揚聲器系統(tǒng)尺寸與指向性關(guān)系

揚聲器系統(tǒng)尺寸與指向性關(guān)系目前，小音箱輸出和保真度方面的技術(shù)得到了較快提升,但是物理屬性并沒有發(fā)生改變，涉及覆蓋模式控制時,音箱尺寸仍然是個問題。應用中，倒像式音箱和線陣列備受關(guān)注。這并不奇怪一一因為它們又大又響,還非常有魅力。但這類設備若沒有一只兩分頻揚聲器系統(tǒng)作為補聲是不行的,該兩分頻揚聲器系統(tǒng)可以由一只12英寸或者15英寸的低音單元和一只號角組成。小型兩分頻音箱日常工作時可以用于主擴聲，不管是舞臺監(jiān)聽、鼓聲補聲、前區(qū)補聲還是裝在支架上補聲。使用者利用這些音箱的特性是理所當然的，但如果能真正理解它們的指向特性及其工作原理，那么，使用起來就會得到更出色的效果。1決定覆蓋模式分配的因素小型音箱的指向性經(jīng)常被標注為90°X60。或者其他不確定的參數(shù)。不過90°X60°指的是什么頻率的指向性呢?當然不是從DC(0Hz)到20kHz。有四個主要因素決定著這些揚聲器系統(tǒng)的覆蓋模式分配，分別是錐形驅(qū)動器、高音號角、分頻器以及箱體。下面依次分析這些因素,評估一下各自的作用。列舉這些因素之前，先回顧一些基本知識。任何設備的指向性對聲波的影響直接與該設備的大小及聲波的長短成比例關(guān)系。為理解這一關(guān)系，深入了解給定頻率的正弦波大小至關(guān)重要。溫度為72攝氏度時，海平面的聲波約以1130英尺每秒的速度傳播。用赫茲來表示頻率活每秒產(chǎn)生的圓周(正弦波)。如果波的頻率是1HZ，波長為1130英尺，從邏輯上計算，10HZ的波頻率其波長為113英尺，100HZ的波頻率其波長為11.3英尺，1000HZ的波頻率其波長為1.13英尺，依次類推。只要給出頻率，就能算出波長，這并不難。有一種老套的“秘訣”叫“5-2-1法則”：20HZ=50英尺，50HZ=20英尺，100HZ=10英尺，200HZ=5英尺，500HZ=2英尺，1000HZ=1英尺，2000HZ=0.5英尺，5000HZ=0.2英尺，10000HZ=0.1英尺。這樣表示雖然不完全準確，但適用于應急時的計算。物理學表明一個聲源尺寸比波長大，為的是增強期其指向性控制。2控制問題注意，對前導向揚聲器系統(tǒng)而言，其低頻驅(qū)動單元控制聲波分布的唯一方式就是錐形驅(qū)動器直徑（較少一部分通過邊界效應控制）。100HZ時，相對于10英寸的波長來說驅(qū)動器尺寸顯得很小，幾乎沒有指向性可言。若頻率逐漸增加，達到1000HZ時，12英寸的驅(qū)動器不會突然影響聲波的輻射角度控制模式，而是跟驅(qū)動器本身的尺寸一致。然而，隨著頻率變得越來越高，波長越來越短，其影響也越來越明顯。在這個頻率點，錐體驅(qū)動器實際上產(chǎn)生大約90度的水平指向性。但因為輻射模式是圓錐形的（驅(qū)動器是圓的），所以，不會產(chǎn)生60度的特定垂直角度。隨著頻率的增加，驅(qū)動器對輻射模式的影響力度越來越大，直到高頻段聲輻射開始出現(xiàn)“波束”形狀。等波束窄到一定程度時，就會在分頻點之上。這主要影響到箱體的極圖特性，尤其在垂直區(qū)域，所以，這里討論分頻點指的是從1000HZ-1500HZ這個頻段。3決定波長的因素號角設計中有好幾個因素使它能夠在給定的頻率點實現(xiàn)輻射圖案控制。其中一些因素包括喉管的幾何結(jié)構(gòu)、長度以及開口比率等。但最顯著的因素是喇叭口的尺寸（與錐形驅(qū)動器的影響因素一樣，都是尺寸問題）。喇叭口尺寸必須足夠大以便能決定波長，從而在該頻率點提供完整的指向性。如果一只號角的喇叭口尺寸是寬6英寸、高3英寸，1000HZ時就接近全指向。只有水平面頻率達到2000HZ，垂直面頻率達到3000HZ時才會影響聲波。3000HZ以上的輻射角度為90度*60度，但低頻段幾乎沒有指向性。錐形驅(qū)動器和號角本身只是老套的設備，并不新奇。但將兩者結(jié)合使用就具挑戰(zhàn)性。首先設計到物理抵消問題。典型的2分頻箱體中，驅(qū)動單元是一只位于另一只上面，而且兩只單元的縱向距離可能也不同。盡管可以利用延時對軸線上的兩只驅(qū)動單元進行時間校準，其他一些垂直角度也會使來自號角和錐形驅(qū)動器的到達時間產(chǎn)生偏離。因為帶通和驅(qū)動器的垂直分布圖案在分頻點區(qū)域會交疊，因此，在軸線外的任何垂直角度都有可能聽到兩只驅(qū)動器反相后發(fā)出的聲音。這就意味著必定會產(chǎn)生波瓣和空值。基于驅(qū)動器抵消模式控制，分頻點斜度，疊加以及延時分布設置等，這些波瓣的方向和靈敏度會變動，但只是在多驅(qū)動器的箱體內(nèi)發(fā)生，而且這些聲源彼此分開。如果將一只音箱放在它傍邊，水平方向產(chǎn)生的現(xiàn)象是一樣的。那地面監(jiān)聽音箱呢，會有什么現(xiàn)象？同軸音箱中出現(xiàn)重現(xiàn)現(xiàn)象只有一種原因。因為聲源之間沒有垂直偏移，使用者只能糾正錐形驅(qū)動器和號角驅(qū)動器的聲源間的深度變化量，而且這個距離跟軸外的聽音位保持恒定。權(quán)衡之計就是多種同軸設計使用圓錐形驅(qū)動單元作為號角來產(chǎn)生高頻。對于監(jiān)聽音箱或近場場所也許可行，但是，如果擴聲，往往需要更精確的覆蓋角度控制。4擋板、邊界指向性問題的最后一個因素就是箱體本身，以及箱體安裝所產(chǎn)生的邊界效應。當空間減少，音箱往里輻射時就會產(chǎn)生分數(shù)空間負載。低頻是全向的所以音箱放在地板上時，低頻輻射空間就有效地減少了一半。這就在半球體上額外產(chǎn)生了3DB的輸出。