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解决反射声与声反馈的音箱典范 ——解决反射声与声反馈的音箱典范

来源:《数字音视工程》杂志     作者:海翼国际    编辑:mark    2012-02-07 09:00:41     加入收藏

室内扩声环境,因为建筑设计或者现场布置的原因,总会产生许多反射声。反射声增加后,很容易在本地扩声的环境下造成声反馈。不但影响会议或活动的正常进行,也可能损毁设备,造成经济损失。

  室内扩声环境,因为建筑设计或者现场布置的原因,总会产生许多反射声。反射声增加后,很容易在本地扩声的环境下造成声反馈。不但影响会议或活动的正常进行,也可能损毁设备,造成经济损失。

  要有效的避免损失,又不影响心情,就需要思考一些手段。那么解决声反馈的手段有哪些,让我们来考察以下三种方法的可行性。

  第一种方法是建声环境改变法,建筑声学设计方面的工作通常不由扩声系统设计人员决定。例如建筑物的尺寸和形状,内部装修如何设计等,一般在扩声系统招标前已基本确定了。如果进行扩声系统设计时,装修还没有完成,应该就此建筑的情况进行初步的声学估算,看混响时间是否过长,是否有产生声缺陷的凹形曲面,在传声器附近是否存在强反射的反射面,尤其是将来传声器是否会正对着强反射的界面,如果确实存在问题,那么应该与业主商量适当修改方案。但是对相位平衡条件很难采取有效破坏措施,也就无法从根本上解决声反馈。

  第二种方法是专业周边设备改变法,最早采用移频器、移相器来抑制啸叫。使用移频器在信号的低频段,频率的改变足以使人感觉到音调的变化;移相器使一条路径、某个频率的反射声的相位平衡条件破坏,也许使另一条路径、另一个频率的反射声又满足了相位平衡条件,从而产生新的啸叫频率点,所以效果并不好;使用1/3倍频程均衡器,这不仅要求操作人员有一定技巧,还由于为了抑制啸叫而拉低的频段的带宽比较宽而影响音质;时下最流行的是采用数字反馈抑制器,在技术上它是利用波滤波器检测与锁定声反馈的频率,对此频率进行窄带、大幅度的衰减来实现抑制啸叫的,虽然处理啸叫的响应更快,能够有效的解决啸叫的现象,但是在某些频率点上仍然会有声音的失真,影响音质,对声音质量要求高的用户也不太适合。总体上通过电声设备调整抑制啸叫,对于非专业的用户使用者来说,还是一个不小的难题。

  第三种方法是调整音箱法,调整音箱法主要是通过音箱口径大小选择来一定程度上降低声反馈产生的可能,另外就是安装音箱时角度调整避开传声器产生声反馈,但这些只能是治标不治本的经验技巧性解决方法。

  通过以上三种方法的比较,对于用户来说大家心里还是没底的,改变建声环境就意味着一笔不小的投入,但不一定能根本解决问题;通过电声设备改变,却也存在着设备操作经验性问题,当然也需要增加设备采购费用与设备维护费用,音质音色上也会受到一定程度的影响;简单地调整音箱方法只能说是以上两种方法的补救措施。

  那到底怎样才能达到一个让大家放心而又满意的方法呢?这就需要从音箱单元技术手段上解决问题。

  在此我向大家推荐国际知名的美国SLS音箱,看看SLS音箱是怎样利用技术手段从根本上解决声反馈这一困扰大家的扩声难题。SLS音箱是从建声环境入手,通过解决反射声问题来解决声反馈问题,具体措施就是改变音箱单元的技术与单元排列技术来实现的。

  接下来我就具体为大家对SLS音箱两种技术做推荐说明,仅此供大家参考。

  球面波扩声示意图                       柱面波扩声示意图

  SLS品牌开发具有很好直达声的带式高音单元,改变了声波的传递方式,将传统的球形波扩声方式变成柱面波扩声方式,将三维无序的球面波变成两维有序的柱面波,提高有效直达声减少无序反射声。每只带式高音扬声器发出的是平行声波,在与音箱每增加1倍距离时,声波衰减不是按传统的6dB,而是3dB,这意谓着声波将会传得非常远。

  下面让我们看看球面波与柱面波在扩声中的区别:

  现在市场上扬声器大多都是球面波的扩声形式,球面波在扩声中声音以三维方向传播,距离加倍时声压级衰减6dB。

  球面波传输特性

  线声源由一串距离相等的单元组成,一个理想的线声源所发出的声音会形成柱面波。柱面波的波阵面则只在两维方向传播,距离加倍时声压级衰减3dB。

  柱面波传输特性

  柱面波与球面波相比,柱面波更容易控制声音的方向,并且传播距离更远。真正的线阵列扬声器正是利用了柱面波随距离变化衰减较少的特性而在大型场所得到广泛的应用。

  柱面波形成的前提是线声源。线声源为了保证高度的一致性,对单元中心点距离要求很高,因为只有把声波控制在垂直投射角度为“0”度时,线声源才能成立,才能发出理想的柱面波。

  柱面波

  用传统的号筒挤压方式,无法改变球面波传播的物理特性,每个单元的投射角度最小达到垂直“10”度左右,离耦合条件需要几乎为“0”度有很大差距。为了克服这个缺陷,传统做法都会借助于声波导管类器材,力求将形成的球面波压制在一个集中空间内。

  波导管(8 个路径长度和8个声中心)

  

  带有金属波导管结构的堆叠

  这时球状单元仿照平面单元的设计隐藏于箱体中的波导管后。由此带来的最大缺点是存在严重的相位异常,并且更多的波通道会引起更多的异常。

  一堆传统扬声器单元在简单堆砌的情况下,是不可能作为线声源使用的。而SLS品牌音箱,采用独特的带式高音专利技术让真正的线声源成为可能。与传统球形单元相比,带式高音单元的平面结构决定了其单元间距离更小,每个单元的投射角度几乎为“0”度,因此,单元间可以在没有干扰的情况下自然耦合,相位一致性得到了极大的提升。

  带式高音与球状单元的声波比较

  通过的上述的比较,我们可以得到如下结论:与传统的球状单元相比较,无论是单元间距、单元垂直辐射角度,还是声波耦合程度上,带式高音单元都拥有先天的结构优势,能够创造更完美的柱面波,为线阵列音箱的开发和应用奠定了良好的基础。

  SLS线阵列音箱就是在此基础上诞生的,它的出现为大型扩声系统与会议扩声领域提供了更广泛、更完美的解决方案。当前大型扩声系统的趋势是既要达到很高的声压级,又拥有理想的覆盖范围。

  传统解决方案只是简单得增加音箱个数和功率,音箱之间辐射的球面波并不能有条理地耦合,容易形成混乱声场、出现严重干涉,影响到声音得有效覆盖,不同位置的听众的听感差异很大。

  混乱声场的模拟图

  作为线声源的SLS线阵列音箱,可使所形成的柱面波覆盖范围更远、更精确并且不同位置的听众的听觉感应差异不大。在这种方案下,较远距离的听众可以体验到前场听音享受的高保真度和非凡的清晰度,主观上,音箱好像离你非常近而且声音就在你面前。仿佛线阵列可以“看到”每个听众位置,并且无阻碍的“投射”声音。

  SLS 线阵列音箱声场覆盖示意图

  另一方面,基于精确可控的指向性,SLS线阵列音箱可以对柱面波覆盖区域之外形成高声压级抑制,大大的降低了环境噪声带来的影响。例如:露天演出场地与居民住宅区靠的很近时。

  在会议扩声中,会议用小型线阵列音箱的优势更加突出。由于中小型会议室、报告厅、礼堂多数墙壁装修比较光滑,混响很重。用传统音箱的情况下,由于球面波的辐射角不好控制,因此,语言清晰度不够而且容易形成声反馈。

  但是,SLS音柱所形成的柱面波可以使直达声得到加强,主覆盖区域的声音更清晰,减少了混响带来的干扰。

  LS 音柱声场模拟图

  另外,由于SLS音柱垂直角度控制的很好,因此,抗啸叫能力极为突出,啸叫音量比传统音箱高出近20dB。

  总之,柱面波因其优秀的传输特性、固有的精确指向性、灵活可预测性,为声学设计展现了全新的扩声理念。

  SLS品牌根据声波耦合原理,通过音箱单元的独特排列技术,即带状高音单元垂直阵列技术,降低各单元的声波相位干扰,不仅提高了声音的清晰度与均布度,而且也很好地提升了有效直达声。具体方法就是将每只全频单元垂直角度控制到“0”度,基于话筒只对其中的一只模块构成反馈关系的特点,抗啸叫能力非常明显,抗叫音量比传统音箱音量高出近20dB。

  全频单元垂直角度控制到“0”度,还有一个好处是在垂直方向再增加排列若干只相同的带状高音单元,近听人耳只能听到一只模块的声音,远听就会听到几只模块合在一起的声音,再加之它独有的衰减性,结果就发生了常理无法解释的现象:远听声不小,近听声不吵的全频声耦合特性(平行波)的直达声,这其中也就大大降低了声反馈的可能。

  SLS 声反馈现场测试

  为了验证SLS音箱较高的防止声反馈产生的技术,SLS音箱的专家采用LS6593这个型号(见以下实物图),在不足一百平方的空间内现场试验。空间环境为标准会议场景,现场环境没做专业的建声装修处理,将话筒放置于音箱网罩的正前方,从远处慢慢向音箱靠近,仅当话筒触碰到网罩时才发出刺耳的声反馈声音(见以下现场);事实证明,不需要任何的专业周边设备,SLS的音箱便可以轻而易举的掐断了声反馈的通道。

  综上所述,SLS音箱带式高音技术,全频单元垂直角度控制到“0”度独特排列技术,解决了音箱发声的精确指向性,灵活可预测的扩声方法,能够有效的解决反射声与声反馈的问题。同时SLS它特有的水平覆盖扩散角为120度的满场听众区全频响覆盖,带状高音另一个好处是在规定的覆盖区域之外的高声压级抑制,使得在环境噪声控制是难题时,带状高音成为一个好的解决方案。

  由于篇幅有限,SLS音箱其它的技术应用特点在此不做详解,我将在后续与大家交流,通过以上与大家探讨,SLS音箱从技术上可以说是解决反射声与声反馈的音箱典范,它为声学设计展现了许多前所未有的扩声理念和视野,是音频扩声领域的一场全球性革命!

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