更新时间：2012-2-24 11:44:33
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【音响网资讯】每一段历史的背后，都有一些隐密的真相，每一个发明的背后，都有一些有趣的意外。1895年，德国物理学家威廉•伦琴正在进行一项试验，该试验涉及到阴极射线，当时他发现房屋对面的一张荧光纸板被点燃了，X光发明了。
由于不小心将一个加热过的熨斗放在了钢笔上，墨水从笔尖喷了出来。一名佳能工程师随后根据这一原理发明了喷墨打印机。跟很多伟大发明一样，（Distributed Mode Loudspeaker—分布模式扬声器）DML技术扬声器的发明也是充满意外。
20世纪90年代初期，作为英国DERA（国防评估与研究署）即现在的QinetiQ的研究项目。研究目的是降低军用飞机中的内部噪声水平。作为研究的一部分，DERA的科学家们尝试用高刚度多层材料作为座舱的内衬，但他们发现：它们不但没有降低噪声水平，反而使它升高了。由于该效应可能对扬声器设计具有重要意义，因此他们申请了一项投机性专利。DERA本身既没有资源也没有经验来开发这种应用，因此它打广告寻找音频业的合作伙伴，把该专利授权出去。
这则广告引起了Verity Group的Farad Azima的注意，他最初在1994年取得了一份非独占许可证，把初始研发工作委托给了Verity Labs，后者在为Mission Electronics公司设计常规扬声器方面拥有相当多的经验。
在这个初期阶段，科学家们几乎不了解后来被称作DML的技术是如何工作的，并且原型产品远远不具备商业可行性。第一步是确定振膜的振动行为，然后建立这种行为的数据模型，这样他们可以优化它的物理属性和激励方法。
在DML的商业潜力变清晰之后，Verity Group立即在1996年成立了一家公司，就是现在的NXT公司，以便进一步开发该技术，并把它授权给多种应用。第一款配备NXT技术的产品是NEC公司于1997年在日本推出的一款笔记本电脑。AMINA DML隐藏式扬声器也是其中授权研发的一个。 NXT一直专注于通过基础研究来扩大其IP（知识产权）基础，发展对被许可方的培训，并研制CAD工具，这些工具使被许可方能自主开发NXT产品。不过NXT位于英格兰亨廷顿的技术中心也提供多种设计服务和原型开发服务。
DML扬声器工作原理：
DML 通过激励并利用振膜材料内部的弯曲共振来工作。通过在板的多个点放置一个或多个激励器，可以给这些共振输送能量，扬声器振膜表面以简正振动方式作无规则振动，振膜的每一部分独立运动，不必和其他部分同步，图（1-b）是振膜无规则振动的示意图。整个振膜好象是由很多微型单元振膜组成，各自独立发声，其总和形成所需频率响应。这时振膜的各个微型单元膜片的机械阻抗对整个振动膜不会产生辐射阻抗，因为每个单元膜片附近的空气也以无规则振膜模式运动着，所以空气负载也降低了。这就意味着振膜的大小不再受指向性限制。即使采用很大的振膜也不会引起高频指向性尖锐，因此可以设计出全频带弯曲振动型振膜，而其声辐射是扩散的。
图（1）：a为传统动圈活塞式扬声器振动示意图；b为DML振动示意图
DML扬声器的主要性能：
1、振膜大小不受限制，振膜质量仅与扬声器灵敏度有关，和声辐射方式无关；
2、前后辐射是同相的，是双向同相位辐射，祥见图（2）。因此在自由空间发声不会产生“声短路”，不需要箱体；
图（2） DML扬声器指向性图
DML扬声器对比传统锥形扬声器优缺点：
优点：
1、消除了前室效应，可以得到平坦的声压频率特性；所谓前室效应，是在赖斯—凯洛格（Rice-Kellogg）发明锥形扬声器4年后，即1929年由斯坦泽尔（Stenzel）提出的，他认为前室效应是锥形辐射干涉造成的，是形成扬声器频率响应频率起伏的原因之一。图（3）、图（4）。
2、振动区域加大，可以展宽频带、降低失真，因为振膜的振幅很小，因而振动系统工作在线形范围，失真小；
3、在组成扬声器阵时，各单元振膜在同障板处于同一平面，声源位置一致，相位特性良好。
4、厚度薄，结构新颖。
图（3）扬声器安装图 图（4） 频率特性曲线
缺点：
1、偏轴频率特性有大的谷值；
2、低频重放音质与传统扬声器、扬声器箱相比也有不尽人意之处。
国内对DML技术扬声器的研究：
DML技术出现后，国内高校及研究所对这项技术做了研究和介绍，其中中国科学院声学研究所沈濠教授、南京大学赵其昌教授对其工作原理做了认真研究，从不同角度分析了DML振动形式、性能特点。一般薄板在受到周期性外力作用下，大多数情况是做弯曲振动，他所激发的弯曲波将携带大部分能量以声波形式向外辐射。若作为主动声源则可以辐射人们所需要的声音，这就是扬声器。赵其昌教授用有限元发分析、沈濠教授则用有限薄板弯曲振动方程求其解，殊途同归，结论是一致的。
国内对DML技术扬声器的应用：
由于产品外观比传统扬声器薄、结构新颖的特点被很多追求时尚的人热捧，但由于没掌握核心技术，特别是对振膜的基础应用研究及相关应用测试手段的研究，目前国内对这项技术更多的是模仿期，振膜多数采用建筑行业用的蜂窝板，蒙皮质量较差，图（5）国产与进口对比，进口的AMINA产品蒙皮色泽光亮、材质较纯，而国产的杂质较多。而音质的表现绝大部分是由振膜起作用的。市场上产品的应用主要是在公共广播行业、家庭影院、多媒体等民用行业，既是画作也是音响的应用比较多，相对价格也比较低。所以要提升该技术并推广应用有必要加大对基础研究的投入。
图（5） 蒙皮对比
英国NXT公司和AMINA公司对DML技术的研究及应用：
由于NXT振膜与活塞式扬声器的工作方式差别很大，因此常规的扬声器CAE工具在声学设计过程中毫无帮助。NXT公司对DML振动行为的早期研究使用了FEA（有限元分析），并且对于需要异形振膜的应用，这种方法依然是最好的。然而，需要花很长时间来构建和分析FEA模型，因此在多数情况下，这种方法并不实用，即使想使用它的NXT被许可方必须具有专业知识。
图7 PanSys设计和评价工具
为了满足这些需要，NXT开发了多种专用的CAE设计工具，其中最重要的就是PanSys（图7）。PanSys使设计人员能够在拖放环境中构建虚拟振膜，然后，它迅速而准确地仿真它们的性能。输出包括“振膜声功率对频率响应”和“电阻抗对频率”。最重要的是，PanSys包含一个数据库，内容是认可的振膜材料和激励器，它们已全部由NXT的技术中心做了测试，以确保仿真的准确性。就振膜材料而言，测试涉及利用激光干涉计来确定动态刚度和阻尼值。如果刚度和阻尼与频率有关，那么您还可以建立这种行为的模型。PanSys提取激励器的各项机电参数。
NXT开始是用不透明材料来制造其振膜，但很快就发现，把DML技术延伸到透明塑料显然将开创IP（知识产权）和产品潜力的新纪元。通过从透明振膜的外围驱动它，您可以把扬声器和显示器的功能融合一起里。SoundVu振膜保持了DML工作的所有声音优点，而且它几乎不占用空间，只是使显示器的总厚度多了几mm而已。用户已经把它建入了大大小小的系统中，从家庭多媒体中心一直到手机，在前种产品中，它把音频源和视频源放在同一个位置，而在后种产品中，把显示器当作扬声器既提高了音质，又通过消除常规微型扬声器及其护栅，为产品外观设计带来了机会。
据中国广播网转的一篇国外媒体报道：由于iPhone极小的扬声器使手机音量弱小，分布模式扬声器（DML）可能成为未来iPhone继3G之后将采纳的一项技术。
图（8）这台笔记本电脑屏幕也是一个扬声器 图（9）苹果iPhone获将采用DML扬声器技术
英国AMINA公司对DML扬声器的研究重点是完全隐藏式的应用。屏弃传统扬声器的设计方法，结合DML技术扬声器振幅小、声场扩散均匀的特点，利用NXT公司的设计软件开发的完全隐藏式扬声器，为扬声器应用创造了一个新的应用领域，解决特殊场合视觉不看到扬声器的难题。
该技术已经在国内外具有成熟的应用案例，同时也看到这项技术与建筑的高度融合。
图10 全隐藏扬声器的应用安装图
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