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发表于 2020-3-3
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分析仪的分辨率应该是滤波器的三倍才合适,这样才能提供足够的可见数据,以便检测中心频率、带宽以及响应的偏差。6 e2 v5 {' ~& W! G7 ?
5 |0 M) a2 T" k% }4 v+ J W1/3倍频程的RTA仅仅可以做到确定八度音程或者更高的带宽,它实际上要比显示出的1/3倍频程的峰值要更窄。而看上去是2/3倍频程的峰值,实际上可能只是位于1/3倍频程刻度之间的一个更窄的峰值。如果这样的话,再使用图示均衡器调整,后果会是什么,不言而喻。- n8 b& w# }# D0 y* B2 ]* k" ?3 ?
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遗憾的是,由于人们认准了均衡是系统校准的唯一关键参数,缺乏对于其他关键信息的认知,会使得许多使用者陷入自满情绪中。在很多情况下,均衡器会被人们用来纠正他们无法解决的问题,但是后果往往都会变得更糟。
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图示均衡器不可能创建一个房间与扬声器之间相互影响的响应曲线的反响曲线。
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9 S) k5 n3 E1 s3 U5 ~& H/ w; l/ ~+ C因此,使用音频分析仪所做出来的效果并不理想,这也导致了分析仪风评很差。许多工程师也因此得出了结论:用自己的耳朵配合常识来调整,会比用分析仪要靠谱得多。
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因此,尽管RTA这个词经常会出现在大众视野,但是也只是会在展会出展的时候,才会受到一点关注。" v# [( \* g0 L; t w( m* {' B
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技术进步导致了80年代早期两种分析技术的开发和普及:时间延迟频谱(TDS)和双通道FFT分析。( D7 G4 O9 ~ N" @6 j- g5 I$ u
3 w5 |/ b1 |0 r) f4 _这两种系统都有着全新的功能,比如相位响应测量、识别反射声声波以及分辨率的提高等等。
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! Y) a4 j J: g4 @) g! g, R, d* q如此一来,在使用分析时,就不会再像以前那样,不论是小白还是专业人士看上去都像模像样的情况出现了。这些分析仪非常复杂,需要真正训练有素的、技术娴熟的从业人员才能让它发挥出真正的作用。- B% Z& ? K, N
+ |2 z, z* ]6 r5 o+ P! N! q% `这两种技术的推广人员都强调工程师需要利用系统中的所有工具来对频响曲线进行修复,而不是单单只依靠均衡器。应该尽可能地利用延迟调整、扬声器摆位、交叉优化和架构的解决方案。' O; q/ k% Y) c2 m
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但是,在“均衡房间”这个问题上,又出现了分歧。所有人几乎都认可,扬声器和扬声器之间的相互影响是可以通过均衡器来调整的。而分歧的关键在于,扬声器和房间之间相互影响造成的响应变化,究竟能不能通过均衡器来修整。6 Q' e% v) Y7 J1 V
, r/ G4 T8 c, OTDS技术阵营是主张,扬声器和房间之间相互影响造成的相应变化是不可调整的,因此,测量系统应该筛选掉扬声器和房间的相互影响,只在分析仪的屏幕上留下扬声器系统的可均衡部分。然后通过均衡器,生成这些数据的反向数据,来对系统的响应曲线进行调整。+ Z, M. e. H- f$ A# l
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TDS系统的设计,是通过正弦频率扫描和延迟追踪滤波机制,来筛选出房间可调整的频率响应曲线,并生成该曲线的反向曲线,从而模拟出理想的响应曲线。量化出的结果可以清楚地显示出一连串扬声器与扬声器之间的相互影响并提供有效的优化参考数据。
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( D5 G" C8 R7 b, {# I/ ?这种方法在中频和高频范围内是非常有效的,而且即使是在高速扫描的前提下,它也可以保持极高的分辨率,但是在低频范围内效率会相对较低。
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" ]0 \* z- X; v. ?( d. ^低频的波长很长,以至于如果不花费很长的时间来记录,将整个房间都纳入测量范围,就很难获得高分辨率的数据。
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举个例子,如果想要达到1/12倍频程的分辨率,用西洋调式音阶来类比,必须要有一个比问题周期长12倍的记录时间才行。; M! Z) x' Y% H' C+ I* G% v
5 {( q6 p; A4 ?3 a k& d8 Q1 y( e而在30Hz处,则是需要360毫秒(12x30ms)。如果想要通过快速扫描以便从测量数据中筛选出反射声声波,那么低频数据的分辨率是无法支撑实际应用的。
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0 L! k# Y9 l, ?0 f: l( H9 M% o而双通道FFT分析仪,则是利用不同的时间来记录波长的。在波长周期较短的高频范围内,这个记录时间非常短,而随着频率的不断降低,记录波长所花费的时间也在增加,从而创建出了一个近似恒定的频率分辨率。
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测量结果会显示出直达声和早期反射声的恒定比例。而这也是音响系统中,人为感知声音质量优劣与否的最关键的区域。 x* B2 _. J! T5 S; i6 [
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最为流行的FFT系统通常是1/24倍频程的分辨率,这意味着测量会限于24个波长时间周期内的直达声和反射声。4 b1 V$ b0 `5 f, E- D
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这是一个非常实用的分辨率,这使得我们可以在1/8倍频程附近进行更加准确的均衡调整。0 a9 |9 d$ w1 H3 F _$ c
$ j0 F+ w8 Q2 i' s使用FFT的方法,随着频率的降低,会有越来越多的房间因素被计算到响应曲线之中。这也是个好事,因为在低频的区间,房间和扬声器之间的相互影响造成的响应变化也是可以通过均衡来调节的。
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/ c5 m1 R: s( \4 r举个例子,竞技场的计分板,它的反射声要比直达声信号晚150毫秒。在10kHz的时候,来自反射声的峰值和波谷之间的间隔大概是1/1500倍频程。在30Hz的时候,这个间隔却只有1/3倍频程。因此,计分板和高音单元相比处于更远的地方,使用均衡器来抵消它的影响,是不切实际的。: g& o9 \3 B. ^2 a
$ D9 d& x B, H( F$ n# o9 [这种问题还可以通过挂窗帘等等建筑声学处理的方式来解决。但是对于超低音扬声器来说,计分板是一个近场边界,并且更容易受到滤波器的支配,而这种支配产生的影响,甚至需要整整50吨的吸声材料才能抑制住。; D. X* K# {2 o o A! F7 |
# T: W: p' D9 W! ]' g( L4 o很多年前,FFT技术阵营大胆地表示:通过均衡调整可以抑制房间内的反射声。然而不幸的是,由于这些表述并没有加上限定参数,话说得过于绝对,从而给人留下的这样的印象:FFT系统的倡导者认为,通过均衡来消除反射声带来的所有的影响,这一点是可行的。
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; I. a6 F7 [4 r! `' c虽然从理论角度上来说,可以证明单个反射声对频率响应产生的影响可以被完全补偿掉,但是这并不意味着这个操作是可行的或者说是足够理想的。
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1 V: N! H2 |2 z" m5 B# `- D只有当反射声的相对电平不等于或者不超过直达声的电平,并且没有其他特殊情况的前提下,才有可能成功实现对频率响应的调整(过度延迟会导致“非最小相位”出现偏差,不过这不在本文的讨论范围之内,故不展开说了)。
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/ a e; T: C8 U$ a! M' {5 T0 A5 D如果直达声的电平和反射声的电平相等,则两者相互干涉产生的波谷是无限深的,因而对应消除这个影响所需要的电平峰值便是无限大的。而我们都看过科幻电影,所以应该也知道:当无穷大碰上无穷小,一定会发生一些不好的事情。- n+ n' S& R4 s+ s" ^: I
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补偿频率响应曲线需要一个可调整带宽的滤波器,让其能够产生和每个梳状滤波器峰值相反的波谷,并将响应曲线补偿回理想的平直状态。而随着反射声数量的不断增加,所需要的狭窄的滤波器的数量也在不断增多。' V( U- D! b& j3 N4 Z4 p; u, X* X
) g& W7 [0 S% j9 B4 U/ p+ A& T矫正一个一毫秒的20kHz处的反射声,大概需要40个滤波器才能做到,因为会有20个波峰和20个波谷,带宽从1-0.25个倍频程不等。而一个10毫秒的反射声,则需要整整400个带宽低至1/400倍频程的滤波器。
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显然,试图将一个礼堂中每一个位置上产生的影响都抵消掉那是不可能的。而在现实世界中,我们也没必要抵消掉每一个细微的波峰和波谷,只要达到波形尽可能平滑即可。而同样的,滤波器越窄,它的实用价值就越小,因为响应在每个不同的位置上都会产生细微变化。
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通过均衡来抑制一部分由于扬声器与扬声器之间、扬声器与房间之间的相互影响而产生的频率响应变化,这是确实是可行且使用的。# l& f& @! Z& l) a
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而说到实际的意义或者实际的效果,我们的目标其实只有一个:切实可行的、可能达到我们的目标的方法是什么。 |
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