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发表于 2010-4-16
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2、返回系数
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0 ~: p# F2 n m S1 Q2 f“听着,扬声器们!紧密地团结在一起。我们的任务是:不断前进并逐步靠近20度的顶端区域,然后立刻继续前进并不断重复这个动作。”3 F# u$ }) V7 s. }$ b
如果你不相信这是一个不可能完成的任务的话,那么不断增加的量程比会让你缴械投降的。一个更宽的挑台会给我们增加更多的困难,但是如果有一个这么傻的朋友,还需要敌人吗?
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让我们对上一个挑台形状做一点变化然后再来看一下结果如何。将上层的挑台前沿向后移,直到上层挑台的前沿与下层挑台的后端边缘对齐。
3 s# l% A) ~2 M! G7 q7 \6 _0 d: g现在看一下发生了什么变化。VBOT1和VTOP2之间的角度扩展仍然是0度,但它们之间的量程比变成了1:1,它们之间不再有锯齿状的分割线了。这个时候我们就可以使用一个主扬声器来覆盖两个斜面了。
/ G. k# l' F* M! h! e0 [% D4 {当两个关键点之间的关系发生变化时,听音区中也就不存在挑台了。这个模拟过程为我们提供了一个重要的信息:返回系数——对于是否需要将扬声器阵列分割的重要参考指标。4 `0 ]/ d# p3 _
7 \0 `% d `, ?9 k$ |$ s8 D$ \9 z上层听音区向前移动的每一吋都会增加VBOT1和VTOP2之间的不连续性。听音区的形状变化导致了听音区覆盖的角度隔离,而一个扬声器无法满足这种覆盖需求。返回系数(以dB为单位)显示了挑台区域的声压级差异,而这个差异是我们需要消除的。
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从下图中可以看到,在较浅的挑台区域返回系数较小,仍然可以使用一个扬声器阵列进行覆盖。当返回系数为6dB或更高时,单个扬声器阵列就无法均匀覆盖了(见图3)。" p" R6 r3 P- D; i' t
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图3:上/下分割示例。在所有示例中都需要覆盖扬声器垂直轴向以上20度和轴向以下20度的听音区。
! C: I0 {8 u: g' m; f6 Y( g(A)单个扬声器阵列可以覆盖连续的斜面。
$ F; [6 u% y: h, _(B)在返回系数为3dB时不需要分割扬声器阵列。6 `$ H9 z! c* Z+ A' d. Z
(C)当返回系数为6dB时就需要将扬声器分割为上/下两部分。
' B! r) p3 ]( v9 ~& `1 s( `(D)使用挑台补声扬声器将返回系数降低至3dB(不需要分割扬声器阵列)。
2 K1 A9 ^, k0 z1 R3、上/下分割式主扬声器系统的次级选项1 p' q% }+ Y5 o ^1 \; S# H
8 d/ K$ P- Q1 e, i1 M+ H除了分割扬声器阵列之外我们还有其他选择。我们可以将覆盖区域进行分割,比如挑台下方的区域可以使用延时扬声器组进行覆盖,这样就可以将延时扬声器组所覆盖的区域从主扬声器系统的区域覆盖需求中剔除了。这种系统设计方式使VTOP2与扬声器组之间的距离变小,同时也减小了量程比和斜面的开口角度。如果延时扬声器组能够将返回系数提高至下限之上的话,那么甚至可以使用单一的主扬声器系统。* P6 \( D0 w7 _; N
$ G& P5 i* d7 Z3 i* [, R9 r主扬声器系统的高度也是一个重要的影响因素。在之前的部分,我们已经对主扬声器系统位于垂直平面中线时的情况有所了解了。增加主扬声器系统的安装高度能够减少VBOT1和VTOP2之间的角度差(其实这个角度差已经足够小了)。但是增加主扬声器系统的安装高度会带来下方区域的隔断问题(听音区与主扬声器系统之间出现视线阻隔),由此导致覆盖区域减少的同时产生返回系数降低的弊病。/ U# y* Q; }: y4 Y3 }
* C+ t5 u7 e9 n: r5 S5 K在这种情况下,延时扬声器组的设置就从可选项变为必选项了。这种视觉阻隔对挑台下区域的覆盖造成了严重的负面影响,因此延时扬声器组的设置不能被视为获取返回系数增益的有效手段。将主扬声器系统的安装高度降低至挑台分割线之下虽然能够确保在挑台下方区域对主扬声器系统的可视性,但同时也增加了听音区斜面的扩散角度。
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此时,返回系数并没有得到改善,而对挑台的覆盖会变得更具挑战性。从主扬声器系统的角度来看,上端的声压级斜率曲线是平坦的。但是,由于覆盖角度的减小和量程比的增加,对主扬声器系统的上端必须进行大幅度的覆盖波束修正。对于单个斜面听音区覆盖来说,实现如此大幅度的非对称特性非常困难。对于单一主扬声器系统来说在这种条件下同时覆盖楼座和池座是一个苛刻的要求,尤其是当挑台位置比较高的时候。; R2 V! \0 w% A1 w. { J
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还有一个与高度相关的考虑因素:被形容为“微笑和皱眉”的覆盖特性弯曲。
$ H+ D; V0 P6 X) P6 D0 K3 [' U这种现象的产生与挑台正面的上/下端朝向有关(我们希望避开的区域)。3 c4 t5 ^% z/ v2 B6 ]
4 T% }. e! z& {8 k Z只有位于垂直平面中轴的主扬声器系统能够实现精确地波束导向来避免产生较高的返回系数。
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更高或更低的安装高度会在房间内的不同高度产生覆盖特性的变化。$ i: [0 G; n; @* v- F; y0 a; a5 \
令人安慰的是,如果我们不再坚持使用单一扬声器阵列而是将扬声器阵列分割为上/下两个部分的话,那么上面所说的问题都不会出现。% U/ _8 n. H8 J! t' q. L
与其尝试用一个扬声器阵列完成不可能的任务(覆盖双层斜面听音区),不如使用两个扬声器阵列:实现非对称耦合点声源对单个斜面听音区的覆盖。而我们需要付出的一点小小代价是在低频部分的频率响应变化幅度会增加。
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/ _5 q4 ?& e' m. j这种系统设计方式基本上是两个独立的系统设计。上端和下端的扬声器阵列的功率相等,但需要独立分析计算。
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在某些情况下,上端的主扬声器系统安装位置可以向听音区方向移动(因为这组扬声器的覆盖区域是挑台开始的)。在声像不受影响的前提下,这种安装方式能够减少系统所需功率并提高信噪比。
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. g3 l: x# F$ v& s4、挑台正面3 j/ K) Q. h1 I- p1 X
4 X( p8 K* |% f C% c关于挑台正面有一句老话可以很好的表达声系统工程师的看法:唯一一个好的挑台正面是没有挑台正面。“挑台恐惧症”在音响界是一个严重的病症。音频系统设计师绞尽脑汁避免的事情正是声学设计师想方设法要实现的:“活跃”的挑台正面。作为音频系统工程师,我们都曾经深受挑台的困扰,因此有必要用几段话来从正确的角度来描述这件事情。有些挑台对于音频系统来说是有害的而有些无害的,但是通常我们会同时面对这两种挑台。: R2 v: @4 ?( M0 @
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有害的挑台
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5 X c' T; o6 ^% c正面很高、“活跃”和无特性的(单一角度,不会产生漫反射),或者材质是玻璃和不锈钢(有害的)。对于音频系统的扬声器来说,它们的角度也是糟糕的,会将声音反射至舞台或听众席。更严重的(最坏的情况)是在一个有舞台的扇形场地内的平面或曲面挑台,因为它们会产生声聚焦。
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; y, f1 Y1 T& T好的挑台
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一个好的挑台应该是正面尺寸较小、“不活跃”、会产生漫反射、装满了各种灯具、多角度并且是倾斜的,这样的挑台会将声音反射到例如天花等对音频系统无害的区域。我们可以对挑台正面进行测量来评估它对音频系统的影响有多大,比如一个正面高度不超过0.5m 挑台在500Hz以下的频段是无害的。关键点是不要因为避免一些不会对音频系统产生不良影响的因素而影响系统设计(见图4)。
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图4:上/下分割是主扬声器系统设计示例。
* y5 Y% |9 v" }( t- e(A)挑台下补声扬声器的使用降低了返回系数,) n# j* H& z, E! F: R( r$ N
因此可以使用单一主扬声器系统。
( s; L2 @: H* R/ H8 c7 _(B-D)使用了分割式的上/下主扬声器系统设计方式。 |
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