异想天开,震古烁今,还是劳命伤财?等ERB感知间隔分频全数字音频系统的构想
电子科技日新月异,各种高、精、尖的音源、解码、前级、功放层出不穷,但是放音的设备几乎没有什么改变:电生磁,磁生力,力产生振动,声音就出来了。(有几项新的理论出来,至少量产的还没看见)全频扬声器是最早的形态,通过单个振膜覆盖全可听频段,其核心优势是结构简单、声学中心唯一,没有分频带来的相位与结像问题,但简单即意味着存在无法解决的原生缺陷:各频段频响能力无法兼顾、分割振动失真严重、原信号中不存在的互调失真成分太多。。。。。。[
现在主流的分频方案 二分频、三分频,比单个喇叭好多了,但也只是有限的优化,还是有没法突破的瓶颈:
1、分频数量有限,互调失真依然明显。
2、分频点相邻频段存在较宽的重叠区域,中心不重合、相位差异产生严重的声波干涉,影响声音结像的稳定性。
3、人耳对低频的频率分辨率极高,对高频分辨率极低,导致传统方案普遍存在低频分辨率不足、高频分频冗余的问题,无法充分匹配人耳的听觉感知。
4、传统的数模转换与模拟放大链路的固有失真,会额外引入谐波失真与互调失真,且无法通过后续环节消除。
5、不同频段的群延迟差异显著,低频信号与高频信号到达人耳的时间差可达数毫秒,导致声音瞬态细节模糊、结像涣散,无法精准还原声音的时间信息。
传统方案的核心瓶颈,本质是分频精度未触达人类听觉的生理极限,同时数模转换与模拟放大链路额外引入了不可消除的失真。
要从根源解决上述所有陷,唯一的路径是:
1:将全可听频段拆分至人耳刚好可分辨的最小带宽,每个最小带宽由独立的放大链路与扬声器单元负责,彻底消除互调失真的产生条件;
2:采用全数字链路架构,彻底取消数模转换环节,分频处理后的数字信号直接进入纯数字功率放大器,驱动扬声器单元,从根源消除数模转换与模拟链。
大家可以去搜索了解一下:格拉斯伯格&摩尔等效矩形带宽(ERB)尺度
这是区别于线性均分、倍频程均分方案的核心,也是实现听觉极致还原的理论根基。
本帖最后由 HuBin168 于 2026-3-5 21:59 编辑
于是,便有了这个计划书
这个计划书的主要内容:
1000路等ERB(等效矩形带宽)感知间隔分频,全数字域处理、10路(每路100个线程)纯数字功放芯片分布式独立放大、独立单元驱动的全频音频系统方案。
也就是1000路功放系统,1000个扬声器单元,全可听频段拆分至人耳刚好可分辨的最小带宽(1000分频),每个最小带宽由独立的放大链路与扬声器单元负责,彻底消除互调失真的产生条件, 采用全数字链路架构,彻底取消数模转换环节,分频处理后的数字信号直接进入纯数字功率放大器,驱动扬声器单元,从根源消除数模转换与模拟链路的固有失真。
本系统的整体架构:数字音频信号输入→DSP全链路数字信号处理模块→10片纯数字功放模块(单模块集成100路独立放大线程)→1000路独立扬声器单元阵列,彻底取消数模转换环节,实现全数字链路传输与放大,所有模块的设计均以ERB听觉尺度为核心基准,验证成本与工艺限制,以理论性能最优为目标。
采用全数字信号处理架构,所有分频、校准、延迟处理均在数字域完成,分频后的数字信号直接输入纯数字功放芯片,完成功率放大后直接驱动扬声器单元,无任何数模转换与模拟信号传输环节,核心链路如下:
1音频输入:支持PCM高解析数字音频信号输入(最高支持32bit/768kHz采样率),覆盖所有无损音频格式;
2 DSP处理核心:完成信号解码、1000路ERB分频、线性相位滤波、全局群延迟校准、增益校准、房间声学补偿等全链路数字处理,最终输出10路TDM格式的多通道数字音频信号,每路包含100个独立频段的数字信号;
3、纯数字功率放大:10片纯数字功放模块,每个接收1路TDM数字信号,内置100路独立的数字放大线程,每个线程对应一个专属ERB 频段,完成数字域PWM调制与功率级放大,直接输出功率信号驱动对应扬声器单元;
4、扬声器阵列:1000个独立的扬声器单元,按ERB频段从低到高呈同心圆环形排布,每个单元仅负责对应频段的信号重放,与功放芯片的放大线程一一对应。
这是音箱的布局图,1000个单元,直径3米的大喇叭。
本项目的所有技术设计均基于现有成熟的声学理论、数字信号处理技术与第三代半导体电声技术,并非凭空的理论构想,具备完全的技术可行性,核心支撑如下:
1、 核心理论成熟可靠:本项目的核心基础ERB听觉尺度模型,是国际音频工程协会(AES)公认的人耳听觉标准模型,已在专业音频、助听设备等领域广泛应用,具备完整的理论与实验支撑;
2、 DSP处理技术可实现:现有高性能FPGA芯片已具备并行处理数千路FIR滤波器的计算能力,通过分布式FPGA架构,可完全满足1000路分频、滤波、校准的实时处理需求,10路TDM信号输出技术为专业音频领域成熟标准,无技术瓶颈;
3、纯数字化功放技术完全支撑:全数字功率放大技术已在专业音频、汽车音频领域实现商用,氮化镓半导体器件已大规模应用于高频、高效率功率放大场景,单芯片多通道数字功放技术已成熟,单模块集成100路独立放大线程仅需提升集成度,无需突破现有半导体技术边界;
4、电声技术完全支撑:定制化扬声器单元为现有成熟技术,仅需根据对应窄带频段进行定制化设计,无需突破现有技术边界;
5、 声学仿真技术可验证:现有专业声学仿真软件(COMSOL、LMS Virtual.Lab、MATLAB)可完成阵列声学仿真、滤波器性能仿真、空间干涉仿真等全流程验证,无需硬件制作即可完成方案的优化与可行性验证。
我以为胜券在握,具有历史性突破的产品很快就要问世。
结果不出意外,这个项目一经讨论,很快被各部门否定:异想天开!劳民伤财,根本卖不出去。
好吧。 于是我又了这个想法:
1000路确实是太多了:lol
50路总行了吧?
本帖最后由 HuBin168 于 2026-3-5 22:54 编辑
核心DSP芯片使用ADI SHARC ADSP-21489,50路分频需要约200个二阶节滤波器,ADSP-21489完全OK,并且有完整的模块可供使用。
设置I2S_CHANS_PER_FRAME=8,使用用TDM8格式,50路数字音频从DSP传输到功放芯片,TDM8格式每根数据线可传输8个通道, 50个通道只需要7根数据线。
主时钟(MCLK)、帧时钟(LRCK/FSYNC)、位时钟(BCLK)由DSP或独立时钟源提供,所有功放共享,全局同步。
使用ADI提供的图形化开发环境:SigmaStudio,可直接布置50路分频器模块 。
本帖最后由 HuBin168 于 2026-3-5 22:55 编辑
8寸使用TI TAS6424-Q1 ,配置双通道,2片共4个通道;
6.5寸也使用TAS6424-Q1,配置4通道2片共8各通道;
5寸、4寸、3寸使用TI TAS5828配置双通道,19片共38通道
本帖最后由 capa 于 2026-3-6 14:35 编辑
按12律分有百多个,50个太少,折中成钢琴的88。
虚拟的欺骗大脑即可,没必要搞成实际的吧 1000分频,全频段还原,Oh my God!
真正的脑洞大开,这个东西做出来肯定效果没的说。
互调失真可以说是没有,频响平直度基本上都被它都抹平了,失真峰值应该不会有了,动态范围更是逆天。
这套系统做出来,把各个喇叭的时域控制在毫秒以内,估计没有哪个音源配得上它。
家用太大材小用了,体会不到它的优点,做声学实验,或者专业监听,放在专业的应用上还差不多。
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