揭开驻波的真面目及简单对策
本帖最后由 okj 于 2013-8-12 14:59 编辑这是我首发在无忌“视听论坛"上的帖,后来也出现在我的微博上。即便是文科生,只要有耐心也能读明白。
期望能对大家有帮助,实际上其中的有些图片,我几年前就在这里首发过。
蓝色文字为编译内容。
在音响设备中音响测定的极端重要性自不待言,但由于测定器材的极为不普及,具体能够自己进行测试的人并不多见。由此导致常见的事例是我们在用不完备的音响系统听着有缺陷的音质。本章就以用我们容易入手的测定器材对有实践可能的项目进行说明。(此处有很多项目,我只编译我们感兴趣的话题。本文中没有用测量,用日语原词测定。)
声压级频响特性的测定
这是音响测定中最为基本的特性,并且也是最重要的项目。
在音响系统的调整中,无论是功放还是音箱必要的频响范围不能过或不足,也就是说要确保用平滑的频响特性来重放是首要条件,这点和听音位测得的声压级频响特性是完全一样的。因为我们大家很难相信近在眼前的音箱仅几米的距离频率特性等会出现变化,更愿意相信自己的音箱会播放出说明书中记载的在消音室中测得的平滑曲线,那么给大家看一个实例,参见图1.
http://forum.xitek.com/pics/201307/27/2789/2789_1374481501.jpg
这个频响图是用专用设备把测试麦克放在听音位测得的(具体的设备名称略,都是日本市场上的东西)。
从图中就可看出低频范围内的凹凸上下已经达到各10db以上,在听音位30Hz—1000Hz频率带出现了很大的水平变动。这种曲线会严重破坏音乐的平衡性无法实现良好的重放。
大家看到这种频响曲线的音箱在现在居然有卖肯定感觉不可思议,可以明确的是问题不在音箱在于室内的驻波,虽然我们也想通过各种对策让曲线尽可能接近平滑,但现实是仅仅通过听音无法做到。并且,即使通过听音改善,要确认其效果唯有测量。
还有即使用电分多级放大器系统调整整体的平衡,确认各频段,除过测试各个喇叭单元之外也没有别的好办法。
图1虽然是个极端的例子,但是仅仅数米的距离出现这种现象令人感受到了音场变化的恐怖性。
测定时的注意事项
测定时使用了信号发生器TS-1和声压计sl-1(全是日本audio公司出品),对能够简单实现的测定方法予以简单说明。
1从TS-1断续(BURST-I)输出1khz的颤音脉冲(warble我不敢确认这个术语对),使扬声器发声。只是单侧音箱。
2麦克放置于听音席
简单手持或是放在合适的台子上读取数值。
把音量放在通常听音乐时80db的程度,由于日本产的号角过负荷能力比较弱,如果担心损坏放到小音量70db。
(下边描述的是如何测点,制作曲线图,现在肯定不会用这种办法,利用计算软件就可以了。省略)
对于测定数据的判定
对于听音位的频响曲线究竟怎样才是合适的问题有各种各样的议论,绝对不是简单的物理性的平滑就好。笔者推荐的标准曲线是图2那样的,参见图2
http://forum.xitek.com/pics/201307/27/2789/2789_1374498495.jpg
2khz以下平滑,2khz以上每8度音程降低3db,到16khz时达到-9db的水平。这个曲线图,经过了对多种系统的测定,也经过听音能播放出自然流畅的音质才标准化下来的。之所以说这个曲线图合适,当放进听音室以后高音部会呈现出平滑低垂的自然状态,如果音箱达到这个曲线时,就是采用惯用的近场测量其曲线也是大致平滑的。如果在听音位过分把曲线拉直,音质会变得单薄不自然。这个曲线是以“听感上的平滑”为出发点。按理这个标准曲线的幅度应该限定在+-3db,但还是把125hz以下放宽到+-5db,这是由于驻波导致凹凸所致。由于+-3db有点过于严格,要想让这个曲线看起来“体形漂亮”只能是理想难以做到。
现在的音箱高音单元已经成熟不是问题,成为问题的可能性非常小,但是低音单元就不是那么容易了,低频能下潜到何种程度成了最关键的重点。
再给大家提供一个世界公认的意大利美声频谱图,是否有和图2相近的地方?
http://forum.xitek.com/pics/201307/27/2789/2789_1374498551.jpg
(省略“测定上的注意事项”)
令低频段频响特性劣化的驻波
在听音位低频段的声压频响特性的凹凸是因驻波(固有振动-普通模式)引发,因此当无法明白产生原因时,想拿出充分的对策和测定是不可能的。
图3是以水面波为例子的说明图,从左向右边具有反射的坚壁的行进图。图3之14.4图就是波束到达墙壁后开始反射,这个虚线不可见。就像○4--○10一样不断的往复。参考图3
http://forum.xitek.com/pics/201307/27/2789/2789_1374548775.
再来看图14.5,○11演示的是此后瞬间行进波(实线)和反射波(虚线)完全逆相的瞬间。此时2个波相互抵消变成○11‘样的平坦水面。但是,那仅是一瞬间的变化,下个瞬间○12到来时彼此抵消后的波形如○12‘。到○13时这次已经变成同相增强后的波形更高了。由于这种现象从○11’--○17‘不断反复,导致水面的波浪时高时无。此时,离开了坚壁的1/4波长X-1的水面经常性处于0水平停滞不动。反射回来的1/2波长X-2的水面却是经常性大幅度上蹿下跳。这种行进波和反射波合成后产生的波如同通过○11’--○17‘看见的那样,特点是仅仅上下游走但不移动,这就是被称之为”驻波“的原因。在○11’--○17‘图中,把振幅大的部分叫波峰(术语”波腹“,放弃术语,为了便于大家看明白),振幅小处(或是为零)叫做波谷(术语“波节”)。
当这种现象的音波发生时,图3之14.5中的X-1、X-3、X-5处的此频段声音就会变得“听不见”,相反,X-0、X-2、X-4、X-6处却变成“听到很大声”,由此生成出经纬黑白照片。并且在一定的场所,根据频率数通过经纬图就能看出图1中的曲线是如何变化来的。
(下来的是如何计算驻波的公式,用来说明下面的问题,太过复杂的部分就略掉。)
图4之14.6(a)是按(1.0.0)的计算比例设置房间生成,同图的(b)是按(2.1.0)的比例生成,无论那幅图片,都是黑色部分是声压能听到“峰”的强声的地方,白处是“谷”无法听到的地方。驻波的分布图.
参考图4
http://forum.xitek.com/pics/201307/27/2789/2789_1374548826.jpg
说明:为了更适合大家看,我按画面调整了方向,天井=天花板,床=地板.日语把驻波叫做"定在波".其中的圆圈本来在数字上套着,谁知到了这里,就分开了,大家理解为圈数字就可以了.
改变低音声压频响特性劣化的方法
如果测定结果不是很乐观时就有必要采取相应的对策。本节介绍几种改变低音声压频响特性劣化的方法。
1. 调整音箱的摆位
因为一旦移动音箱的摆放位置,驱动驻波的中心也会随之变化,频响特性就会出现相当程度的改变。移动方向比起上下移动前后移动的变化大的几率会高一些。再就是左右移动。因此,如果发现曲线不是很理想时,摆放位置的前后移动会更有效果。
2. 听音位的移动
也有必要考虑移动听音位置。好好确认一下,如果听音位紧挨音箱正对面的墙壁,这是最差的听音位。从频响特性看的话接近房间中央的地方驻波影响最少,凹凸也是最小的时候多。
3. 使用EQ
要是想进一步调整频响特性时,使用EQ补偿也是方法之一。虽然1/3倍频程31档的使用起来容易,但1倍频程10档的在有轻度凹凸时使用会更有效。作为EQ使用上的注意事项,增益以6db为限,如果超量补偿就会出现非常强烈的不自然感不合适。
由于担心使用EQ会招致中高音音质劣化时可采用电分多级放大器的方式,只对500Hz以下的低音段使用。使声压级频响特性变得平滑的好处,和微弱的音质损失相比利大于弊。
OVER. 沙发 黑体太多,发帖不收税,怕什么!
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