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耳机知识入门：分频器的相位问题
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多单元的设计，不管是耳机还是音箱，理想化的结果都是多单元之间相互完美配合，但这种美事基本仅存在于PPT或者设计师的脑海里，而现实是，总会被“相位”问题搞得乱七八糟。这个问题比较难表述，但我们会尽量尝试讲清楚。$ x9 |, g. G6 ^: C, ?% q
5 S- E* X6 j9 C0 f两分频音箱中高音、低音扬声器的频响曲线组合示意6 Q& T* d$ U* {4 d3 q; d
我们先来温习一下分频是怎么回事。以双分频为例，分频器把完整的信号分成高、低两组频率段，分别交给高低音扬声器来完成工作。高低音扬声器会有个交叉的区域，这个区域内的频段信号，高低音扬声器都会同时做出反应。假设某个多单元的音箱或者耳机的分频点在3kHz，那么输入一个3kHz的信号，高低音会同时发声。温习到这里，我们可以开始讲解“相位问题”了。& l p) Q% ?( I0 c7 k C% ~
. S# b5 Z2 C& X' ]波形相位差演示
& j$ E% J+ C% F- m+ P- i 波循环一周的相位为360度。相位180度时，与原始波形为互为反相。互为反相的波可以完全抵消为零，在分频器的设计当中，高低两组频率或多或少的会产生相位差，那么这些相位差可能产生什么结果呢?我们做个试验来模拟一下。! {1 g S* Q" l: G: q1 V' w2 B
! Z* l9 ~ M2 P- L4 P创建一个-20dB的正弦波
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-20dB的正弦波的信息
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( J+ ]! w$ t6 ?, R. n; }9 K复制一份-20dB的波与原波叠加
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复制一份-20dB的波与原波叠加，产生了一个约-14dB的新波
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复制一份-20dB的波，并裁剪掉最前面的-0.003毫秒，用于产生与原波的相位差2 B" @- v( [( O0 I4 o% C `8 b8 Y
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将裁剪掉0.003毫秒的波与原波叠加4 z! a; U& W8 T. y, i
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将裁剪掉0.003毫秒的波与原波叠加，产生的是一个约-15dB的新波7 y/ f' B: h# w
两组合并测试得到的结果并不一样，有相位差的产生了能量损耗，得到的新波要低1dB。在分频器的设计当中，出现这种情况就意味着声音在损耗，而且波形也会失真，不够原汁原味，优秀的设计，一定是高低频交汇处的中频饱满无凹陷的，因为能量得以最大程度的保持。& z. R) I- K9 m/ H& u: C
分频手段的改进，主要围绕降低分频器的相位而发展，但展示手段往往就是一条频响曲线。凹陷的频响曲线，可能是出现分频瑕疵，那么平直的频响曲线是否代表好声呢?并非如此，因为相位凹陷的曲线同样可以补平，但失真的波形是补不回的。分频器的相位差问题很少被人提及，一是难以克服，二是难以理解，说一大堆技术介绍往往还不如几句忽悠开启脑补来得直接。
. H& z* t& f6 c; N$ y+ c! b8 c2 S* U+ C 至于分频器为什么会产生相位差，什么样的技术会降低相位差，不是本篇的内容，网上有些分频器设计的资料，有兴趣可以参考，不过这已经不再是“入门”了。 |
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发表于 2008-5-12 13:46:52