STA-LIVE超低频音箱与全频音箱的相位耦合

超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合翻译翻译byudioid校对byfaba超低音箱与全频音箱的相位耦合介绍在固定安装及流动演出中，我们常常需要对音频系统进行相位耦合，因为不同的场合需要不的整基快傅里变（T的声测量统相耦成可能今们所使用的音频系统中，全频音箱常常被高高吊挂起来，而超低频音箱则摆放于地面，这会在听众位置产生非常明显的相位差，这种情况下对系统进行相位耦合显得尤为重要。笔者对此课题深感兴趣，并且意识到相位耦合对于改善音响系统的显著意义，因此认为写一篇文章来说明量程具步是一绝的法当，首我要解下位的念。极性与相位极性只有两个值：正和负。极性不会随频率而改变，但有时会因为接错音箱线而被意外改变当也可是焊接号时子2端子3反又者信号理中错误地将某一频段的信号极性设置反了。也有一些时候，极性可能会被故意改变，例如当我们使用动频波的候。相位则可以是以度为单位的任何值——连续的值。要知道某只音箱的相位响应，我们需要进相测。本文的量是用STie进行。张下半显的相曲，上部则显示频应线图1中的线示是个型的低箱相响，绿是其极性后相响，以很楚看所频处有18°相差。图1极相的条曲线对比对音响系统进行相位测量，并将测量结果保存作为参考，这样做有利于安装系统后的极性校正工作。由于我们只是为了对比，所以测量位置只要是可重复的就可以了。例如可将麦克风置于音箱中心正前方贴近面网的位置。这是一个易于重复的测量位置，而且测量结果不易受境声污。是什么改变相位？）于个响，幅响的何都会相响产影。如在统中加均时相曲也会之变图2反的是处器对频加入个滤波的波中心为5.4H为0.42c益+1d此致位曲线改为心率前上，此后降。图2图绿曲示了尔滤器相响应影响由于均衡会影响相位响应，所以一旦相位耦合完成之后，就不要再对处理器的输出通道加入均衡，尤其是在分频点附近。否则我们要在均衡之后重新进行相位测量，进而调整（超低音箱和全频音箱的）相位响应之间的关系，这也是我们加入延时所要达到的目的。而对输入信号进行均衡（如在处理器上调整或调整图示均衡器或在使用调音台上的均衡）则不会影响到位合因这都是分之进的。2处器给个加入者音后移比将低移到测量麦克更的置会相位应成样影。图3显的给频箱加延其相位响应造成的影响。蓝色线表示加入延时之前的响应，绿色线是加入0.013s（Δτφ=0.033m）时后的结相的量Δφ）以用式Δφ°=36f*Δτφ计算到。可以很清楚地看到，相位是随着频率而改变的并且是延时值的函数。由于是对整个频段加入时所频越，或说期小相的增就大图3中示了位着频率升而大。图3入时，频相位应到较的响，为对低来，同延时值于频成相偏移度更。同样情也发在低音上图4蓝线示一双8超音相位应，绿色反了音向移动1.7米约.6英）所成影。时此例为延时）加通内位线的率同，率高影越图4加延一，箱物位的动会响相。色是箱初始时的响，色是超音箱后动.7之的相曲。3频波的型也会相造影为不的波类及各选定的斜不，会相产生一的响图5分别示了Linwit-Riey和Bssel高通滤器相响，个滤器率为24B且低频也同。图5处器改滤器类，幅响和位响都产影。图显一个24d/octL-R高滤器（色和个2dB/ctBese（色高波器效，两个波的切率样（110H。相位耦合是什么？我们之所以进行相位耦合，是为了实现超低音箱和全频音箱之间的叠加以达到最大的声压，者避分附近频抵不部分消是全消为了到个目标，们将位线整到叠。有时相曲能到全的叠有候不完全叠—像文的例一，但是相比未经相位调整的系统来说，总会有一定的改善。在所有的调整工作完成之后，我们需要做一个最终的频响测试，通过与相位耦合之前的曲线比较我们就能发现哪些地方得到了改善。有时候仅仅通过延时并不能达到相位曲线完全重合，我们可以使用处理器中的相位滤波器行一的整然而为易理，文中例只用延。相关性曲线基于快速傅里叶变换的测量系统还可以显示一条可以代表测量数据可靠性的曲线，即相关性多候性曲在分段值取在—1或0%—10间，依不的量统不。这明测曲在频段幅响和位应是。导致关曲差原主要两：1)参考号测信之不同步我们容检出个题—如我在量前没用STleeaynder”功能（或其它测量系统的对应功能）对测量信号进行同步的话。这时高频部分的曲线的相关很，图。图6在TLe性的值是0使用rcenage管理能储存和载关曲，会在示域更的色线示。2）反射会降低某些频段的的曲线的相关性，这些频段上的测量结果也是不可信的。如果想测量些关较的段，们以变克的位。当我们要调整相位时，我们就要通过相关性曲线来判断哪些频段的测量结果是可靠的，哪些段到反和响的扰。例1.“小型模拟系统测量示例：超低频音箱和全频音箱有交叉频率”实际情形中的调试工作通常时间紧迫而且现场环境也远非理想，因此在第一次实际运用之前做个型拟统的例量助我熟悉量程操。在此我们假设你已经知道如何使用测量系统进行传输函数的测量，而且你所采用的测量系统符要的。为了实现参考信号和测量信号的同步，我们需要测量系统的脉冲响应。由于高频的的脉冲响更易得所我们测全音对量信和考号行步。调试会现有要低频入时低“移然当们要音“移”时我就对频加“延时。而负”处器无实因此们所有音箱设置一个初始延时，这样就能根据需要在初始延时基础上增加或减少延时。当完成调整之后在所多的时去，如例所的。下面我模一由″超频箱全音组成系进测。实际统超音的频设如下:高通波P）R2dBOc，3Hz低通波（P）R24dBOc，8Hz全频箱实分设如下：高通波P）R2dBOc，5Hz低通波（P）R24dBOc，20Hz我们此用″小箱做拟测只了熟相调的作骤由使用的是″音在学模拟个际系，此我要系的频率按例大。为此们分频乘实际统模系的率—即以8∕44.5。重新到个小模系统分频如：缩小模超音频：高通波P）R2dBOc，3Hz4.=13Hz低通波（P）R24dBOc，8Hz4.=38Hz缩小模中频箱率：高通波P）R2dBOc，5Hz4.=22Hz低通波（P）R24dBOc，20Hz中高的频限是20Hz因在2kz上是声频。测量选的箱只ASAo，中只放于面为低箱另一要摆得更并在低之后5c（6的置如图7所麦风于地距模拟的超音方90c（″）位。图7例和二的测量统构侧图。为了更好地观察耦合之后的相位和未经耦合的相位之间的差别，我们建议将超低音箱和中高音的叉率声压置同此中叉频为2Hz—38H。测量骤下：1)在理的路出道加入0s的初始延（这取是机，可设其它值。2首我只启频道利用Tie中“Deaynder功能参考道信号和测量通道信号之间的时间差，并将这一延时值插入到参考通道，由此实现参考信号和测量信的步见STle或你使用其测软件用手。3量统幅响此时统未相调的最的况在音箱交叉频率出严的消测量果图。图8这的频应就是们加改的在40z发了率消，好是在两音交频范内。4）处器将低静音只启频道。5）量频箱频线和位线保，图9。图9全音的频和相响。6）全通静，启超通。7注要次Deaynder（即要次将考号测信同步要知道我们是要比较超低音箱和中高频音箱的相位响应，即我们要测量的是两个通道不同信号的到达时间的差异，到达时间是频率的函数。因此不要在测量软件上再次改变参考信号的同步延。住们使全频箱为间考因为频信脉更于捕。8）量低箱相线，将与频箱曲线比图1。图1.量果示低音和频箱交频带内20Hz40Hz的位差这就解释为么两音的交频内有显叠加反在0Hz还发了消。9超频出道增加或减少时直分点附区的位重叠意保存曲！两条曲线中斜度比较陡的就是延时比较多的。因此很容易看出，我们要将绿色曲线的延时减少也是少频通的时于一开在有道都入了0s的初始延时因我可在基础减延。减小超低频通道的延时，绿色曲线的斜度会减小，同时会向上移动，最终两条曲线会在相当的带重图1经相耦之的全音与低箱响应线可看在只音交叉频内相曲几实现全重。调整的低通的时为8.666从15Hz到40Hz范条位曲重，也就说们交频上相一。可见在对比两条相位曲线并想要减小它们之间的相位差时，我们要记住，斜度比较大的说明音达迟因要减延。斜比小的明音达早需要加时。本例中要记住的是，超低音箱在位置上比中高频音箱跟靠前，所以我们可能会错误地认为超低音箱需要更多的延时。要知道滤波器会改变相位，因此我们无法预判要增加还是减少延时，只有测量之后才能判断。让我们看看假设我们不是减小而是增加超低频的延时会发生什么。我们超频道加时，到位线现大重，图1。时低频时为22.76两条位线在5030Hz范内叠个带非窄5Hz以下蓝色相位线绿线下而高于0Hz，色线又蓝线下就说他之相位差。超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合图12 本中给音通加时难现整个叉段实重。10）测量系统的幅频响应并与最初的测量结果对比。如果相位已经被正确调整，超低频和全就产正叠，这反在频应。在图3我可以未经位整系线和低加入22.26（绿线）及18.66（蓝。超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合图13 本中在通道掉时现两音箱最叠。可以清地到低的延为8.666s时的效最。1）分别在超低频通道中和全频通道中减去二者之中较小的延时值。这样较小延时值的输出道延就成0s。此例全通的为20s超低通延为18.666s量前随机置了20s的初延，是了能此础增或少延。相调完后，不要过量的延时，所以在两个通道中减去二者之中较小的延时值。使得较小延时值的输出通道的延为0s。最终中频道延设置：20s—18666s1.334s。超低通的时：1666—18.666s=0s。例2，模拟系统测量：超低频音箱和全频音箱在同一频率点分频（无交叉频段）在一实的统，设超频箱分设为：高通波P）R2dBOc，3Hz低通波（P）R24dBOc，8Hz全频分设为：高通波P）R2dBOc，8Hz低通波（P）R24dBOc，20Hz而在们模系中超低的频置：高通波P）R2dBOc，3Hz4.=13Hz低通波（P）R24dBOc，8Hz4.=38Hz全频分设为：高通波P）R2dBOc，8Hz4.=38Hz低通波（P）R24dBOc，20Hz音箱放操步例1相。1）处器给个通道入0s延时也以是它。2首我开中频道利Deaynder功找延时然这个时值插入参通即考信和量号详见Tle或所的其分软的用户册。3测系在经位整之的频的情是只箱交频率发生严重抵。图14 是统经合之响曲，以到在频附发了消，优化。4）处器将低道静，开全通。5）量频箱幅应和位应保，图15图15频箱幅应和位应。6）全通静，启超频道。7）意不再使Deaynder（即要参考号测信再进行步！要知道我们是要将超低频和全频进行对比，也就是说我们要测量的就是这两种信号的到达时间的差异，而到达时间是频率的函数。所以不要再次在测量软件中对参考信号加入同步延时。记住我们选择了全频音箱作为时间参考，因为全频信号的脉冲响应更容易捕捉。8）量低并测曲线全的线比对比果图6。图16 以到分点附两音的曲线异要调整减它们之的位来善加的果。9）超频道增减少时直两相曲线叠注保曲！本例中，并不能明显看出应该对超低频通道增加还是减少延时。所以不妨都尝试一下，看看样有好效。操作）小低的，绿曲会上动。图17过超音的延的整使全音箱超音在学频点的频带实了位重。在曲实最重时超低的为18.70s。我调延值到条相曲线在声学分频点处重叠，这是它们在分频点处实现最佳的正相叠加。而在这个频率点之上和之下会相差我通与不的时置叠效果间对而其行评。操作增超频延值直两相曲在学分点的位相位分频点之的率在之的频耦的好同，我接来对果行评。图18 图可看在给低通增延之声分点更高频段内相曲是叠，是在分点的段没有叠。10）测量整个系统的幅频响应，并与最初的测量结果对比。如果相位已经被正确调整，则超频全的加更好这反在频应中。在图9中我将较只音都经时效（红色和低延为20.84（绿色及18.70时效蓝色。超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合图19 比整低通道时前幅响经过整后经到显的——这调可是加时也以减延。我们很清楚地看到绿色和蓝色的频响曲线都有很明显的改善。而二者之间的差别并不是很大。1）找出最小的延时值，并从超低频通道和中高频通道中减去这个延时值，这样就会有一个道延为0s。比如们中蓝曲全的时为20s超低的时为8.27s我们在测量前了便加减少时而了20s的初延相调完成我要减去多余的延时。即从两个输出通道中分别减去最小的延时值，这样就会有一个通道的延时为0。此例，频道延最终置为20s—18270s=1.。超低通的时终置为1.270—18270s0s。假如我们要用其它尺寸的音箱来做这个试验，我们只需要算出所要模拟的音箱和测量中实际用音之的例。超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合例3，真实系统的测量我们在固定安装或演出工程中测量一个扩声系统时，只需要测量某一侧阵列即可，麦克风应该置于声源和最远的覆盖距离的中间，当然要确保所选测量点能有较好的相关性曲线。此外，还要确保麦克风的摆放位置与观众区其他位置不会有太大的偏差。从测量点往前走或者往走不感很显的异与箱近区域作虑。还要免面射分点处成关降，在麦风在架时容易现。本例，们对ASeo50阵音和ASX218A超频音进相位合。二者之间的声压差别可能会导致交叉频带变宽或变窄。本例中，二者的交叉频带为4Hz—12Hz。ASX21A一自信号理（备频能和衡能的源低频但是我们还是要使用一台外部处理器用以对全频音箱进行延时调整。在使用有源音箱时的常见错误是在设置分频点时将其按无源音箱对待，这样最终的斜率就等于外部处理器的斜率加上音自的频的率。以我最得的斜可是8dBct不是4dBc。本例，们未用部处器分功，只是用低箱带滤波。ASAeo0一款3线阵音其3频的出延设已载外部理器上。操作骤前两相：1）处器给个通道入0s延时也以是它。2）先们用Deaynder”能并据信号中频道入需的，即讲考号测信同步见STle或所使的它析件用户册。3测系在经位整之的频的情是只箱交频率有明显的消。图20上是统经优之的应线可以在15z相性曲出现了一个凹谷。这是因为全频音箱和超低音箱在该频段的声压大小相当，但是由于它们之间的时间差导致在该频段出现相位差，并导致了抵消。同样的情况也会可能由于直达声和反射声的时差致。4）处器将低道静，开全通。5）量全音的，并存线图21超低频音箱与全频音箱的相位耦合超低频音箱与全频音箱的相位耦合图21 这全音响应线在个统，全通的通率置得低。6）全通静，启超频出。7意不再使Deaynder（不将考信和量号次行步！要知道我们是要将超低频和全频进行对比，也就是说我们要测量的就是这两种信号的到达时间的差异，而到达时间是频率的函数。所以不要再次在测量软件中对参考信号加入同步延时。记住我们选择了全频音箱作为时间参考，因为全频信号的脉冲响应更容易捕捉。8）量低的应与全的位应比如图2。图22 可看全箱与低箱间在大的位在4Hz至25Hz之间声学叉段相差很大。9增或