专业娱乐音响放置超低音音箱的最佳位置

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专业娱乐音响放置超低音音箱的最佳位置

发布时间：2013/6/4 22:02:42 | 来源：
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专业娱乐音响放置超低音音箱的最佳位置

      最通常的答案是将超低音放在地上。但这真的是配合整体音效表现的最佳位置吗？
     “超低音音箱应当尽可能放置在地面上”这是那些音频业界“传统智慧”之一。几乎在每个项目的系统操作人员那里我都听到过。
但这是正确的吗？
     如果我们看看声学物理，可以知道，在与音频相关的大多数时候，都是“取决于特定条件”的。
     因此，让我们从讨论为什么地面也许确实是放置超低音的合适位置开始。
     将任意扬声器放在一个大型水平面上（与波长相关）制造一个半空间环境负载条件，意味着所有从扬声器呈球状（在所有方向上的能量均等）发出的所有的能量辐射现在变成了半球状辐射，或者区域的一半。
     这为半球带来3dB的能量辐射增量，与将扬声器数目增加一倍带来的增量相同。
     如果低音同时离一个垂直表面很近，例如，高高的舞台表面，这样带来的结果是四分之一空间，产生另外3dB的增量（假设舞台表面是固态的）；换言之，再次将低音音箱数目“翻倍”。
例如，四只超低音在地板上，并且接近垂直表面，能够提供与十六只超低音相同的输出。
     这看上去明显是支持将其放在地上（并且靠近垂直表面）的论点，不过还需要考虑哪些其他情况？
平方反比律又是如何呢？即是说，离开源的距离每增加一倍或减少一半，电平就会有6dB的改变？（户外）
在一些现场演出中，听众可能最少会距离地面上的低音音箱10英尺之远，最远的听众可能远在200英尺之外。算作平均距离音箱100英尺。
     如果低音音箱在平均位置达到100 dB声压级，那么前排为大约120 dB，后排为大约94 dB. 从前排到后排有26 dB的差别！
当然，在户外这个差距不算太大，但仍然会让前面几排的听众感觉不舒服。
     现在让我们考虑一下分频点问题。加上地板上的低音，我们有两个源（主音源和低音），再生相同的内容，彼此间隔了相当的距离。
     假设主音源在低音上方25英尺处。在分频点会发生什么？
     第一个任务是将低音音箱的声音到达与中高音保持同步。
对于前排，低音需要延迟约13毫秒(ms)来保持与主音源的输出同步。
还是在100英尺远的平均位置，如此物理偏移仅为约3英尺（或2.7 ms），后排偏移仅为1.5英尺（或1.3 ms）
那么谁得到了好的声音？
     该物理偏移影响系统校准，导致分频点附近的频率响应异常。
任何有着两个或更多再生相同声音的间隔声源的扬声器阵列，在一个或多个方向上在极坐标响应中产生一个谷值，基于声源的频率和物理间隔。

     这比较繁琐，底线是：在每个位置的听众将在分频点附近以谷值的形式获得不同的频率响应。
     让我们建模来看看发生了什么。
     图1是一个在25英尺高度的中高频扬声器和一个在地板上的超低音，在80至125Hz范围位于100 Hz分频点附近的垂直极坐标图。
     我不认为有人会想要这样的极坐标表现！这样对听众有意义吗？
     让我们看看在每个听众位置的频率响应。
     在图2中，显示了低通和高通滤波器，10英尺（绿线），100英尺（蓝线），及200英尺（红线）处的频率响应，从20到1000Hz之间。

     图2：基础SLM的函数图
     我们注意到的第一件事是在听众位置彼此之间的电平差异。
     第二是位于10英尺听众位置（绿线）上中高频和低音之间的电平差。（还记得原因吗？）
     第三是在100 Hz分频点附近的频率响应异常在每个听众位置的不同。
     这是低音和中高频的校准错误造成的。
     校准差错越大，响应中的谷值越大。那么我们是否能够用延迟来修正？让我们来看看。

     如果我们增加13ms的延迟到超低音（图3），则通过分频点的响应在10英尺听众位置变得平滑。
     但请注意在100英尺和200英尺处的响应变得更糟糕了。
     好，让我们假设调整是基于工程师在平均位置（100英尺远处）听到的效果。

     图4显示的是如此校准的结果。
     很好，蓝线正是我们所需要的结果，但现在看一下前排响应。
     结论是不可能为所有听众修正物理偏移异常。
     系统可以进行优化对房间中少数位置有高质量声音表现，但大多数听众将会获得红线和绿线之间的效果。
     现在让我们尝试将低音与主扬声器一同挂起。
     我们将它们安装在同样的25英尺高水平面上，位于主音箱后方约4英尺处。

图5显示了在校准之前的极坐标响应……

     图6则显示了三个听众位置处得到的频率响应。
     这样看上去已经好多了。
     垂直极坐标没有像放在地上的低音那样有着巨大的谷值，并且在三个听众位置处的频响也更加接近。
     现在让我们为主音源增加一点延迟来校准到达时间。

图7和图8显示了在极坐标表现上的巨大改进。
同时，低音和主音箱之间在10英尺听众位置处的改进也十分明显，并且100英尺处和200英尺处通过分频点的频率响应也十分平滑。

也许将这些低音音箱吊挂起来更好？
另外，是否低音应当左右分开？这将会产生如图9所示的“能量凹陷”。

如同所见到的，水平极坐标响应在整个房间在不同位置和不同频率都有空值。
也许更好的方法是将它们以一个垂直堆栈形式吊挂在中间。

     在图10中，低音被垂直堆叠起来，生成了远为平滑的水平覆盖。
     因此，回到原本的问题：地面是放置超低音音箱的最佳位置吗？
     如果是整个系统都堆叠放置在地面上时，回答是肯定的。可以保持物理偏移最小，仍然有平方反比律问题时，至少这将是贯穿整个频率范围的固有问题。
     但如果将主音箱吊挂，则也将低音吊挂将带来很多好处。可能会需要更多的低音音箱，不过市场上的最新极高输出及/或高功效低音产品将减少一些该项需求。
     我还建议配置一些低频指向性阵列来保持低频能量传送给听众，而不是天花板。
不过这是需要另外讨论的问题了。
     瑞丰音响咨询公司在深圳音响公司。有着10多年的音频行业经验，包括承包商，独立销售代表，现场音效及录音室工程，以及音频系统咨询与设计。

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