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易科国际技术贴!大型PA系统中的次低频时间线对齐

gecimao 发表于 2019-04-30 04:08 | 查看: | 回复:

  通常来说,我们需要根据两组扬声器之间的距离差来确定延时量,但是情况并不总是如此。在分频点频段的相位会受到滤波器的影响,所以延时量的应用并不总是仅仅根据距离决定。

  本文简要的描述了如何在这种系统架构下实现正确的时间线对齐。首先,我们会探讨较小规模的系统在无响室内的情况;然后会将时间线对齐的流程应用于大型PA系统,并对系统进行测量验证。

  一个墙面、天花和地板都满布吸声体的无响室可以让我们进行一些“干净”的测量,对系统的相位响应进行记录。无响室的体积是400 m3,在200 Hz以上的频段混响时间是0.2s。

  我们需要一个基于快速傅里叶变换算法(FFT)设计的测量系统来获取振幅和相位响应。我们选择了一些小型扬声器作为音源,这些扬声器将会用于模拟大型PA系统的小型化扬声器系统。

  小型化系统可以使我们了解一个真实的系统在实际应用当中的表现如何。对小型化系统的测量永远不能替代在实际应用场合进行的测量,但可以帮助我们在真实环境中进行最终的系统搭建之前提供很多信息。这些在实验室获得知识会为我们在真实环境当中的日常工作提供极大的帮助。

  首先我们会建立一个由2只小型扬声器构成的小型系统。第1只扬声器用于模拟次低频扬声器(使用外置的分频设备限制其工作频段)并将其放置在测量平台的基础平面上。第2只扬声器会用于模拟中高频扬声器并被放置于第1只扬声器上方,此外两只扬声器的物理位置会有轻微的差异。通过这种方式使两只扬声器处于时间线非对齐状态,如同一个包含吊装中高频扬声器和地面堆叠次低频扬声器的大型PA系统。

  通过对这个小型化系统的测量并采用延时校正的方式,我们可以避免由于两只扬声器同时播放同一音源信号时出现的干涉现象。

  将第1只扬声器(次低频)和第2只扬声器(中高频)的测量结果在同一个窗口中显示。当我们将两只扬声器的相位和振幅曲线进行对比时会发现,在两只扬声器工作频段重叠的部分(200 300 Hz)存在相位差。

  通过增加或减少次低频扬声器的延时,使两只扬声器在工作频段的重叠部分(200 300 Hz)的相位曲线重合。

  最后我们将未对齐时的曲线与对齐后的曲线进行对比,经过时间线对齐校正的频响曲线更加平坦。

  我们再次对前述扬声器系统进行测量,对比两个声源的相位和振幅曲线 Hz)出现相位差。

  在次低频馈入信号链中增加或减少延时,使两个声源在分频点(270 Hz)的相位曲线重叠。

  在这个示例当中,改善情况不像前一个示例中那么明显。但在两个示例当中都显示出经过时间对齐处理的系统拥有更好的响应特性。

  实地测量的系统包括1个由4只扬声器组成的阵列,1个次低频扬声器摆放在主扬声器阵列下方。

  对系统的初始测量结果被保存下来,并根据观察结果进行相位校正(和在实验室内使用相同的方法)。校正结果非常明显,当系统的时间线实现对齐之后,我们得到了非常平坦的频响曲线。

  实地测量的结果与在实验室对小型系统进行测量的结果有一些差异。实地测量时会出现一些不规则的相位响应曲线,这是由于在某些频率连贯性缺失导致的。

  对于类似线性阵列扬声器系统的PA系统进行正确的时间线对齐对于系统性能的优化来说非常重要。在与次低频扬声器配合使用时,相位偏移可能会在分频点区域导致明显的不良影响。在无响室内对小型系统进行测量是为了在实地测量之前预测系统的行为表现特征。次低频时间线对齐的最佳方式是使用相位测量工具。相位偏差经过校正的系统响应特性会得到明显的改善。

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