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干貨放送 | 說說超低音

Time:2020-12-26
超低音 ( SUBLOW / SUBWOOFER ) 
     是一個影響人們心理上的感受,驅使腦部產生的化學變化去接受這能量,從耳朵能聽到的,身體皮膚真正感受的,那種感覺并不是每天24小時都在接收的。在聲響心理學上,有人鉆研啞音域部份,應用在人類方面有很多的結果,例如有實驗者在一部平常無什么特別的笑話影片里,不定時的加入聆聽不到的低頻率,在過程中不告知觀片的人,不久即有人感覺不安全,有人會自行提早離去,有人不舒服之類的狀況出現。啞音的頻率很低,也許 40 ~ 20 Hz 或是更低,那絕對是人們聽不到的,但是身心在其內會逼出人類危機意識的潛能,這是因為這種感覺對于人類而言是很陌生的,又頻率愈低,就沒有所謂方向性的問題,當一個人掌握不到那環境事情焦點時,所謂的第六感危機意識即刻出現在生理及心里反應上。
 
     就人類的生理反應,這是很有趣的,各位在電影院觀看一部星際片的時候,大戰艦出現時都會有低頻混蕩在環境里,以營造視覺進入腦中樞的不足氣氛,這些氣氛的頻率大致上在 80 Hz 以下,能量的延展下去一直到喇叭單體對頻率的截止點。那么就一個音樂現場聲音支持系統內,在既有的可感覺、體會得到的低頻音頻里,我們將其低頻音域增強時,它會加強氣氛的營造。運用在音樂上,超低音是何等的重要!
 
     一般的系統操作者大多不清楚或不善用超低音的應用方法,也就是說 SUBLOW 的使用技術,因為市場應用的原因,往往只要一般通用的喇叭音箱就可以進行現場廣播的租賃工程,而從事的工作人員并無法常態的接觸超低音來使用,所以體會不到超低音箱子在現場真正的意義。
 
     對于 80Hz 以下的系統,它們大致上有分為兩種結構 :一為合并式 ( 一體整合式 ) 的低音系統,一為分離式的低音系統。
 
     所不同的地方是前者無法單獨由混音平臺上調整低頻音域的電平或是訊號源,后者的系統是使用可調整指數較高的聲音架構。當初當系統在市場上被區分出來后,整體合并式的低音系統往往被規類于低階系統,這很冤枉,合并式的低音系統并非不好,制造商在出場時把應有的標準與匹配組合好之后就開始了販賣的行為,各位都清楚,一種東西是可以有千百種的使用方法,所以呢,當設備的使用方式超出原設計者的初衷時,當然會被人誤解為劣品。
 
     自然的,在系統要求投資經濟,或是簡單的音樂播放,夜總會小型工程等,以合并式的結構即可滿足要求。當然有人會問這兩種結構運用在 Live Tour 上,到底有何不同之處?
 
     我們簡單的舉一個應用來說明,以一個 Vocal 麥克風收音進入 Console 后,在你不去調整 Channel 上的 EQ. 時,即便人的聲音無法延伸到 100 Hz 以下,但是麥克風它會,這種非刻意的噴麥、風聲、現場噪音等,所產生的過多低頻能量,它會完全的顯現在你的低音喇叭上來增加單體、擴大器的負擔,尤其是當這些聲音能量都是你不要的。你可以 Low cut ,當然你可以pass 這 70 ~ 90 甚至于 100 Hz 以下的低頻反應在你的 Vocal 麥克風信道上,但實際上合并的低音系統,為了要滿足低頻在現場的布滿值,增加其低頻能量是全部而不是局部,所以還是會有些不需要低頻色彩的樂器通道被影響,這前后的被一些莫須有的低頻泛音工作著,是很不科學與浪費能量的。又舞臺上的 Vocal 麥克風并非只有一支,然后整體音效加總完成后,你會發現尚有過多的一些低頻泛音,通常就有人會去減少 House 的低頻 EQ,或衰減 Vocal channel 上的低音來平衡現場聽覺的平衡值,各位,這兩個動作都已犧牲掉從前級輸出訊號的忠實度,就現場而言,是犧牲掉別的樂器的音頻空間。大半的人沒有去體會現場聲響內容的原因是平常一般人并沒有常常接受較大于嘴巴所發出來的音壓,僅偶而接觸到大音壓的聆聽環境,首先的感覺都只有大聲的印象,那要來區別音場等化的能力明白度,并沒有這樣的理性能力。
 

這是一般簡單合并式的喇叭系統,分音器是直接用低音喇叭里的被動式分音網絡。
 

這是也是一般合并式的喇叭系統,分音器直分出各音域。
 
     分離式 / 獨立式
     分離式的低頻系統就是改善了上述的問題,它讓整個系統活化起來,給操作者很多的使用空間的選擇性,我們分析它的組織可以看出在主喇叭透過分音器所出來的頻率截止點不會一直延伸下去,它可能會變成 ( 例 : X Hz ~ 60 or 40 Hz ),Sub low 的頻率則是 110 or 100 ~ 80 Hz 以下 ,這技術上是當你系統上有增加超低音的部份時,主喇叭的低頻延伸點勿須那么的低,如此可以減少時間 / 距離的抵消系數值,這個問題待會我會慢慢解釋。
 

這是典型分離式的喇叭系統,低音分音器與主喇叭的分音器是分開來的。
也因此必須多使用一臺分音器。
 

這也是典型分離式的喇叭系統,低音分音器與主喇叭的分音器是分開來的。
也可以單獨調整低音部份的任何數據,不過只須同一臺分音器。
此種電子分音器是目前的主流,
 
     那么這超低音箱子的內容要放送什么訊號在里面?我們在這里提供一份各項樂器的頻率響應譜表,這是普遍家家所流通的頻表,以現場音樂演出內容的聲音系統,大多會將聲音訊號加入低頻系統的有 :
     Kick Drum
     Bass ( 依現場狀況而定 )
     Electronic Loop
     CD DAT Line source
     Any synths. ( 依現場狀況而定 )
     F / Tom ( 依現場狀況而定 )
     還有臨時性質的音樂內容要營造氣氛的,
 
     簡單的說明一下,你可以注意到它是可以選擇的,這樣的過程可以增加音場的豐富感,然后利用 Console上的任一組單獨的輸出來取決任一樂器的低頻氣忿多寡,如此才不會某些聲音的低頻不足或過多,例如一個大鼓的低頻能量與一臺琴鍵樂器的低頻電平值一定是不一樣的,有深度的調音員都很清楚在調整好整體音場后,低頻泛音的平衡調整也是過程之一的。
 
     上述的聲音系統,有時候與懸吊起來,帶有超低音域的主喇叭系統是不一樣的解釋,因為有的喇叭系統在懸吊起來時,對于在空中的超低因箱子是采用合并式的分頻系統,這個原因是因為喇叭系統懸吊起來之后,對于沒有第三介質的依附的低頻,頻響曲線是急遽下滑的,所以為求聲音能量自然衰退,系統會增加超低音來補償這樣的損失。
 

各式樂器的頻域延伸范圍與鋼琴頻譜對照
 
     時間 / 位置對低音的影響
     當我們在操作一個小型場子,其中加上一支低音喇叭時,它會對聲音響度美化與減輕中高音的負擔,它會使系統更安全的,這是因為原先若沒有超低音域時,你的主喇叭也必須負擔那些頻率,如此主喇叭的放大器就須要消耗那些頻率能量,( 所有的音頻設備要反應20Hz~20KHz的頻域是很簡單的 ),更當你的主喇叭是屬于 12” 的低音單元時,它跟本反應不了這些低頻域,造成浪費與折損,你也只有衰減音場的均衡器來修正此一問題。
 
     當系統加上超低音后,藉由分音器來區分音域,整個音場的能量與有效值就大大的提升。這些解釋就是當你攜帶2 ~ 8支那種12”, 15”兩音路 / 全音域的小喇叭做場子時,別認為那是小案子小場地而忽略掉超低音部份,你反而更要將這個低音系統加上去,即便是一支超低音!它所得到的功效是大于你辛苦搬運它上車到運輸過程的。
 
     低音喇叭的音箱結構有那么一些不同,通常各位都會看到正面式或反射式的文森低頻效應等,每個結構原理優缺都各有其設計的擁護者,圖示 A,一只低音喇叭放置在平面上,假如以 0 dB 為依據,圖 B,會增加 3 dB,圖 C,會再增加一倍,依圖示你可以看出低音喇叭擺設所增加的能量說明。
 
     但實際上這些能量的增加在依現場環境而言,有的是加分的,有時卻是一個很大的駐波繞射干擾問題。
 
     超低音無論其為正面或是反射的,當你垂直的迭高或水平的排列,數量多寡會決定你現場音壓增加的多寡,能量指向性也會跟著提高。同時間藉由音壓儀表或是頻譜分析儀,你可以修整擺設的角度、位置、距離、時間等,它會在既有的功率能量里,再幫你提升出能量,但是后者的過程往往是大家所忽略掉的,尤其是時間差的問題。同系列的箱子與單體垂直的迭高或水平的排列,你觀察一下,它們單體線圈軸心 ( axis ) 彼此都是等距在前后左右,因此你的排列方式即會決定今天的低頻效果。一只低音就是一只,兩只、四只、八只.的 SUBWOOFER音箱組合也是一只喇叭的意思,只不過在擺設的過程若將箱子與箱子間的距離改變一下就會有些問題出現,我們現在就慢慢的來剖析這些聲音物理現像。
 

各超低音喇叭一般的簡圖
 
     依圖示來說明,一支超低音喇叭放置在舞臺任一邊,除了它本身往前所放射出來的低頻能量外,在其擺置的周圍以軸心垂直水平向后 180° ( 左 90° & 右 90° ),低頻也會散布在這喇叭箱位置的左、右、后方,頻率愈低的就愈多,那種不清楚的泛音感覺,我們稱它為 :room colouration ( 房間色彩 )
 

圖 A 超低音喇叭位置
 

圖 B 超低音喇叭位置
 

圖 C 超低音喇叭位置
 

這是超低音喇叭俯視圖,觀看其內部的排列,當多支的排列時,每支單體的距離組合起來時,即會有數組的物理出現
 

多支超低音喇叭組合后,觀理想的物理特性應該像是一支喇叭,這是水平的擺法,垂直的堆棧也是一樣的意思
 
     room colouration 這個詞句咱們在前幾篇的文章就有提到它的感覺,這種效果它會布滿在它能量所及的范圍,然后各位會問它倒底是什么聲音或怎么體會?這么說好了,500 cc 的杯子里加滿原汁的柳橙汁,另外 500cc 的杯子加滿 499cc 的水及1cc 的柳橙原汁,那這 500cc 的容積就是低音含蓋范圍,500cc 原汁的就是你走近低音喇叭軸心中央的最有效散射點聆聽,另一杯就是聆聽位置在軸心旁的地點或是較遠處,或喇叭背后,( 這較遠處并不是要很遠,依聽覺的感受,對著喇叭軸心點,無論你向前延伸或是左右遠離,意亦或是在后方,在一個臨界距離的位置你會感覺到那直接能量與房間色彩的交錯點,這個效應,當然的喇叭數量愈少開始發生的距離就愈短,另外環境、溫度也會影響到這個問題。
 
     波長 = 音速* / 頻率
     ( *代表著會隨溫度等因素有所不同 )
 
     你把任一頻率導入式子里就不難發現愈低的頻率波長值愈大,這就是為何環繞在舞臺前緣及喇叭的本身左、右、后的泛音頻 ( apron of room colouration ) 會比較多了。依圖示 D, 四只喇叭垂直迭起時,能量將從既有的音壓增加 + 12 dB。而由于其為垂直擺法,所產生的聲音物里特性將會是提高水平方向的能量指向性,相對的即把喇叭堆埵起來后,其充斥喇叭左右兩邊房間色彩泛頻的能量集中起來,進而產生了方向性的凝聚,也因此其水平面的能量指向值多過垂直面。
 

超低音喇叭數組的排法,依理想物理的增益,它應該會有如圖示的說明
 
     四只喇叭水平排列 ( 無角度的 ) 時,同樣的能量將從既有的音壓增加 + 12 dB。那么其物理效應就與上述的顛倒。接下來就貪心一些了,當然的也是大家的理想組合,甚至更多!成倍數的喇叭數量將得到 + 24 dB,的音壓外,在水平與垂直的 room colouration 將會縮小,別懷疑,它不可能消失的。
 
     數量愈多的定規擺設,將會增加有效能量直接輸出的形成。那它的有效值當然大于這 room colouration,( 一支音箱有氣氛產生,倍數音箱的增加即有強及有力的振幅含蓋角出現 )。各位看到的圖例全都是緊密的排列法,如何知道自己的低音喇叭組合是俱有倍能的優勢,如果是屬雙低音單體的格局,請在并排第二支時,拿尺來量一下,是否每只單體的間距都一樣,請記住,垂直與水平都要量一下即可了解到廠商們在設計上的組合考慮。同尺寸的間距將使低頻能量增加,不同間距的雖然不加分,卻會在任一頻率與當下不同的間距上,產生一個不等音波的Alley ( 凹陷 )。
 
     我們將 room colouration 比喻一次,會產生這些效應就是環境四周的反射、喇叭數量彼此發出聲音到聆聽者位置的不同距離時間、舞臺左右邊的音箱擺設位置不對襯、音箱與音箱間的角度溝過大、低頻輸出所須含蓋的現場聆聽范圍太大等,都會讓這現象產生。
 
     又因為這直接音永遠是大于所產生出來的多次泛音,就聆聽位置的不同,即會有不同的時間差,相對的大大小小的聲波抵消就會與直接音包含在一起布滿在現場的表演聆聽區里面。這樣的物理泛音是不會消失的,只是大小的影響值而已,往往一個龐大的低頻能量建立后,其中有部份是被折損掉了!這是很可惜的。在圖示里的幾個英文字義,它們的解釋是這樣子的:
 
     Wide ( 寬廣的 ):
     喇叭的能量輸指向出是沒有含蓋角的,這 apron of room colouration 比值比較高,就是當你為了要讓超低音的有效能量增加時,在你從 console 增加訊號電平給它的同時,apron of room colouration 也跟著增加充斥在喇叭左右后方,等于說這些效應都超過180°了。原因呢?就是在一個現場里,所使用的低音喇叭數量不足含蓋現場,或現場空間清析度不良而至。
 
     Narrow ( 狹窄的 ):
     由于增加了喇叭數量,物理上倍增有效能量產生,使得有效指向值增加,這樣的效應會使那些超越 180。的 apron of room colouration 角度變小,因為倍增喇叭數量之故,低頻輸出能量足夠使用。
 
     一般的慣例:
     * 大型的低音堆埵數組,將會有更多有效的能量往前或往側指向性形成,而指向性往前或往側是依音箱的堆放方式而定。
 
     音說說超低音 ( 第二篇 )
 
     一只低音喇叭因物理特性,在沒有所謂無限障板的條件下,能量依軸心方向散射(繞射)外,在其音箱后方( 超出 180° ),其頻率會散漫在其中。而這些充斥頻域的高低將依制造商所設計出來喇叭的的容積、寬深度、單體特性而定!前些篇我們有提過的,現今沒有那么大支的喇叭單體可以單獨得到超大能量,因此就須組合起,那么光在堆砌這些箱子時,其電氣聲學物理規矩就有無數的結論,以單純的一項就是那要擺放喇叭位置的結構或接觸面,它必須是扎實的沒反彈性的,接觸面可以標準的提供不變形的堆棧與排列。然后安全要求很高,組合同型的喇叭來產生大能量的過程里,我們就要注意這些箱子彼此間的呎吋、角度,有的使用方式為求含蓋面大,會把超低音的排列呈有角度或是有間隔與彎曲狀,這樣并不會得到很好的加分結果,但也并不是不可行,只是我們要清楚的是箱子間的角度會影響輸出波瓣的多寡,深或淺,即使你得到較寬的含蓋面,卻也讓音場得到類似五花辮的低頻含蓋大大提升。什么是五花辮?我們看一下圖例以及下面的一些計算式子:
 
     式子來源:英國 MARTIN-AUDIO 喇叭課程內容。
     Main coverage angle = 2 x arcsin ( 0.61 x λ / N x d )
     這個 Main coverage angle 就是從喇叭軸心算起在其左右兩邊的含蓋角度角度。
     0.61 的導入值是喇叭單體在音箱與音箱間,任一頻率角度的負值。
     arc sin = 箱子與箱子間的彎角距。 
     λ = 音速 / 頻率的值。
     N = 低音喇叭的數量。
     d = 任兩支喇叭單體軸心間的距離。

圖 A

     圖示 A,是一組低音喇叭所散發出來的低頻能量,各位先別管什么頻率,左邊它是一個常使用的組態,四支低音喇叭組合,水平或垂直各位就依上圖例來了解,此圖例則是在告訴我們,當少量的低音采用垂直或是水平的排列組合,它除了產生有效的指向能量外,在其軸心垂直水平向后180°( 左90° & 右90° ),同樣的也會有泛音的能量產生,那么這些繞射泛頻里某一些頻點可能會因為現場是室內的建筑,舞臺上樂器或直接音產生的,或PA喇叭低音反射所產生的任一頻點,就有可能將這某一頻點給予共振出來,造成低頻回授的潛在因素,當然它們也是可以掌握的。
 
     右方則是大型的低音數組組合,高優沃的指向能量產生,大大消弭掉180° 后的能量,但也不見得干凈就是加分的,這會使用舞臺上的低頻氣氛不足,另外我們要清楚的是這圖例僅是一個單一頻率,如果它是一個 20 ~ 160 Hz 噪音產生器時,那圖形就不會像圖例那么好看,因為每一個頻率的波長都不一樣,組合在一起就有不同的波辮,因此清楚一點,就是以上面的式子去求任一頻率,喇叭數量愈多,調整的角度愈少,那么所求出來的角度響值就愈小。
 

圖 B

圖 B,是一般場子喇叭的擺設的正視略圖
     超低音喇叭抵消 ( Subwoofer Cancellation )我們經常會被問到有關超低音喇叭抵消 ( Subwoofer Cancellation ) 的問題,尤其特別的是在外場的應用上。有時歸咎一個特定超低頻域點無法抑制其共振的問題,使操作人員受到責難,在某些聽眾區表現的不是很好。這強調出問題是堆垛位于在舞臺的每一個側面的超低音喇叭之間的相互作用。只要我們有讓揚聲器位于在舞臺兩個側邊,假設它們是放送著相同的訊號時,在它們之間就永遠是會有干擾的問題。在上面文章的說明主要就是訴諸一個事情,當一堆喇叭組合起來時,那些箱子與箱子
之間的距離數據就會讓低頻音場有所影響。

圖 C

     圖 C 是俯視圖,超低音喇叭發出 100 Hz 的能量散布圖,音箱彼此之間是很理想緊密堆棧。在黃色區域一直到淡藍之間的距離,大約是 147 dB ~117 dB 的差別,你可以看出這 100 Hz 的低音散布圖沒有花瓣出現,因此當聆聽者身在其中時,取其任一角落都會得到很勻稱的聆聽質量。不過你發現到如果把這散布圖的圓軸畫出,180° 依然擁有 apron of room colouration。
 
     圖 C是低頻能量散布略圖 ( in 100 Hz )
     彩色圖片數據來自于 Joe Brusi 先生的資料 www.brusi.com,喇叭是我補充畫上去說明的。
 
     當舞臺另一邊的低音喇叭也打開時,若聆聽者不是站在正中央平均點的位置,而是偏左或偏右,那就會有下面圖例的聆聽現象,就如同在插圖 D上所看見的那樣,當聆聽者對兩方的距離是相同時,從那兩方所發出的聲音就同時到達聆聽者。如果聆聽者是接近到一邊并與另一邊距離較遠,則近的一邊的聲音就比遠的聲音先到達聆聽者。這就是時間到達的差異所產生出的類似
梳形濾波效應 ( Comb Filtering Effects )。

圖 D - 1
 

圖 D - 2
 

圖 D - 3
 
圖示 D – 1 聆聽者位于左聲道的近軸心處,相對的他也聽到右邊的那個頻率,唯不同之處是因距離的關系而有時間差的問題出現。圖示 D – 2 這樣的現像有如一只發音體置于單面墻的位置,在現場各位如有面對到類似的音場環境,就應該盡量克服避免這樣的放置低音喇叭。圖示 D – 3 里面的小a 就是聆聽若處于兩堆埵物的中央,那得到的音壓將是倍增的!不幸的是聆聽者若是恰巧處于倍時間差的位置,那剛好是任一頻率的抵消點。
 

圖 D - 4
 
     圖 D-4 是一個梳形濾波效應 ( Comb Filtering Effects ) 的解釋圖,波辮間凹陷的谷辮就是時間差所造成的。在時間到達的差別上導引致兩個訊號之間的相位差在180度時,就處于所在的頻率狀態下就發生出現了絕對抵消,但是實際的現場應用不會是論點上那樣,因為真正現場喇叭所放射出來是音樂電平。它的內容有樂器變化的升降滑音、有立體模式的效果聲頻等等,那這梳形濾波的可聆聽值就是這些隨時間、頻率改變、發音點等去作用。
 
     就這些最低的影響值而言,對于那些瞬息萬變的頻率,若非恒頻恒源,現場可聽到的聲音能量還是大于這些折損的能量,即使其內容包含了這些潛在的梳形效應現象。很多人以為使用圖形均衡器或參數調整就能消弭這個效應,其實并不能修正由梳形濾波所造成的問題,這是因為在這些凹陷抵消的最下方位置是一個完全的能量抵消。影響這個絕對值是當兩個訊號電平值是比另一個大很多時,那么影響的效果將是會減少并不是解除,所以用什么 EQ 去調整如何如何是不會消除梳形濾波效應的,我們再進一步解釋,假如有一個音樂訊號發出在左右主喇叭上,聆聽者位于中央點,那么這位聆聽者是標準點,不過前方左右兩點的喇叭位置有無偏差?
 
     這樣的位置精準就是梳形濾波效應影響值產生的大小,有人會說,那么某一邊的音量大些時,梳形濾波效應也會隨著減少,或者是我們簡單的透過延遲設備來調整某一邊的時間補償到達同步,梳形濾波效應就會被排除掉,實際上若是只針對前一位聆聽者的位置消弭,那是可行的,不過就中心線位置以外的,都還有其它的聆聽者,嚴格講,每一位聽眾在現場所在的位置就是一個不同的時間差,對于某些頻點也就會有不同梳形濾波效應定義值。他們之間是有不同的延遲,這意思是對每一位聆聽者位置來延遲一個喇叭堆垛點或懸吊點,只不過改變了聆聽者這個 Sweet Spot ( 最佳聆聽位置 ),但在其它的地方還是一樣的問題存在。
 
     沒錯,對于頻率而言,在一個演出現場,能量折損這個問題是一直存在的,我們可以發現物理現象,即一個立體的音相,就是時間上的變換,效果器之類的美化,不就是時間相位的技巧嗎?
 
     那么這樣子實際在聆聽上,也并沒有非常的嚴重不可聽,反而利用其不同的時間來形成應用。
 
     在現場所架設的聲音系統,因為這些音樂電平的變動,在任一點位置就會有不同的頻率凹陷,或寬或窄,各頻率不同。以主喇叭來說,左右聲道的音樂電平散發出來的頻率,并不是像那恒頻率一個個的遍布在不同的這些抵消區域,然后排列這些凹陷供你觀看分析圖表,那些音樂頻率發生此效應是非常小的,又左耳和右耳并不會在當下參與分享到這些效應點,左右耳對發音點與距離所產生的效應,所聽到時在腦中樞辨別也有時間差的,也因此抵消的現象,聆聽上并不像數據上所感受到的不足。以恒源恒頻而言,也許某一位聆聽者的位置剛巧是凹陷,另一個聆聽位置也許是優沃的能量。
 
     問題來了,就超低音喇叭,在低頻音域里,一個梳形濾波效應情況就變成是一個問題。從上述所提供的式子就可以了解頻率愈低,波長就愈寬,可被辨別出來的。我們算一下 80Hz 的波長,波長 = 音速* / 頻率80 Hz 的波長大約是 4 公尺,這范圍是龐大的,有凹陷的位置方向自然就是寬的廣大的,聆聽者變換到可聆聽點的距離變大了,所以折損就容易被聆聽出來,這是因為超低音喇叭幾乎是全指向的散布在現場的。以 120 Hz 來說,在這個兩邊超低音喇叭的覆蓋內,整個聽眾區,無論是什么類型的,直接正面輻射式的、曲式號角型反射式的 ( folded horn ),或者廠牌的各種類型的超低音喇叭,都無濟于事的無可避免的都會遭受到干擾的影響。結果就是所謂的 Power Alley,你可以說成是低頻能量凹陷,或是直接念這英文即可,請看圖例,
這就是現場所謂五花瓣的能量分布意示:

圖 E彩色圖片數據來自于 Joe Brusi 先生的資料 www.brusi.com,喇叭是我補充畫上去說明的
 
     圖 E 就是兩聲道的組合后所產生的頻率抵消的分析圖,利用電子聲學仿真來顯露這個現象。各位若是了解EASE軟件,這些現場仿真能量折損數據,自然就很容易建立出來了,在此也很感謝網絡上Joe Brusi 先生 的貼圖數據,讓我有現成的圖檔解釋,因為一般的EASE擬算只到100 Hz頻段,Joe Brusi的EASE是有Speaker Base LAB能力,解說圖例有擬算到100Hz以下,藉由他的圖例來說明凹陷的內容,可以讓我們更清楚現場低音含蓋發生什么事。
 
     上圖 C 第一個覆蓋的圖表對應到 100 Hz。我們僅打開一邊的超低音喇叭,圖E則是兩邊低音喇叭打開時在 100 Hz 恒頻恒源的 Power Alley 情形,有五個花瓣狀,這些就是模擬下,最大音壓位置 ( 紅色區 ),以及折損漸層的位置 ( 水藍色 ),意思即是我們若是位于水藍色的位置聆聽現場,那么 100 Hz 將不會是理想的能量表現。
 

圖 F左右喇叭全開 80Hz的能量分布與折損。此圖片來自于Joe Brusi 先生的資料 www.brusi.com
 

圖 G左右喇叭全開 60Hz的能量分布與折損。 此圖片來自于Joe Brusi 先生的資料 www.brusi.com
 
     以 100Hz 圖例來解釋后,應該有很多人會以為現場聆聽位置分布下,還是有一些人聽得到優沃的低頻能量,其實并不是這樣的,當兩邊的低音喇叭打開后所產生的倍能或折損凹陷等現像,只有在兩低音喇叭的中央位置才是理想的聆聽區。這就是先前我們提到的,不同的頻率有不同的 Power Alley,而且仿真的圖示都還是開擴地,若是一個室內的場地,把那二次反射的數據也寫進來,那將會是讓人頭痛的數學問題!從圖 E 、F、G 的解釋,我們可以整理出頻率愈高時,Power Alley 的花瓣愈多,這形成的折損狹道也比較窄。自然地,愈是低的頻點,雖說是無指向,然而沒有處理好擺設位置,或是空間反射的因素沒有考慮進去,當表達音樂節目的過程時,人們將會聽出低頻泛音不足感,即便他們不會使用專業名詞來訴說。
 

圖 H左邊與右邊的超低音喇叭同時的,50 Hz。此圖片來自于Joe Brusi 先生的資料 www.brusi.com
 
     圖 H 是 50Hz 的解釋針對于每一個頻率,我們都可擁有如花瓣般的能量頻譜表,我們將它迭在一起時,各位可以去想象這個Power Alley 的位置,這些仿真圖是以恒頻恒源計算出來的,大家再想象音樂電平在行進時,這些 Power Alley 的寬窄位置是活的,是會變動的,還有,Alley 的寬廣度取決于這些超低音喇叭擺設的間距,哪些間距?
 
     任一位置多數量的低音喇叭箱彼此的間距,左右兩邊超低音喇叭彼此之間的間距,以上的間距條件就會去影響改變這個 Alley 的狹窄值。
 
     音說說超低音 ( 第三篇 )
 
     在超低音的實際應用上,我們有幾項技術上的說明必須理解的,這篇的內容我們濃縮一長串的過程來將幾個好用的實際運算來跟大家分享。上兩篇大至上將 Subwoofer 基本的原理簡述完了,現在介紹的是在多個已上的音箱組合時,它有什么地方該去注意的,圖 1,在告訴我們如果堆棧喇叭的時后,緊密箱子間的排法,將會得到圖左的示意。當箱子間有了間隙或是角度時,那就會得到右邊的表示。其中波瓣的大小、即會影響 Alley 的深淺,另外水平與垂直的擺法也決定你在現場,其低音含蓋角的數值。

圖 1 緊密的排列與有間距的排列而產生的波瓣及 Alley 的圖示
 
     很無情的,再給各位看一個天文學的式子,它就是可以計算出這些波瓣與 Alley 的值。對于在座各位也勿須煩惱,或許我們沒有必須求出那么細膩的數值才可以做一個場子,不過這物理因素的由來,我們起碼要知道是怎么一回事。這是 MARTIN-AUDIO 所提供的一個式子,
 

圖 2 間距的計算產生的波瓣及 Alley 的公式圖示
 
     我們一定要彎角度在超低音的排列上嗎?
     在各式大小場子里,真的去應用如圖例這樣的情況,即便有過,也是不甚了解其意,我們藉由這幾篇的簡介所要訴諸各位的不是場子大小問題,未來如果擁有這超低音排列結構時,去依樣劃葫蘆過程中,上圖例就可以清楚知道,緊密的音箱排列擁有均坦的、指向的含蓋面,當我們一點點的拉開那箱子間的距離,那么波瓣與 Alley 就會開始由遠距的地方開始產生。到這里大家都清楚了,那么在允許的干擾度下,我們將箱子輻狀的散開,是不是可以得到更多的含蓋面,如圖 3所示,沒錯的,雖然在含蓋面的最遠處可以看到波瓣與 Alley 的產生,但這個現象它
已經是超出在我們要照顧的含蓋區域了,

圖 3,水平彎角的排列說明
 
     這圖 3 是一個水平彎角的排列,也許圖貼得太理想了,一般我們沒有這么多的低音喇叭在一邊的區域,因為業者付不出費用來,不過一半的數量租賃就常常會發生在你我身上了,別忘了,垂直水平的排法各有不同的含蓋面,所以各位要清楚是那一個層面須要優先顧慮到的。另外是一般在體育場或是大型的戶外開放場所,都會在側區補償一組小吊點的輔助喇叭,但是超低音方面就比較沒有這么大方了,通常僅能針對正面來做加強,這原因是絕對可以對大家解釋的,從預算、環境、制作單位要求等等的因素限制我們的技術延伸,那么在不影響的狀況下,如果我們將主區域左邊或右的低音喇適量的一彎,這側區的聆聽質量將會是不一樣的。

圖 4 低音喇叭矩形堆埵說明
 
     為求清楚些,我們把幾張常態的圖貼上來,圖 4 是一般場子里看到的系統,有時候為了補償數量的不足,都還會偷雞的往前安排。一來接縮短含蓋距離的能量損失,二來離舞臺遠些,減少群帶圍繞的房間色彩。在圖示里舞臺的板面并不是真正的舞臺位置,它是提供裙板及包裝結構美化的外板墻,對低音有如增加無限障板的延伸一樣,
 
     圖 4的排列方式,在水平面與垂直面的低頻指向能力,是屬于比較平均的,這也是我們常用的一種低音堆垛法,。

圖 5 低音喇叭垂直堆埵說明
     圖 5 是將低音喇叭垂直的堆高,那將使得這低頻的指向射角與距離往左右兩邊增加,這種方式運用在一個適度的表演場地是最好的,因為實際上有的舞臺是寬敞的,中間的位置又很難允許擺放額外的音箱,垂直的堆埵會改善類似的問題,垂直的擺法其頻率能量并不是沒有往前,是有的,也會因為數量多寡而決定往前含蓋面的深與淺,只是如果就圖 5 的架設方式,另外就是要清楚,左右的水平指向能力大于垂直面。
 
     當我們擁有類似圖標的堆棧型態時,我們在既知的一些干擾系數外,我們是否可以讓這些低音喇叭發出來的能量多些?答案是可以的,而且這就是我們幾乎都忽略掉的步驟。那就是匹配喇叭堆棧起來的垂直高度或是水平彎度與距離的時間差!這些式子不會像上面那么的難以接觸,這些應用是可立即派上用場的。
 

圖 6 低音喇叭彎角堆埵說明
     圖 6 是在彎角的應用上它也兼顧到側面的聆聽區,通常側面范圍的喇叭是采用 Mono 的音源,除非舞臺后側還有一組主喇叭形成。圖 6 這樣的架構,一般的現場是可以運用出來,以各縣市的體育場,或是足球場,因為舞臺幾乎都設計成很深的呎吋,左右兩側邊的人,會有很多聚集在那里,是需要補償的。前幾段有提到Alley 的產生與彎角大小也有關系,是的絕對有,在不被所謂理論給予左右下,如果今天這場地在彎角處沒有加上這支音箱,是可聽的,那么加上去會有什么不同,雖然這樣子的安排是有爭議性的。 
 

圖 7,超低音位置時間的計算
     圖 7 就是一個垂直堆棧的低音喇叭如何設定延遲時間的方法。式子如下:
     要求的延遲時間 =tan θ x d x 1000 / 340θ = 喇叭中心點起,要求的傾斜角度。d = 喇叭箱內之間單體的軸心點的距離 ( 公尺 )、1000 = ms 、340 = 音速。
     這是常數,受溫度影響,有的人會使用 340 or 330 。簡單的系統說明你還須要一臺處里器,內部必須能夠調整 delay Time 的功能。
 
     圖 7 的解釋在左方的每只音箱延遲時間設定完成后,就類似右邊的排列情形。在現場可別真的把它弄成這樣哦!另外可以知道的是每只音箱的參考角度都是由t 0 ~ t 1 形成的角度值。
 
     有人會問那這和現場所放送的能量有何關系?
     我們先別復雜了,無論喇叭幾支的組合,求出這些數據的目的是讓我們所使用的喇叭音箱呎吋彼此間的一個時間平衡匹配,當條件完成后,它整體的組合才會像是一支喇叭,
     設 t1 是 30°, d = 0 . 6 M,
     = tan 30° x 0.6 x 1000 / 340
     = 1.01 mS
 
     如此我們就可算出
     t 0 = 0 mS
     t 1 = 1.01 mS
     t 2 = 2 x 1.01 mS = 2.02 mS
     t 3 = 3 x 1.01 Ms = 3.03 mS
     t 4 = …………………..
     很簡單的運算,另外提醒一下,計算器的角度求法就是,先按下 tan 再按下角度即可得到答案。
     如 tan 30 = 0 . 577。
 
     另外有一個常常出現的問題就是主喇叭假設發出 120 dB,那總超低音發出了 110 dB,這樣子倒底總音壓是多少 dB?這會運用到前幾篇里有介紹的逆對數10^ 的功能。
     Acoustical SPL =10 x log( 10^ ( 120 / 10 ) + 10^ ( 110 / 10 ))=120.4 = 120 dB。
 
     這個說明在告訴各位兩以上不同頻率及不同音壓值加在一起是不會超過 3 dB 的。不過當兩個系統的音壓值是一樣的時后,雖頻域不同的時后,它還是會增加到 3 dB 的,所以在現場若要偷雞時,把低音喇叭往前移一點,或是如果位置允許我去改變,把所有的低音喇叭集中置于舞臺中央前方,這種模式針對小場子是最好的。
 
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