揚(yáng)聲器系統(tǒng)尺寸與指向性關(guān)系

揚(yáng)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(méi)有發(fā)生改變，涉及覆蓋模式控制時(shí),音箱尺寸仍然是個(gè)問(wèn)題。應(yīng)用中，倒像式音箱和線陣列備受關(guān)注。這并不奇怪一一因?yàn)樗鼈冇执笥猪?還非常有魅力。但這類設(shè)備若沒(méi)有一只兩分頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)作為補(bǔ)聲是不行的,該兩分頻揚(yáng)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(hào)角組成。小型兩分頻音箱日常工作時(shí)可以用于主擴(kuò)聲，不管是舞臺(tái)監(jiān)聽(tīng)、鼓聲補(bǔ)聲、前區(qū)補(bǔ)聲還是裝在支架上補(bǔ)聲。使用者利用這些音箱的特性是理所當(dāng)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(lái)就會(huì)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(biāo)注為90°X60?；蛘咂渌淮_定的參數(shù)。不過(guò)90°X60°指的是什么頻率的指向性呢?當(dāng)然不是從DC(0Hz)到20kHz。有四個(gè)主要因素決定著這些揚(yáng)聲器系統(tǒng)的覆蓋模式分配，分別是錐形驅(qū)動(dòng)器、高音號(hào)角、分頻器以及箱體。下面依次分析這些因素,評(píng)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(shí)。任何設(shè)備的指向性對(duì)聲波的影響直接與該設(shè)備的大小及聲波的長(zhǎng)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(shí)，海平面的聲波約以1130英尺每秒的速度傳播。用赫茲來(lái)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(zhǎng)為1130英尺，從邏輯上計(jì)算，10HZ的波頻率其波長(zhǎng)為113英尺，100HZ的波頻率其波長(zhǎng)為11.3英尺，1000HZ的波頻率其波長(zhǎng)為1.13英尺，依次類推。只要給出頻率，就能算出波長(zhǎng)，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(zhǔn)確，但適用于應(yīng)急時(shí)的計(jì)算。物理學(xué)表明一個(gè)聲源尺寸比波長(zhǎng)大，為的是增強(qiáng)期其指向性控制。2控制問(wèn)題注意，對(duì)前導(dǎo)向揚(yáng)聲器系統(tǒng)而言，其低頻驅(qū)動(dòng)單元控制聲波分布的唯一方式就是錐形驅(qū)動(dòng)器直徑（較少一部分通過(guò)邊界效應(yīng)控制）。100HZ時(shí)，相對(duì)于10英寸的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)驅(qū)動(dòng)器尺寸顯得很小，幾乎沒(méi)有指向性可言。若頻率逐漸增加，達(dá)到1000HZ時(shí)，12英寸的驅(qū)動(dòng)器不會(huì)突然影響聲波的輻射角度控制模式，而是跟驅(qū)動(dòng)器本身的尺寸一致。然而，隨著頻率變得越來(lái)越高，波長(zhǎng)越來(lái)越短，其影響也越來(lái)越明顯。在這個(gè)頻率點(diǎn)，錐體驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上產(chǎn)生大約90度的水平指向性。但因?yàn)檩椛淠Ｊ绞菆A錐形的（驅(qū)動(dòng)器是圓的），所以，不會(huì)產(chǎn)生60度的特定垂直角度。隨著頻率的增加，驅(qū)動(dòng)器對(duì)輻射模式的影響力度越來(lái)越大，直到高頻段聲輻射開(kāi)始出現(xiàn)“波束”形狀。等波束窄到一定程度時(shí)，就會(huì)在分頻點(diǎn)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(diǎn)指的是從1000HZ-1500HZ這個(gè)頻段。3決定波長(zhǎng)的因素號(hào)角設(shè)計(jì)中有好幾個(gè)因素使它能夠在給定的頻率點(diǎn)實(shí)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(zhǎng)度以及開(kāi)口比率等。但最顯著的因素是喇叭口的尺寸（與錐形驅(qū)動(dòng)器的影響因素一樣，都是尺寸問(wèn)題）。喇叭口尺寸必須足夠大以便能決定波長(zhǎng)，從而在該頻率點(diǎn)提供完整的指向性。如果一只號(hào)角的喇叭口尺寸是寬6英寸、高3英寸，1000HZ時(shí)就接近全指向。只有水平面頻率達(dá)到2000HZ，垂直面頻率達(dá)到3000HZ時(shí)才會(huì)影響聲波。3000HZ以上的輻射角度為90度*60度，但低頻段幾乎沒(méi)有指向性。錐形驅(qū)動(dòng)器和號(hào)角本身只是老套的設(shè)備，并不新奇。但將兩者結(jié)合使用就具挑戰(zhàn)性。首先設(shè)計(jì)到物理抵消問(wèn)題。典型的2分頻箱體中，驅(qū)動(dòng)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(shí)對(duì)軸線上的兩只驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)，其他一些垂直角度也會(huì)使來(lái)自號(hào)角和錐形驅(qū)動(dòng)器的到達(dá)時(shí)間產(chǎn)生偏離。因?yàn)閹ê万?qū)動(dòng)器的垂直分布圖案在分頻點(diǎn)區(qū)域會(huì)交疊，因此，在軸線外的任何垂直角度都有可能聽(tīng)到兩只驅(qū)動(dòng)器反相后發(fā)出的聲音。這就意味著必定會(huì)產(chǎn)生波瓣和空值?；隍?qū)動(dòng)器抵消模式控制，分頻點(diǎn)斜度，疊加以及延時(shí)分布設(shè)置等，這些波瓣的方向和靈敏度會(huì)變動(dòng)，但只是在多驅(qū)動(dòng)器的箱體內(nèi)發(fā)生，而且這些聲源彼此分開(kāi)。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(tīng)音箱呢，會(huì)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?yàn)槁曉粗g沒(méi)有垂直偏移，使用者只能糾正錐形驅(qū)動(dòng)器和號(hào)角驅(qū)動(dòng)器的聲源間的深度變化量，而且這個(gè)距離跟軸外的聽(tīng)音位保持恒定。權(quán)衡之計(jì)就是多種同軸設(shè)計(jì)使用圓錐形驅(qū)動(dòng)單元作為號(hào)角來(lái)產(chǎn)生高頻。對(duì)于監(jiān)聽(tīng)音箱或近場(chǎng)場(chǎng)所也許可行，但是，如果擴(kuò)聲，往往需要更精確的覆蓋角度控制。4擋板、邊界指向性問(wèn)題的最后一個(gè)因素就是箱體本身，以及箱體安裝所產(chǎn)生的邊界效應(yīng)。當(dāng)空間減少，音箱往里輻射時(shí)就會(huì)產(chǎn)生分?jǐn)?shù)空間負(fù)載。低頻是全向的所以音箱放在地板上時(shí)，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。