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    【技術(shù)文章】大型PA系統(tǒng)中的次低頻時(shí)間線對(duì)齊
    更新時(shí)間:2017-5-10 16:03:55 編輯:溫情 文章來源:音響網(wǎng) 調(diào)整文字大小:【
    [導(dǎo)讀] 通常PA系統(tǒng)的工作頻段會(huì)被劃分為不同頻段,由不同的揚(yáng)聲器分別負(fù)責(zé)重放(次低頻揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)低頻部分,吊裝的揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)中高頻)。換句話說,也就是聲源所處的位置不一樣,因此會(huì)在分頻點(diǎn)附近的頻段出現(xiàn)有益或有害的聲干涉。在分頻點(diǎn)附近頻段就需要調(diào)整聲音到達(dá)的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)時(shí)間線的對(duì)齊。

      通常PA系統(tǒng)的工作頻段會(huì)被劃分為不同頻段,由不同的揚(yáng)聲器分別負(fù)責(zé)重放(次低頻揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)低頻部分,吊裝的揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)中高頻)。換句話說,也就是聲源所處的位置不一樣,因此會(huì)在分頻點(diǎn)附近的頻段出現(xiàn)有益或有害的聲干涉。在分頻點(diǎn)附近頻段就需要調(diào)整聲音到達(dá)的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)時(shí)間線的對(duì)齊。

      通常來說,我們需要根據(jù)兩組揚(yáng)聲器之間的距離差來確定延時(shí)量,但是情況并不總是如此。在分頻點(diǎn)頻段的相位會(huì)受到濾波器的影響,所以延時(shí)量的應(yīng)用并不總是僅僅根據(jù)距離決定。

      本文簡要的描述了如何在這種系統(tǒng)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)正確的時(shí)間線對(duì)齊。首先,我們會(huì)探討較小規(guī)模的系統(tǒng)在無響室內(nèi)的情況;然后會(huì)將時(shí)間線對(duì)齊的流程應(yīng)用于大型PA系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證。

    測(cè)量設(shè)備
      一個(gè)墻面、天花和地板都滿布吸聲體的無響室可以讓我們進(jìn)行一些“干凈”的測(cè)量,對(duì)系統(tǒng)的相位響應(yīng)進(jìn)行記錄。無響室的體積是400 m3,在200 Hz以上的頻段混響時(shí)間是<0.2s。
      我們需要一個(gè)基于快速傅里葉變換算法(FFT)設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)來獲取振幅和相位響應(yīng)。我們選擇了一些小型揚(yáng)聲器作為音源,這些揚(yáng)聲器將會(huì)用于模擬大型PA系統(tǒng)的小型化揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

      小型化系統(tǒng)可以使我們了解一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的表現(xiàn)如何。對(duì)小型化系統(tǒng)的測(cè)量永遠(yuǎn)不能替代在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行的測(cè)量,但可以幫助我們?cè)谡鎸?shí)環(huán)境中進(jìn)行最終的系統(tǒng)搭建之前提供很多信息。這些在實(shí)驗(yàn)室獲得知識(shí)會(huì)為我們?cè)谡鎸?shí)環(huán)境當(dāng)中的日常工作提供極大的幫助。       
    測(cè)量流程

      首先我們會(huì)建立一個(gè)由2只小型揚(yáng)聲器構(gòu)成的小型系統(tǒng)。第1只揚(yáng)聲器用于模擬次低頻揚(yáng)聲器(使用外置的分頻設(shè)備限制其工作頻段)并將其放置在測(cè)量平臺(tái)的基礎(chǔ)平面上。第2只揚(yáng)聲器會(huì)用于模擬中高頻揚(yáng)聲器并被放置于第1只揚(yáng)聲器上方,此外兩只揚(yáng)聲器的物理位置會(huì)有輕微的差異。通過這種方式使兩只揚(yáng)聲器處于時(shí)間線非對(duì)齊狀態(tài),如同一個(gè)包含吊裝中高頻揚(yáng)聲器和地面堆疊次低頻揚(yáng)聲器的大型PA系統(tǒng)。
      通過對(duì)這個(gè)小型化系統(tǒng)的測(cè)量并采用延時(shí)校正的方式,我們可以避免由于兩只揚(yáng)聲器同時(shí)播放同一音源信號(hào)時(shí)出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象。

      當(dāng)兩個(gè)聲源的工作頻段有重疊部分時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況?
      將第1只揚(yáng)聲器(次低頻)和第2只揚(yáng)聲器(中高頻)的測(cè)量結(jié)果在同一個(gè)窗口中顯示。當(dāng)我們將兩只揚(yáng)聲器的相位和振幅曲線進(jìn)行對(duì)比時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),在兩只揚(yáng)聲器工作頻段重疊的部分(200 – 300 Hz)存在相位差。

      通過增加或減少次低頻揚(yáng)聲器的延時(shí),使兩只揚(yáng)聲器在工作頻段的重疊部分(200 – 300 Hz)的相位曲線重合。

      最后我們將未對(duì)齊時(shí)的曲線與對(duì)齊后的曲線進(jìn)行對(duì)比,經(jīng)過時(shí)間線對(duì)齊校正的頻響曲線更加平坦。

      當(dāng)兩個(gè)聲源的分頻點(diǎn)頻率相同時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況?
      我們?cè)俅螌?duì)前述揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,對(duì)比兩個(gè)聲源的相位和振幅曲線會(huì)發(fā)現(xiàn)在分頻點(diǎn)(270 Hz)出現(xiàn)相位差。

      在次低頻饋入信號(hào)鏈中增加或減少延時(shí),使兩個(gè)聲源在分頻點(diǎn)(270 Hz)的相位曲線重疊。

      在這個(gè)示例當(dāng)中,改善情況不像前一個(gè)示例中那么明顯。但在兩個(gè)示例當(dāng)中都顯示出經(jīng)過時(shí)間對(duì)齊處理的系統(tǒng)擁有更好的響應(yīng)特性。

    實(shí)地測(cè)量
      實(shí)地測(cè)量的系統(tǒng)包括1個(gè)由4只揚(yáng)聲器組成的陣列,1個(gè)次低頻揚(yáng)聲器擺放在主揚(yáng)聲器陣列下方。

      對(duì)系統(tǒng)的初始測(cè)量結(jié)果被保存下來,并根據(jù)觀察結(jié)果進(jìn)行相位校正(和在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用相同的方法)。校正結(jié)果非常明顯,當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間線實(shí)現(xiàn)對(duì)齊之后,我們得到了非常平坦的頻響曲線。

      實(shí)地測(cè)量的結(jié)果與在實(shí)驗(yàn)室對(duì)小型系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果有一些差異。實(shí)地測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些不規(guī)則的相位響應(yīng)曲線,這是由于在某些頻率連貫性缺失導(dǎo)致的。

    結(jié)論
      對(duì)于類似線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的PA系統(tǒng)進(jìn)行正確的時(shí)間線對(duì)齊對(duì)于系統(tǒng)性能的優(yōu)化來說非常重要。在與次低頻揚(yáng)聲器配合使用時(shí),相位偏移可能會(huì)在分頻點(diǎn)區(qū)域?qū)е旅黠@的不良影響。在無響室內(nèi)對(duì)小型系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量是為了在實(shí)地測(cè)量之前預(yù)測(cè)系統(tǒng)的行為表現(xiàn)特征。次低頻時(shí)間線對(duì)齊的最佳方式是使用相位測(cè)量工具。相位偏差經(jīng)過校正的系統(tǒng)響應(yīng)特性會(huì)得到明顯的改善。

    作者:Natàlia Milan & Joan Amate
    編譯:易科國際 金磊

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