888集团电子游戏(中国)有限公司

 学院主页
首页» 教学实践» 学术论坛

2020年文旅部戏曲艺术人才培养项目高级研修班精品课程节选:《扬声器与扬声器系统》—冀翔

888集团电子游戏(中国)有限公司

国家人才培养重点项目:2020年文化和旅游部戏曲艺术人才培养项目高级研修班(第五期),由中华人民共和国文化和旅游部主办,文旅部艺术司、中国戏曲学院承办。

2020年高研班舞美班(第五期)的教学方向为舞美设计创作理论、音响设计、影像多媒体设计。

学期:2020年7月至2021年7月

课程设置:围绕着戏曲艺术的创作,分析优秀音响设计、影像多媒体设计在戏曲创作中的优秀案例,结合当今音视频创作理论与体现,探索戏曲舞美传承与创新的学术研究方法。

教学理念:本届高研班舞美班教师团队将紧扣时代发展,将舞美艺术创作最新的理念和技术融入进来,结合当今最前沿的音视频技术和创作方法,展开本次第五期高研班舞美班的序幕。

教学模式:采取线上教学与远程实践相结合方式开展。

授课专家介绍

冀翔

听觉艺术博士、音响师、录音师

易科国际市场营销中心高级总监

• 2004年起就读于中国传媒大学录音系,先后获得学士、硕士和博士学位

• 2014-2019年于中国传媒大学录音系任教

• 2005年至今,从事音乐录音、混音、现场演出扩声及专业音频教育工作

• 2019年12月加入易科国际,负责产品导入、技术研究、推广及管理工作


授课内容

《扬声器与扬声器系统》

主持人孙啸:

大家好,今天授课的翼翔老师给大家带来的课程题目是《扬声器与扬声器系统》老师会从很多专业方面进行主要的介绍和讨论。下面我们欢迎冀老师!

课程内容:


扩声的意义:广义的扩声,是指一切可以将声源发出的声音进行放大。

扩声目的:增强其传播能力的手段和方法。

扩声的初始阶段:古希腊、古罗马戏剧的演出场地是一个露天的场地。很多演员就会佩戴装有号筒装置的面具去进行表演。

第二阶段:建筑声学,是人类对扩声探索的一大进(比如教堂、音乐厅)

第三阶段:基于扬声器使用的现代扩声

• 现代扩声,是通过电子扬声器系统,将声源信号进行有效的放大,增强其传播能力的手段和方法。

产生声音后,声能被话筒做了一个声能向电能的转换,经过调音台的初级放大、信号处理,送入功率放大系统,再通过扬声器去进行一个大声压的重放,然后大声压级的声学信号经过了传输路径有传输的损耗,到达听音者耳朵的时候,衰减到音量适宜的一个水平。

目的:是要让声音能够尽可能保证同样的,或者更大的声压级和能量的形式传递到接收点上。它是一个先增强,再衰减的过程。

扬声器是现代扩声的基石


了解原理,力求完美,适当妥协有两方面的诉求:

①正确 、科学合理地设计扬声器系统、使用扬声器设备是获得良好扩声效果的源泉。

②了解原理,力求完美,适当妥协

当看到这样的扬声器系统在这样的一个场地里面去做预测的时候,我们看什么信息呢?

①整个扩声系统的目的是先放大,再通过它的这个空间衰减,通过传输路径的衰减,让这个声能量衰减到听音区,并且在听音区获得比较一致的声音。

②声学的预测软件当中最重要的是看颜色,因为颜色代表了声压级的衰减梯度,声压级越高,色温就越高。

③所有观众席的部分都处在一个非常近似的颜色上,那么也就意味着在任何一个位置上的观众听到的声压基本上都是比较均等的。非常理想。

如何达到声压级一致,现实若干因素会影响设计,以及最终的效果。

第一个因素:物理因素。现在的扬声器技术还没有达到可以控制全频段的声音,仅能够对中高频做一个比较精确的控制,但是对于低频的控制是缺少方法。

第二个因素:环境。反射会对扬声器产生影响。环境因素除了自然环境之外,还有现场演出的环境。

第三个因素:成本因素。成本因素包括主办方的投资,设备采购,场地的大小,搭建时间。


扬声器基本构造分为三个大的部分。


驱动器、箱体和分频器。

①驱动器又分成了两个部分,一方面是换能器,一方面是辐射器。

辐射器分两种,第一种是直接与空气接触,叫做直接辐射器,常见于我们的这个中音单元或者是低音单元,还有一种叫做间接辐射器,常见于我们的高音单元。

②箱体箱体很复杂,可以把它简单的分成两类,第一类叫封闭箱体。除了换能器之外是不开口的。还有一种是开口箱体。

③分频器,有内分频和外分频,内分频就是把输入信号分给高音单元和低音单元的工作在扬声器内部已无源的方式完成。外分频把输入的信号在扬声器外部以有源的方式来完成。

驱动器 Driver


• 在一个扬声器中,我们通常将振动并辐射声波的组成部分称为“扬声器单元”,它所对应 的英文术语为“Driver”,因此又称“驱动器”。

• 扬声器的驱动器由换能器和辐射器两部分组成。

换能器分三个部分


第一个部分叫做电动机。磁体、线圈是直接做能量转化的部分叫做电动机。

第二部分叫悬挂。控制电动机的运动。

第三部分叫振膜。振动把声能转化成了电能。

辐射器


第一种是直接辐射(振膜辐射)

第二种是间接辐射(号筒辐射)

课程内容


换能器的基本构成及分类


• 电动机:电动机将电能转化为机械动能 。

• 振膜:振膜将机械动能转化为声能(传播介质的振动,通常这种介质是空气或水)。

• 悬挂:悬挂则支撑着振膜,约束它以一个适度的方式进行振动、根据其产生的位移提供外 力使其回位,同时,它还根据振膜的运动加速度产生适当的阻力,防止振膜产生不良振动。

• 电动机、振膜和悬挂有机地结合在一起。

换能器的基本构成和分类



①电动式

电动式所对应的这个原理是动圈话筒的一个反转。

动圈话筒的工作方式

声源发出了振动,挤压了空气,空气的密度发生了压力的变化,那压力变化传递到振膜的时候,发生一个内外的运动,振膜的后面捆绑了一个线圈。法拉第电磁感应定律,切割了磁感应线,这些动能转化成电能。

电动式扬声器,接线柱相当于功率放大器,这一组信号是一个电压,施加给线圈。扬声器内部的线圈上一直存在一个变化的电流。

②静电式

取自于电容话筒,适合家用。

缺点:振幅不能太剧烈。输出效能比较低。指向性没有办法做宽。

③压电式

是利用压电晶体材料的特性来进行一个换能。对应的拾音器是在一些乐器上去粘贴的乐器拾音器。这种材料在受到外界的这种压力刺激的时候,会放电。反过来,给压电晶体去施加一个变化的大电流和大电压,也会发生一定程度的形变。比较适合防水。

④板振动式

优点:分布式振动,指向性特别宽。

电动式锥形驱动器基本构成


音圈如何驱动纸盆运动

接线柱接收到了来自于公放的交变电流。发生一个相互吸引或者排斥的动作。导致线圈直接推着指纹往外走。折环和定心支片在限制着线圈做过量的运动。

绿色的是防尘罩

线圈和磁体

结构    磁体     音圈    振膜     悬挂

直接辐射器形式的高频单元

应用场景是用一些小尺寸常规的锥形扬声器。

振膜的纸盆一般都是带有一定弯曲度,可以构建一个更好的刚性。

穹顶式的扬声器比较多的用在音柱这样的形式里,尤其是对一些投射距离要求不是特别远的音驻。

优势:音色自然。

间接辐射器囊括了三个层面

第一个:高音号筒

第二个:中音号筒

第三个:低音号筒

三个号筒

高音有个长号筒

中音有个小开口

低音有个折叠号筒

压缩驱动器 Compression Driver 与相位塞 Phase Plug

一些特制的金属材料可以做非常非常快速的震动

中频的相位塞Phase Plug for Woofer

中低音单元也可能使用相位塞,其位置往往位于防尘罩之外,或者替代了防尘罩。

初始比较大,号筒无法使用,所以不得不用一个比较小的开口来衔接一个比较大的纸盆。A、B有一个非常明显的路径差。两边离得远,就要想办法把中间的路径加长。在中部加了一个相位塞的结构,可以让中间路径变长。

欧姆定律

电压会被这两个装置去分配。分配的原则是组织更大的得到的电压的越高。

扬声器本身有一个内部的阻抗,内部阻力在阻碍能量向外去投射,遇到空气的时候,空气也会给阻力,在两者间要做一个分配。

声负载的概念

对于声音的能量。如果阻力越大,越容易把它传出去。

号筒的功能:提升效率、控制指向。

号筒及相位塞带来的问题

第一个:在超高频发生反射,在振膜的边缘上发生了一个反射,会有差值。

第二个:号筒口的共振。

第三个:锥盆会有一个的反射,属于低频的问题。


EAW Focusing™

通过精确的音频测量,从不同观察视角锁定存在问题的“时不变”响应,并通过数字信号 处理技术进行校正。

对扬声器系统做电子的优化主要解决的三个问题

①相位塞、压缩驱动单元换能器之间的反射问题

②号筒口的共振问题

③低频振膜、折环反射的问题

分频式扬声器


是应用范围最广的。基本上都不是单一换能器。这种扬声器在一个箱体当中集合了若干个单元,通过不同的单元来重放不同频率区间的信号。

问题:

是当振膜的尺寸和重放的这个波长比较接近的时候,声负载会发生一个非常显著的变化。尺寸小,理想状态下的点声源。缩小之后,没有办法去有效的驱动空气。让听音者感受到能量的重返。怎么办呢?决定使用分频式的设计。用比较大的这个扬声器单元去重放比较低的频率,用比较小的扬声器单元去重放比较高的频率。振膜尺寸和声波的波长之间的比例关系更加一致。

公式:

把一个振膜分成内外两个部分。F里面这个部分是音圈,是电动机的部分。外面的F是振膜给空气的力。这两个力应该是一样的。扬声器内部的力是施加给音圈的电压有关。

计算:重量×加速度,加速度=频率²×振膜的振幅。

低频的时候,频率是比较小的。从低频到高频给的电压是一样的,电动机给振膜的力从低频到高频是一样大的。振膜重量是不变的,也就是说当频率上去的时候,振幅就必须下来。

实际情况:

用一个锥形换能器去重放高频的时候,在轴向上能量是不会下来的,但是把所有的能量都聚焦在终点。在偏轴上的能量就会显著的跌落。导致低频的宽度很宽,高频的宽度很窄。

分频器作用:类似于汽车换挡器


内分频与外分频两种方式

做变速箱的换挡


内分频与外分频

• 内分频(Passive Crossover),它的滤波器全部由无源的电子元器件组成,位于扬声器内部。在信号链路中,由功率放大器将信号输送给分频网络,然后再分配给不同的换能器。

• 外分频(Active Crossover),它的滤波器包含有源的电子元器件,通常独立于扬声器而存 在。在信号链路中,由分频网络将信号输送给不同的功放通道,然后由功放直接驱动各个换 能器。

• 外分频网络往往位于处理器当中,它的优势在于分频效果不会受到输入信号动态范围的影响。

• 内置分频网络的优势则在于系统构成简单明确,造价低。

系统连接方式

注意:功放都是通道,不代表功放的具体机器。

重新认识衍射

关于衍射:衍射不仅仅针对障碍物,也针对声源本身,它是空气粒子垂直向障碍物施加压 力的特性。波长相对于障碍物尺寸越长,其发生衍射的趋势就越明显。

问题

障碍物是什么?

传输介质发生了变化就意味着遇到了障碍物。

扬声器箱体与换能器


• 在换能器工作的过程中,它在向前推动空气的同时,需要拉动后方空气来进行补充。在没有箱体 的情况下,我们可以通过名为“偶极子(Dipole)”的理想模型来模拟其能量辐射的情况。

在没有箱体的情况下,换能器正前方、正后方的能量方向是反的。

当偶极子的辐射频率较低时,极性相反的能量会衍射到反方向,进而造成能量的抵消。

吸顶扬声器分有外壳的和外壳两种

通过无限障板分割偶极子的正负极


• 如为驱动器安装无穷大的刚性障板,则向驱动器后方的衍射全部被阻隔,其压力作用在障板上,形成半球型指向。

无限障板-箱体


• 将无限障板向后闭合,形成箱体,将驱动器后方向前方的衍射封闭在箱体内。

• 在箱体上开孔使空气的流入和排出更加高效,提升能量投射效率,但同时也带来了失真问题。

所有的能量都挤在箱体里面,要靠箱体自身的这种吸音材料把它消耗或者让它转化成热能。

点声源:单极子 Acoustic Mono Pole



• 如驱动器体积无限小,则衍射不需要时间,全频段在换能器的各个方向上叠加,形成“点声源”。

• 我们也将点声源称为“单极子”。

因为它的体积很小,是通过衍射,向各个方向上去投射能量,到任何一个方向上的能量都不存在时间差。

平方反比定律:


距离加倍,声压级衰减6dB。

当传输距离加倍的时候,是以一个球面这样的方式去扩散它的能量。

扬声器箱体的衍射


• 当换能器安装在箱体中的情况下,换能器向后衍射的能量会垂直作用于扬声器箱体上,其衍射情况会随着箱体外形的变化而变化。

梯形就是一种典型的能够比较好的去处理这种衍射的一种形状。

点声源扬声器


如果扬声器的衰减规律符合平方反比定律,则为点声源扬声器。

点声源扬声器的近场与远场。

扬声器测量距离与参数表数据


• 要测量扬声器整体而非某一个驱动器

• 在较远的距离(箱体最大尺寸的3倍)下,各个驱动器与箱体的组合成为一个整体

• 1m距离下的标称参数,往往是较远距离测量,再根据平方反比定律倒推计算得到的结果

扬声器的参数是在1米的距离下给出的一个结果,但是实际上在1米的这个距离下是行不通的。

两个问题


第一个就是在离扬声器特别近的地方是有回流的,不是一个一直向外传播的部分。

第二个就是要测试整体,不能只测某一个单元,否则测出来的这个结果是有误差的。

扬声器的指向性(波束宽度)


指向性是一个非常复杂的问题。跟我们的应用息息相关。

影响扬声器指向性的因素


①换能器的尺寸。换能器尺寸越大,去重放一个低频能量的时候,指向性相对就会强一些。相对一个固定固定尺寸的换能器,频率越高,指向就越尖锐。

②换能器之间的干涉。

③箱体。通过箱体的形的设计,来对整个外壳的衍射做一个控制。

④号筒。形状、深度、喉部的容积、横截面的变化规律会影响中高频部分的这样的一个指向特性。

分频器其实也会影响扬声器指向性。扬声器的指向性通过一个波束的宽度来表达。

通过换能器之间的干涉控制指向性



• 将中低频单元通过对称方式设置,在合理的间距及DSP处理介入的情况下,可以获得和高频号筒近似的指向性。

将中音单元置于高音单元号筒后方


利用扬声器进行干涉的时候,往往选择的设计是对称设计。

关于同轴叠加阵列


1. 用于中音单元使用用号筒的情况。

2. 在三分频线阵列中将中音单元置于号筒后方,解决了中音作为高音号筒时出现的调制现象,其开口能够保证中频能量顺利通过。

趋势


中音单元放在高音号筒的后面。

低音单元的间隔通过一个挡板来增加。

为什么要把低音单元挡掉一半呢?


目的是要增加低音单元和它相对称的低音单元之间的间距。能通过比较小的箱体控制更低的频率。中音单元藏在高音号筒的侧壁。

同心叠加阵列专利技术


开孔的是遵循一个28原则,开孔是随机的,每一个周长上有80%的面积都是没有开口,有20%的是开孔,高频可以很顺畅地通过。

扬声器在不同的频率或者在整体全频段声压级的情况下,覆盖的范围是多少,是不是能够做到一个均匀的覆盖。

覆盖角、指向性因数、指向性指数


覆盖角:

一般标准是6dB,扬声器声压级在偏轴位置发生6dB衰减时,轴线和偏轴线形成的夹角为其覆盖角的1/2。

指向性因数 Directivity Factor Q:

在自由场中,同样距离下,扬声器在轴向上所辐射的 声能强度 Intensity 与理想全指向性声源所辐射的声能强度之比。

指向性指数 Directivity Index DI :

在自由场中,同样距离下,扬声器在轴向上所辐射的 声能与理想全指向性声源所辐射的声能的强度差(以分贝为单位)。

同样的距离,衰减的越少,意味着扬声器的指向性就越尖锐。Q值越高,代表着实际扬声器比理想扬声器在观测点上的声压级的衰减就越小,也就意味着实际扬声器比理想扬声器的指向性更加尖锐。

指向性指数和指向性因素是一样的,数值越高,代表扬声器的指向性越强,音能量更集中,波束就越窄。

很多种方式都可以表示波束宽度。

号筒与覆盖角


开口小的方向覆盖角宽

开口宽的方向覆盖角窄

音箱型号是MKD1096


9表示的是水平90度,垂直60度,指向根据号筒匹配,号筒是一个长方形的开口。

判断:


号筒长的角度对应的是窄的角度,比较窄的对应的是比较宽的角度。开口小的方向覆盖较宽,开口宽的方向覆盖角窄。

对波束宽度的思考


①波束宽度牵扯了单元的干涉,两个音箱组合在一起用的话,他们之间的波束宽度究竟是能够无缝衔接?还是中间会露出缝隙?还是会产生干涉?在不同的频率上会出现同样的结果吗?会不会覆盖有盲区?

②声覆盖

究竟应该是用宽的角度去覆盖观众席的横向,还是应该用一个窄的角度去覆盖观众席的横向,要做出很多的抉择。

分频频段的数量与波束控制一致性


希望低中高都能有比较类似的波束宽度,有效的做法是使用更多的分频的数量

选择3分频的原因:多出来的单元给了更多的控制。但要注意问题,单元多了,分频器就会多。用三个单元,就需要用2分频器,可能会造成信号处理的复杂性。

点声源的声覆盖:最小变化线

音箱指向性衰减的特点


第一种:最小变化线

首先要选中一个参考点。

衰减6dB之后,在轴向上会有一个位置,颜色色块代表了3个dB,在偏轴向上也衰减6dB,不是因为距离远了,而是因为覆盖角的波束宽度衰减6dB。

①两个点的声压级一样,处于同一个位置上。

②这个点距离扬声器和参考,距离扬声器是同样的距离。

意味着这个点是规定的扬声器的覆盖角的边界。如果把这两个点连接在一起,会发现这条线上的所有的位置都处在这个色块内,这条线叫做最小变化线,也就是说在这条线上的观众听到的这个声压级的这种变化是最小的。

最小变化线不是一个完美的解决方案

最小变化线原则可能面临的问题

• 更适用于垂直覆盖角度较宽的点声源扬声器,安装位置往往较高。

• 最小变化线只是声压级的最小变化范围。

• 不同频率的波束宽度不同,因此最小变化线上各点的频率响应不同,即音色不同。

• 在距离较远的情况下覆盖声压级较弱。

声桥的问题


第一个是本身会反射,会对扬声器的音色产生一个非常大的影响。

第二个是声音的方位感比较靠上。当只有一组点声源的音箱时,需要用它去覆盖一个整场的时候,我们希望用这个最小变化线去和场地观众席做一个贴合。那肯定就能想到观众席的形状一定是一个直线,不能拐弯。

应用:叫非耦合点声源阵列。

耦合的概念


两只音箱之间存在干涉。耦合有强干涉的概念。两只音箱离得比较远,虽然会有干涉,但是比较弱。归类为非耦合的阵列。两个音响离得很近,认为是一个强干涉,归为耦合阵列。

非耦合 Uncoupled 点声源阵列


• 非耦合点声源阵列的应用场景:眺台补声、台唇补声。

• 扬声器声辐射耦合的要素:间距、朝向、频率。

中高频信号跟清晰度紧密相关。

非耦合阵列的设计


• 非耦合扬声器阵列在水平方向上的干涉与衰减关系。

• DUNITY-相邻两只扬声器的偏轴向6dB衰减 线在交叉点叠加后获得6dB增益,近似于同距离下的轴向声压级。

• DMAX-扬声器偏轴向6dB衰减线与相邻扬声器轴向衰减线的交叉点。

设计要点


1. 补充主系统高频覆盖盲区,同时尽可能减少与主系统的高频覆盖重叠区域。

2. 把扬声器的水平覆盖角想象成三角形而非椭圆形,通过三角形底边覆盖观众。

3. 利用两只相邻扬声器水平覆盖角边界声压级的叠加来弥补偏轴向的声压级衰减。

以上主要考虑水平方向

4. 外弧形舞台可以考虑扬声器的朝向向外侧打开以避免过多的覆盖重叠。

5. 眺台补声非耦合阵列在注意上述问题的基础上,应考虑使用最小变化线原则来确定扬声器的位置和覆盖区域。

非耦合点声源阵列利用声压级衰减之后去衔接另外一只音箱的声压级的情况。

耦合 Coupled 点声源阵列


• 解决了单一点声源覆盖范围不足或覆盖声压级不足的问题。

• 通过点声源组成阵列,扬声器之间的干涉是不可避免的,在设计时需要尽可能让中高频的覆盖平滑过渡,避免过多的干涉。对于中低频而言,则需要在调试阶段通过DSP进行修正。

介于点声源阵列和线阵列之间的一种扬声器组的类型,叫做固定取率阵列。

固定曲率阵列 Constant Curvature


两点不同

①点声源箱体之间通过无缝隙的方式组成阵列。

②扬声器的覆盖角度和箱体外形经过特殊设计。

• 每增加一只扬声器,系统的覆盖角度就增加一个固定的数值。

1、优点:好安装。

2、缺点:由于不同频率的波束宽度不一致,因此扬声器的接缝处仍然存在干涉或缝隙。线阵列的出现对于演出来说是一个革命性的里程碑。

模型


这个理论从一个模型变成了现在一个非常常见的一个工具。

优势:

①是均匀度,体现在观众席,如果观众席有几何的变化,通过调整扬声器之间的夹角,能够让中高频的覆盖相对均匀,控制耦合的程度。

②吊装非常的方便。

线阵列


概念叫做线声源,是一个理论化的模型。

无数个点声源连成一条线的时候,会发现在点声源的上方和下方,声音是没有办法过去的,衍射会挤压到下一个声源,没有办法去做一个向上,或者向下的能量辐射,所有的能量都只能是垂直于线声源去向外辐射。从球面波变成柱面波。能量扩散到了更大的表面积。

在三维坐标里面,这种是没有能量辐射的,只在X轴和Y轴上有能量的辐射,能量更集中。线阵列的效率要高于点声源。

模型图不可能实现


相对靠谱的模型,有一个长长的音柱,房间的顶和地面都是全反射的,所有的能量都会镜像的方式去反射。

现象:


房顶是100%反射,没有任何的能量被吸收掉,镜像上存在一个虚拟的声源,用反射面的方式凑成了一个无限长的阵列。这个是仍然不可实现,但是把这个模型做了进一步的实体化。

完全光滑的房顶和完全光滑的地面不存在,音柱做到顶天立地也很困难,所以要开始缩短音柱的长度,于是有了音柱式的扬声器。

柱体扬声器是线声源从理论向实际转化的第一站。

带箱体的线阵列或者混合线阵列


音驻是用一个单元去重放全频段,有若干个全频的扬声器组合在一起,全屏的锥形的驱动器组合在一起。但是,混合线阵列是在一个箱体当中聚集了多个单元,然后通过连接这些箱体,把低音单元组成了一个阵列,中音单元组成了另外一个阵列,高音单元又组成了一个阵列。这种叫盒装线阵列。

理论模型线阵列是不可以有弯曲的弧度的。必须是一条竖直的直线。混合线阵列是有弯曲的,叫线阵列的机械姿态。

对于线阵列底部的音箱,可以把它看成是一个单独的高频系统。因为跟上面的音箱夹角比较大,不会出现耦合关系。只需要考虑这只音箱自己的高音单元能够覆盖的区。但是对于上面竖直的阵列,他们的高频相互之间是要叠加的。目的是把声音打得更远。

顶部是借助了线声源的耦合特点和耦合关系的,而底部是一个点声源的辐射和衰减模式。在一个扬声器阵列里面即出现了线声源的特性,也就是顶部的这些特性,又出现了点声源的特性,也就是底部的这个特性。所以这种线阵列叫做混合线阵列。吊装系统在顶部,是线声源特性,如果在底部,是点声源特性。

物理间距会影响控制的高频上限。低频是取决于整个阵列的一个长度。

菲涅尔分析在声学领域的应用


原理:这是一个音柱,音柱间存在实际的物理间距。

怎么去考察这么多音箱,在我的听音位置上会产生一个什么样的结果呢?

构建了这样的模型,模型的圆心是声音的接收点,以这心,做两个圆。两个圆之间的半径差是要考察的频率的1/2波长。

发现问题


第一个圆的切线切在这个阵列离他最近的音箱上。大圆切到的音箱是在这个阵列里面离耳朵刚好存在一个1/2波长时间差的位置。音箱先到听音者,这个音箱的频率在1/2个波长之后到听音者,剩下的音箱到达听音者的时间相比于最前端的这颗音箱来说都晚于1/2个波长。

在这种情况下,最先达到的声音晚了超过1/2个周期之后,就认为对于能量的贡献不是一个叠加形的贡献。在这个范围内所有的扬声器对听音点的声压级是做加法的。

在一个不同的听音距离上,考察了同样的频率,最中间的音箱离听音点是最近的,距离变远了,整体的半径变大,发现更多的音箱被囊括进了听音区里面。都是在1/2个周期的时间之内到达了听音点。意味着这些音箱在这个频率对这个听音点都是存在贡献的。

频率比较低的情况


由于频率比较低,两个圆的半径差变大了,频率越低,对应的距离差就越长,即使是在同样的位置,接收到不同的扬声器所发出的低频变多了,反过来说,如果是比较小的波长,会发现只有几个扬声器是有贡献的。减少扬声器的数量,去提高频率,会发现蓝绿色间距变小了,代表着频率变高了,有更少的音箱对声压级的贡献是减小了的。

混合线阵列


• 由分频扬声器组成阵列

• 不同的频率范围的能量通过不同的阵列来进行重放

• 所有高音单元组成高音阵列,中音单元、低音单元也分别组成阵列

• 低频的耦合不可避免,中高频的耦合通过扬声器之间的夹角来进行控制

• 如需打远,需采用小夹角,增加耦合 • 如需打近,需采用大夹角,减少耦合

• 吊装阵列的顶部程线声源模式,底部呈点声源模式,因此被称为混合线阵列。

设计目标


音色匹配目前做不到。

低频的耦合是一定的。

传统线阵列


听音者跟扬声器阵列的位置关系发生了变化。

把阵列的弯曲度作为一个变化,有可能把更多的扬声器囊括进来,也有可能把更少的扬声器囊括进来。如果把更多的扬声器囊括进来,得到的中低频就更多,如果把更少的囊括进来,听到的中高频就只来自于某一只音箱或者某两只音箱。

指向可变音柱


• 通过DSP信号处理对音柱的各单元的不同频率施加延时,使物理姿态为竖直状态的音柱的 辐射轴向发生偏移。

• 音柱安装后的调试会变得更加轻松,对安装位置的要求也不再那么苛刻。

中高频耦合的波束的成行是可以通过线阵列之间的夹角来进行控制,但是低频的能量没有办法被控制。

物理调节与电子控向结合


250HZ的等压线和4KHZ的等压线没有办法重合,意味着在不同的点上,在等压线的不同的位置上,观众听到的音色是不一样。中高频和低频的音色平衡是不一样的。

在扬声器的物理构造基础之上,又加入了电子的控制,得益于音柱在这方面做的一些先导工作啊。

这种系统要么是有缘系统,要么就是必须要单独给一个音箱配一个通道的功放。每一只音箱都要接收单独的信号,才有足够的精度和灵活性来用电子的方式去做控制。

冀翔

这些就是我的一些经验,一些总结,跟大家来分享。希望大家有所收获。其实在我们实践中,有很多情况都需要灵活处理。在以后的实际实践中,也希望能跟大家有更多的交流。

本文由冀翔老师编著。

未经授权,请勿转载。

授权转载和引用图文请注明出处。

所有图文内容仅作教学用途。

如有版权问题请联系我们。

本平台将继续推送系列讲座相关内容,

敬请关注!

文字:黎佩茹、孙朔、罗霄

制作:冉冉、金畅