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本帖最后由 lakerblue 于 2011-9-15 15:38 编辑
Siegfried Linkwitz于1935年出生在德国，他毕业于德国的达姆施塔特工业大学，在获得他的电子工程学位之后，于1961年来到了美国的加利福尼亚，为惠普公司工作。在他来到美国的头几年，他就读了斯坦福大学的研究生，在然后的三十年间，他主要从事电子测量设备方面的研究，涉及范围从信号发生器，网络频谱分析仪，扫频式微波信号源到电磁兼容性评价仪器等等，除此之外，他还在另外一个领域做出了长期并且杰出的贡献，就是声学工程方面，他和Russ Riley合作，在70年代中期发明了著名的并且被广泛采用的Linkwitz-Riley分频滤波网络系统，从那时起，他陆续在JAES、Electronics (Wireless) World, 和Speaker Build等专业杂志发表了一系列的关于扬声器测量的重要技术论文。
Siegfried Linkwitz在扬声器领域的研究超过了三十年，笔者对他做了一个访谈，让他和大家分享这几十年在扬声器设计测量方面的心得经验，第一个问题是是什么促使他进入这个领域呢？
Siegfried Linkwitz：我出生在一个热爱音乐的家庭，我的父亲和哥哥都是弹奏钢琴的，由于二战的缘故，我没有机会学习弹奏任何乐器，但是我一直对音乐有种特殊的热爱，大学毕业之后加入了惠普公司，主要从事电子设备的设计工作，业余时间我也设计制作一些音响器材自己使用，这些器材包括功放，收音头，前级等等，然后我在公司遇到了一些和我有同样爱好的人，尤其是Lyman Miller和Russ Riley，Lyman在电子设计方面造诣很深，而且他自己也搞录音，而Russ自己制作功放，并且在扬声器设计方面有很大的兴趣，他们两个人促使我在声学方面进行更深层次的研究，而扬声器设计方面尤其让我们感兴趣，因为在当时，这个领域深层次的东西还并不被人们所了解和应用，市面上的这些成品扬声器系统还存在很大的提升潜力，这让我们有很大的机会去挖掘一些深层次的东西。
Shannon Dickson：在早期对扬声器研究过程中，你们遇到过什么基本的难以解决的问题么？
Siegfried Linkwitz：在当时，有一个问题就是很难找到合适的测试仪器，Russ Riley发明了一台实时1/3倍频程分析仪和一台粉红噪声发生器，然后我们用来做室内测量，我买过一对早期的Advent的喇叭，用这套仪器测试以后我们对它的分频器进行了修改，让它的频响曲线更加的平坦，这是我第一次对扬声器进行改造，在这之后我有一次印象深刻的经历，我们去了一次当地的音响商店，试听了Electrostatic Sound System的ESS-7扬声器，声音非常的棒，比修改过的Advent要好太多，我买下了这对ESS-7然后拉回家测试，但是测试完我惊呆了，测试结果惨不忍睹，这段经历让我们反思，促使我们对这种听感极好而测试糟糕的现象进行深层次的研究。
很快，我们发现了喇叭单元质量和箱体谐振所带来的失真对整个系统的重要性，我们进行了很多实验，包括采用羊毛织物做吸音材料，采用不同的箱内加强支撑，以及对面板进行减震阻尼等等，我们发现羊毛织物是一种很有效的吸音材料，当我们把一些商品喇叭内部的吸音材料换成天然羊毛时，声音明显要好很多。在我的一些早期小型扬声器设计中，我们尝试过两种不同的箱体设计思路，两种表现都不错，第一种我们采用刚性材料，制作内部支撑很充分的箱体，而另外一种，我们选用一种柔软而且较薄的材质来制作箱体，但是内部我们覆了掺杂沙子的沥青材料，你可以想象那是一种很腻歪的工作，味道也很难闻，特别是放在阳光下晒干的时候，那味道可真够让人受的！
虽然这种方法在降低箱体谐振方面很有效，但是从商业角度来看，这种做法并不实际，对大多数人的居住环境考虑，也是不可取的（主要是味道），但是它确实是一个降低箱体谐振的好方法。
Shannon Dickson：这么多年你和很多优秀的工程师共事过，哪些人对你在扬声器设计方面的影响最大呢？
Siegfried Linkwitz：我前面已经提到过Lyman和Russ，Lyman在录音方面的造诣很深，他基本属于半专业级别的，尤其喜欢捕捉那些最细微的声音细节，喜欢还原最原始的声音，所以我们有很多可以参考的录音作品来对音箱做出评价，我在录音方面和他学习了很多，并且也做了一些自己的录音作品，用来评价我自己的音箱作品，而Russ Riley是一名杰出的设计工程师和一名“金耳朵”，他经常可以马上指出某款音箱的毛病在哪，哪些频段需要改进，这两个人对我的音频设计生涯都有着重大的影响
在我在HP工作的时候，我认识了Laurie Fincham，他当时在KEF工作，后来转到Infinity，我们成为了很好的朋友，互相影响很深。
我们这些家伙经常时不时的聚一下，互相交流设计方面的看法，另外我还是JAES和Wireless World的热心读者，这些杂志经常刊登一些非常有价值的关于音频或音箱的文章，这些文章现在都很难找得到了，实际上，我的第一篇论文就是刊登在1978年的Wireless World上，是关于三路电子分频扬声器设计的。
总的来说，和这些人在一起，给我的主要影响就是让我认识到分析的重要性，如何运用测试和主观听感有机结合的办法探求一套音响的本质，如果听感上有什么问题，我会建立一套测试系统去证明它的正确或者不正确，我总想尝试着靠测试去发现问题，虽然这办法并不是每一次都很有效，但是它能带给你很多有意思的东西，比如可以发现有些很细节的东西会对声音有很大的影响。
Shannon Dickson：能否告诉我们在测试时那些因素是重要的呢？
Siegfried Linkwitz：我们需要的是一系列不同的测试，而且要阐述正确，为了更好的描述一套音箱的素质，单个的测试是不能说明问题的，在这些测试里面，最重要的当然是轴向的频率响应曲线。因为这是你直接听到的声音，但是，水平和垂直的离轴频率响应曲线同样重要，在我的设计里面，我会注重音箱的离轴频响水平，使它尽可能和轴向曲线一致，并且稳定均匀的随着离轴角度加大而缓慢衰减，这一点很重要，因为它直接决定了你在听音室里听到的混响和反射的声音。
另外一点我认为很关键的因素就是，当两个单元组合成音箱时，在分频点区域的两个单元的输出合成声压应该为其轴向最大，换一种说法，就是在分频点的指向性响应图要稳定不能有任何的偏移，我通过实验发现，如果指向性响应在某个离轴角度发生了偏移，即说明分频点出现了一个突兀的峰或者谷，这绝对是可以听出来的，这个问题在很多的大面板哑铃式设计中很常见，因为在越高的频率，它们的离轴响应会越不规则，然后出现的峰谷会很容易使音色发生变化，而且对摆位的要求也会变得很严格。
另外一个我比较注重的测试结果是1/2倍频或1倍频滤波下的整体频响曲线，主要是为了了解一套音箱整体的一个曲线走势，比如高频段是上扬还是衰减，等等，如果你关注曲线的细节部分，你永远也不会满意，总会有一些起伏，但是我通过试验发现你根本没有必要去关心这些微小的起伏，其实1/3倍频或者1/2倍频下的曲线是否平坦才是重要的，那才是你最终的设计目标。
我一般会在室外做准专业的音频测量，将喇叭置于50英寸高的位置，为了尽量避免地面反射造成的影响，然后将时间窗开到10ms，尽量将反射声隔离开，这样我们会得到较准确的200hz以上的频响数据，有时候我还会使用吸音材料来减小地面反射，但是终究这样测出的低音还是不准确的。
在以上的测试完成后，我一般会进行50ms以上的室内测试，这样低频可信度可以到20hz，但是由于50ms是个很长的时间，很多的反射声都混了进来，我之所以选择50ms是因为这是人脑能够分辨声音特性的最大时间跨度，一般来说，室内测试只是为了对已有曲线的一种确认和验证，而不要尝试通过室内测试去纠正那些峰谷，实际上我会在室内的不同位置做多次测试来得到均匀的结果。
另外一个重要的测试是在不同的位置寻找谐振和能量积累点，使用短纯音刺激方法来测试非常合适，这是一个很强的测试信号，可以用来测试阻抗曲线来观察单元有什么异常，也可以使用复杂的信号来测试单元的非线性互调失真
Shannon Dickson：这就是你提到过的频段互调失真测试法么？
Siegfried Linkwitz：是的，概念是一样的，都是为了测试非线性失真，有趣的是，以前我们经常使用粉红噪声信号来进行测试，然后通过测试结果将频响曲线调平，但是这样得到的声音往往会过于明亮，这种方法也许对实验室的系统有效，但是用来调整听音室完全不对路
Shannon Dickson：能否多讲一点关于短纯音测试呢？我看到你在1980年四月份的JAES上发表的文章讨论关于这种方法在扬声器测试领域的应用，很有趣。
Siegfried Linkwitz：从实际应用的角度来讲，短纯音测试法是一种将促发的能量信号集中在较窄的频段中（正弦曲线波），这和过去的短纯音不同，过去的信号是一种矩形方波，而且跨度较大。通常我会选择1/3倍频的频段信号来进行测试，信号持续5个循环，因为这正好和我们人耳能听到的相吻合，1/3倍频信号是人耳能分辨的下限，另外，短纯音信号在很短的时间就衰减消失，短到完全可以阻止反射声对测试的影响，所以我们可以使用这种办法得到一种类似消音室测试的结果，类似TDS或者MLSSA，但是又不用花很多钱：-）
目前而言，短纯音测试有几种用途，比如说，我们可以用短纯音信号输入扬声器，然后用一个麦克风测试其最大振幅，这样会得到一个大概的频响曲线，然后，在短纯音的5个循环结束之后，扬声器不应该再有任何的输出，但是实际上，如果单元或者箱体在某个频段有能量累积，扬声器会有振铃发生，所以短纯音测试可以很有效的发现这些能量累积，目前为止，我总能把实际听感和这种短纯音测试结果相对应起来，包括那些箱体和单元的谐振参数，也可以通过这些试验反映出来。
Shannon Dickson：作为有名的Linkwitz-Rily滤波器的缔造者，对这种滤波器的特性可以详细解释一下吗？
Siegfried Linkwitz：要回答这个问题，我们要追述到20世纪70年代，那时候我刚开始研究扬声器的设计，那时候我发现很多市售的扬声器的喇叭排列各色各样，非常的随意，我很奇怪，然后我就去问一些设计者为什么那么排列单元，他们的回答是：“这样声音更好”
后来我进行了深入的研究，我发现有两个因素在当时并不为人所知，第一，当时很少人注意到面板边缘对声波的衍射作用，第二个因素更为重要，在当时很少有人了解当电流流经不同单元的音圈时所带来的相位差异，进而会影响到扬声器的极坐标辐射图（指向性不平均？），换言之，在当时，喇叭的电特性与声特性之间的关系还不是很被人所了解，电流在高音单元与中音单元流动所产生的相位差，会影响单元的排列和极坐标辐射特性。
基本上来说，大多数的单元都不是同轴排列的，所以在面板上的排列都有偏差，即声波从不同单元传递到听音者耳朵的距离也是不一样的----或者即使一样，你都需要引入一个矢量来描述和纠正不同的音圈电流或者不同的传播距离所带来的相位偏差，所以Russ.Riley和我开始了我们的研究工作，使在分频点处的相位保持一致，这就是Linkwitz-Rily滤波器的含义所在，确保你在中低音单元和高音单元得到一个一致的声学相位。
Shannon Dickson：那么分频点以外频段的相位呢？
Siegfried Linkwitz：其实如果你按照Linkwitz-Rily滤波器来设计分频点，那么在分频点以外的频段，相位关系也是一致的，这一点和传统的并广泛应用的Butterworth滤波器不同，无论是一阶，三阶还是四阶Butterworth滤波器，它总是存在一个相位偏差，换言之，高音单元和中低音单元的声学相位有一个90度的偏差，在-3db点，每一个单元都有一个0.7的振幅，然后你将两个相位差为90度的0.7矢量合成，会得到一个平直的曲线---即轴向频响曲线平直，但是，如果你稍微离轴一点，其中某一个单元的相位差就会加大，因为声波传播路径的长短差别在加大，这样你的离轴曲线就或者会出现峰或者谷。
在任何情况下，离轴响应都有可能出现最大声压，这完全是听觉可辨的，离轴曲线如果出现了峰，和房间反射相作用，那样会使音色发生很大的变化。
原理上讲，一阶分频器可以在时空的某个点上产生完美的相位一致，但是我觉得你不能只从一个点的测量结果来评判扬声器的性能，实际听音室的离轴响应曲线也是评估扬声器性能的重要标准，毕竟扬声器的扩散特性加上反射声的影响，才是你耳朵最终听到的声音，毕竟我们不是在室外或者消音室听音乐。
对理想的Linkwitz-Rily滤波器而言，轴向的合成曲线是平直的，这一点和理想的Butterworth滤波器是一样的，但是Butterworth在离轴时会有峰谷，而L-R滤波器则不会，它是平缓的衰减，而且绝对不会有超过轴向曲线的峰，Linkwitz-Rily滤波器的相交点为-6db，振幅为0.5。
有一件很重要的事就是我们谈论的滤波器不是形式上的，而是声学滤波器，它的发生形式是指声学上的，而不是物理形式，如果我们想得到一个正确的声学曲线，滤波器的物理形式不可能像书本上那么简单，无论是Linkwitz-Rily滤波器还是Butterworth滤波器都一样，不可能一个物理形式的Butterworth滤波器可以产生一个声学的Butterworth滤波器曲线，你要知道单元的原始曲线也要起作用的。 |
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发表于 2011-9-15 15:34
楼主
LS两位有点跑题。。。其实这只是一半，还有一半，慢慢更新吧
好象是黑体字.是有点粗
