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  • 什么是相位滤波?相位滤波有什么作用?(上集)打印
  • 2016-7-8 17:31:53

     (上集:相位与启示)

    本文主要以介绍什么是相位,相位给我们什么启示?以及什么是相位滤波,和相位滤波在整个音响系统中承担着怎样的重要作用。在文末,我们将以一个典型的相位滤波调试案例与朋友们一同分享,在分频系统中相位均衡调试的重要性。

        谈到相位滤波,对于多数朋友们来说,这是一个既熟悉又陌生的名词。在专业音响扩声领域里,相位滤波的重要性很多时候被忽略,有时候又会因为一些呼声把它提到一个很重要的位置。那么到底什么是相位滤波呢?我们得先从什么是相位说起。

     

    什么是相位:

        由于(人耳听觉范围内20Hz—20KHz)的声音由从低到高不同的频率组合而成,众所周知的是:频率越高、波长越短;而频率越低,波长则越长。波长又是什么呢?它是指一个正弦波频率完成一个周期所需要经历的(由0度开始—正半轴90度—180度—负半轴90度—回归到0度)的过程。因此,新的问题出现了:不同频率因波长不同,在相同的参考测试点得到的函数情况可能是千奇百怪的,但它们通常又会因为频率变化的连续性而得到线性的关联。我们把这种关系称之为相位。

       一幅关于频响与波长相位关系的傅立叶转变计算图示能够帮助我们更直观地(像认识频谱曲线一样的)认识相位曲线图。

    相位给我们带来的启示:

        我们所听到的声音除了受频响曲线的影响,它同时也受着相位曲线的影响。然而单点声源的相位(单一的相位关系)由于其没有相互作用力,因此对扩声是不会造成影响的,反之多声源扩声系统、或者多分频扩声系统中,由于距离与时间差的关系,多声源相位因素相互

    作用的影响其实是相当大的。

        这也就解释了为什么线阵列扬声器的垂直指向夹角很窄的原因:因为高频波长较短,阵列??橛肽?榧渚嗖氖奔洳罨岬贾虏煌懈咂灯德实南辔坏佑氲窒ㄒ渤葡喑び胂嘞?,从而产生梳妆滤波的效应。所以阵列扬声器的高频是分离开来,根据高频定位原理独立计算覆盖的。我们在了解这一原理以后可再进而演化推理:为什么两个音箱高音单元不能放太近,为什么全频音箱不能够靠侧墙太近安装其实就很清楚了,原理也是以一得三的。

        一个有趣的物理现象产生了,我们在对低频段部分做相位规划的时候,恰恰和高频段的分离法相反。线阵列扬声器为什么能够集中声能投射得更远?最为简单且通俗易懂的解释就是:负责声压级表达的低频部分,因为呈密集阵列的布置,其大量频段的能量得到了较好的有效相位耦合与叠加。

        为什么高频距离太近了会干涉,而低频距离靠近了会耦合呢?这也和频率与波长的关系密不可分。当低频段声源靠得越近时,因为波长更长的缘故,波形之间的相位差相比之下可以是微小的,而90度以内的相差都可以产生叠加,那么能够影响到低频叠加的距离一定是其14波长以外的远距离所带来的差异。

        这就恰巧与高频的分离原理完全相反,因为高频波长过短,我们没办法将两个声源靠得能够近到其14波长以内的距离,所以也根据频率越高、覆盖角度越窄、波长越短的客观规律,我们建议将高频尽可能地远离。

        再来看看超低频的相位规划,通常我们习惯将超低频配合全频扬声器组的L、R声道来进行布置,这样做真的科学合理么?左右分置的超低频系统,其间距显然更容易在前文所提到的14波长以外,将产生相消的低频部分,可能会造成超低音之间出现类似于高频间的声干涉那样的梳状效应。因此,我们建议在有条件的情况下,尽可能地将超低频部分放置在一起,使得声能叠加;甚至应用科学的相位技术手段,以超低阵列的方式来控制超低频的指向特性也是没有问题的。

        所以在了解相位对音频扩声的作用以后,就可以指导我们做出一些科学合理的判断和设计方案来,一个场地的相位规划也在一定程度上决定了项目扩声方案的成功与否。这些遵循客观原理的物理规划能够为现场调试给出可靠的指导意见,因而在调试方面需要怎么实现设计规划,我们在下一期内容中为朋友们提供方案。

     

     

     

     

    TAG:相位滤波