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(huà)說(shuō)，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(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間線(xiàn)的對(duì)齊。
通常來(lái)說(shuō)，我們需要根據(jù)兩組揚(yáng)聲器之間的距離差來(lái)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(jiǎn)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(xiàn)對(duì)齊。首先，我們會(huì)探討較小規(guī)模的系統(tǒng)在無(wú)響室內(nèi)的情況；然后會(huì)將時(shí)間線(xiàn)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(mǎn)布吸聲體的無(wú)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(wú)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(lái)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(guò)這種方式使兩只揚(yáng)聲器處于時(shí)間線(xiàn)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(guò)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(xiàn)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(guò)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(xiàn)重合。
最后我們將未對(duì)齊時(shí)的曲線(xiàn)與對(duì)齊后的曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)時(shí)間線(xiàn)對(duì)齊校正的頻響曲線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(lái)，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(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)齊之后，我們得到了非常平坦的頻響曲線(xiàn)。
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(xiàn)，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(lèi)似線(xiàn)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(xiàn)對(duì)齊對(duì)于系統(tǒng)性能的優(yōu)化來(lái)說(shuō)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(wú)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(xiàn)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(guò)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(guó)際 金磊
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