(shí)可以聽(tīng)到最喜歡的歌曲中的細(xì)節(jié)，以前在通過(guò)帶有傳統(tǒng)線圈揚(yáng)聲器的耳塞收聽(tīng)時(shí)卻沒(méi)有注意到。雖然它們的設(shè)計(jì)特點(diǎn)非常適合從高分辨率音頻中獲得最大的效果，但固態(tài)揚(yáng)聲器也可以改善標(biāo)準(zhǔn)音樂(lè)的體驗(yàn)，以及新興格式，如空間音頻。

Neil Young表示，他想“拯救我過(guò)去50年來(lái)一直在實(shí)踐的藝術(shù)形式”。他當(dāng)時(shí)不知道的是，揚(yáng)聲器的創(chuàng)新將是關(guān)鍵。要求更好聽(tīng)的內(nèi)容是一個(gè)開(kāi)始。固態(tài)揚(yáng)聲器標(biāo)志著涅槃。