技术|关于时间:超低音的时间对齐(Driver Time Alignment)

2024-06-14 11:02:39

技术|关于时间:超低音的时间对齐(Driver Time Alignment)-影音新生活

之前的It’s About Time文章介绍了时间对齐中的两个基本概念:喇叭单元和扬声器的时间对齐。现在让我们关注将超低音引入扬声器布局如何影响时间对齐。此外,我们还将介绍将多个超低音集成到系统中的不同方法,以便在更大的聆听区域内实现更一致的响应

将超低音与扬声器集成

也许您认为,您所要做的,就是像系统中所有其它扬声器一样,对超低音进行时间对齐,以补偿它们与主聆听位置(MLP)的距离。

事实上,让这些超低音与主扬声器平滑无缝地集成有点困难。扬声器设计师长时间努力工作,以确保从低音到中音的切换顺畅无失真。如果做得正确,挑战涉及驱动单元自身的特征、单元之间的物理间距以及分频器的设计。

即使在这种情况下,设计者可以控制扬声器本身的所有方面(选择驱动单元、它们的间距和分频器设计),从一个扬声器到下一个扬声器很难实现无缝切换。想象一下,如果设计师不知道将使用何种超低音以及将超低音放置在哪里,这会困难得多。这就是超低音与主扬声器集成时的情况。

室内声学和超低音

似乎这还不够,在一般大小的住宅空间中,室内声学决定了超低音的性能。与“低音是全向的,所以您可以将超低音放在任何地方”的看法相反,超低音的放置位置,实际上对于最大限度地发挥其性能至关重要

部分原因是低频的波长与房间尺寸不匹配,因此声音在两面墙之间的反射会加强或抵消特定频率。这些频率要么被房间本身“放大”,要么被房间本身在很大程度上抵消,从而导致低音不均匀,而这与扬声器本身关系不大。

这些差异并不微妙:房间本身引起的响应变化从最小到最大频率可能相差20dB或更多。20dB的变化听起来大约是原来的4倍,通常需要放大器提供100倍的功率,但在这种情况下,是房间本身造成了差异。

这些变化取决于房间尺寸,这就是为什么房间在相同频率下不会以相同的方式做出反应。它们被称为“房间模式”

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体验房间模式

如果您想向自己证明,这对您的系统在低频下的性能具有真实而显著的影响,请尝试这个简单的实验。

1. 将一个超低音放在房间一角,播放正弦波测试音。为简单起见,只需使用一个超低音。如果您有多个超低音,请暂时关闭其他超低音。

2. 播放40~80Hz之间某个频率的纯音(简单正弦波)。任何频率都可以,我们只是在寻找一个适合超低音频率范围内的频率。

3. 从房间的一角开始,慢慢沿着房间的长边走,注意测试音调有多大,它的变化会比大多数人想象的要大得多。

4. 重复同样的慢速行走,与上一条路径呈90°,而不是沿着它行走。同样,情况会发生很大变化。

用几个不同频率的低音信号重复这些简单步骤,以更好地展示您的系统如何受到房间尺寸、.超低音在房间内的位置、听众在房间内的位置这三者间的影响

如果您想要更戏剧性的结果,请测量房间的长度,然后用音速除以该测量值。音速为每秒343米,例如,343米/秒除以7米长的房间,得出的频率为49Hz,这意味着49Hz的声波将完美地适合7米长的房间

用与房间长度或宽度相对应的频率重复上述步骤1~4。您会发现房间中有些地方声音很大,而其他地方声音几乎完全消失

多个超低音的放置和校准

您可能听说过,多个超低音可以产生更平滑、更准确的低音。正如我们刚刚看到的,房间本身会极大地(且不同地)改变即使是“完美”超低音的频率响应,具体取决于它和听众在房间中的位置。

您可以这样来思考使用多个超低音的想法:由于房间在响应曲线中引入了山丘和山谷,因此使用多个超低音并正确放置它们且进行时间对齐,可以使一个超低音的“山丘和山谷”被另一个超低音的“山谷和山丘”所缓解,从而在房间的更多区域产生更一致的低音(其实还有更多需要探讨的内容,但您应该明白我的意思)。

关于配置和校准超低音的“最佳”方法,有几种不同的观点。在Altitude中,我们旨在支持所有这些方法,并通过我们独特的WaveForming 技术(本文将进一步介绍)实现更多支持。

如何全面优化房间的低频效果,这超出了本文的讨论范围

但是,现在我希望您明白,通过仔细放置和校准多个超低音,您可以在房间中创造出更平滑、更一致的低音。

让我们了解一下众所周知的手动时间对齐技术。

超低音阵列对齐技术

实现平滑、有冲击力低音的一种方法涉及多步骤过程,首先优化超低音之间的协作方式,然后优化整个超低音阵列与系统其余部分的集成方式。

1. 首先将4个超低音放置在房间的4个角落,或放置在相对墙壁的1/4和3/4点。这两种布置方式在大多数房间中效果都很好。它们将被称为超低音1、2、3和4,只要保持一致,任何顺序都可以。

2. 使用REW或类似的声学测量工具,分别测量Sub 1和Sub 2的响应。然后测量Sub1+Sub 2(一起演奏)的响应。

3. 理想情况下,Sub 1+2曲线在所有相关频率上应至少比Sub 1或Sub 2稍微响亮一些(2dB 左右)。在大多数情况下,情况并非如此,因为两个超低音在某些频率上会相互加强(好),但在其他频率上会相互抵消(坏)。在此阶段,不要担心平坦响应,只需关注组合响应是否大于单个响应曲线。

4. 尝试向其中一个超低音添加少量延迟,直到组合响应至少比范围内的单个曲线大一点(例如从20~80Hz)。

5. 一旦Subs 1+2经过优化,能够以这种方式很好地协同工作,就将它们视为单个超低音,并对Sub 3重复步骤2~4。

6. 一旦Sub 1+2+3在整个范围内协同工作良好,就对Sub 4重复该过程

7. 一旦所有超低音组合在一起,在所有相关频率上持续产生更多低音,而不是单独产生,则将所有4个超低音视为一个超低音阵列(现在它们就是这样)。现在,您可以将它们均衡到房间中整个座位区所需的响应

最后一步可以通过PEQ手动完成,也可以通过房间校正软件自动完成(Altitude支持任一方法,也可以同时使用两者。)

Altitude的另一个功能是脉冲测试信号,它可用于微调超低音和主扬声器之间的时间对齐。

这一点很重要,因为从本质上讲,低频的时间对齐更加困难。理论上,低频比中频和高频速度更慢。毕竟,50Hz的单个正弦波会持续整整20毫秒,而5000Hz的相同单个波仅存在0.2 毫秒

脉冲信号重复一个极短的正脉冲,刺激所有选定的扬声器。

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在此示例中,我们将脉冲应用于中置和LFE。经过一些练习,可以相对轻松地微调超低音与系统中最重要的扬声器(主扬声器)的时间对齐。

当通过这些扬声器聆听脉冲信号时,您希望将脉冲的高频部分“集中”在来自超低音的低频“砰砰”声中

如果主扬声器稍微领先于超低音,那么脉冲信号听起来音调就会下降(也就是说,超低音的输出会落后于主扬声器一点点);相反,如果脉冲听起来音调上升,那么超低音就会领先于主扬声器,需要稍微延迟一下。

对于那些更注重视觉的人来说,您听到的点击声可能会“倾向于”这个或那个方向,如下所示。

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将脉冲的高频部分集中在低频部分内

我们之所以看到(和听到)类似钟形曲线的现象,是因为低频对脉冲的响应比高音慢。它们在较低频率下完成一个完整周期所需的时间比在较高频率下更长。

请注意,有许多不同的方法可以最大限度地提高“小”房间(即家庭房间,而不是大型音乐会场地)的低频性能。超低音之间的对齐和脉冲对齐技术只是声音的一个小方面,如果操作正确,可以大大增强低音的冲击力。

人们需要遵循这样的过程,这一事实说明了房间在这些频率下的声学效果所带来的一些挑战

值得庆幸的是,在集中研究这一挑战之后,我们现在有了更好、更高效、更简单的解决方案

介绍WaveForming

WaveForming专利技术的引入,极大地改变了人们理解低频再现的方式。

如果您已经读到这里,您现在就会明白,房间中超低音的摆放位置与超低音如何与主扬声器对齐一样重要

WaveForming被设计为一个整体解决方案,结合了推荐的超低音放置和先进的时间/频率处理。这真正使Trinnov在竞争中脱颖而出,并通过简化的自动校准过程,提高了性能和可预测性

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一个可能的超低音放置位置,以利用WaveForming

WaveForming 的另一个根本区别是,它不是让多个超低音在某些频率上相互对抗,以实现更平滑的低频响应,而是驱动房间中的多个超低音,使它们作为单个“智能”超低音共同贡献于同一目标

在时间对齐方面,WaveForming执行多步计算以有效地:

1. 对每个超低音阵列内的超低音进行时间对齐,WaveForming需要前置和后置超低音阵列;

(1)确保来自屏幕的波前一致,并以最佳方式传播到房间后部

(2)根据房间特点优化低频传播,使用与房间匹配的低频导向,避免对地板、天花板和侧壁产生过度反射(解决问题,而非减轻其影响)

(3)确保后超低音的时间也对齐

2. 将前后阵列进行时间对齐,以确保超低音的后阵列及时“捕捉”波前以消除剩余的反射。

这是WaveForming功能的简化解释,但我可以补充一点,除了上述内容之外,这种时间对齐也依赖于频率

关键要点

本文的主要思想是,您可以通过精心放置和校准多个超低音在房间中创造更平滑、更一致的低频

房间声学和尺寸对超低音的性能有很大影响,以至于两面墙壁之间的声音反射会增强或抵消特定频率。

拥有多个超低音并将它们放置在正确的位置且进行时间对齐,可以使一个超低音被另一个超低音所减弱,从而在房间的更多区域产生更一致的低音

我们相信,对所有超低音进行时间校准是正确的开始,但诸如WaveForming之类的更新、更先进的方法代表着重大突破,通过智能分析和算法实现了手动无法实现的结果

※ 本文原载自Trinnov官方博客。

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