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深入了解QSC心型指向低频扬声器方案

来源:投影时代 更新日期:2020-05-11 作者:pjtime资讯组

    低频扬声器传统的全方位辐射声波会给一些应用场景带来回音,低频重叠和干扰等问题。因此声学工程师从50年代便开始研究使用最少2个低频扬声器来做低频阵列。这样的阵列可以将低频的声波调整为具有指向性,但需要非常细致的对延时,两极化,音量甚至扬声器间的间距进行调试。心型指向也是由此而来,心型是指在这样的设置下阵列前方的音量会远大于阵列后方的音量而不再是360度的音量都相同。

    然而,要想调试出正确的心型辐射低频,需要在深厚的物理学基础上对以上提到的各种参数进行调整。多年来,这都是对很多声学工程师和产品公司的巨大挑战

    如果制作心型指向低频扬声器阵列?

    为了能够更好的说明自己用两个低频扬声器制作心型指向阵列时会遇到的挑战,我们来对各参数进行逐一分析。

    一、两极对质以及延时

    在这个情况下,我们将两个低频扬声器的相对相位进行调整(对后置低频扬声器做做180度的相位移动)然后加入适当的延时量(延时要根据整个低频声波的频宽来调整)。

    这样设定之后,覆盖面变为在180度50Hz至270度150Hz间。从下面的特殊的马蹄形图像可以看出这套低频系统无法产生可用的140Hz以上声波(黑线以外)。同时,心型声波抵掉的是70Hz以下的声波(蓝色部分)。这意味着这样的低频阵列发出的是影响很低频率的心型声波,而且抵掉的频率会随着系统频率的提升而下降。就算这样,这任然只能是一套不太理想的设置,任然有太多不需要的低频辐射到四周。

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图一:在4米距离检测设置有两极对质和单一延时的双低频扬声器心型指向系统的指标图

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    图二:在4米距离检测设置有两极对质和单一延时的双低频扬声器心型指向系统的指标图。

    二、延时过小

    第二个例子要展示的是阵列系统内低频扬声器间的延时过小会产生的问题。在这个情况下,前方的声波得到了提升,并且有更好的控制力,但是后方产生了多余的声波并完全破坏了心型辐射的效果。这意味着低频扬声器系统侧面的低频声波虽然比较理想但是声波能量还是对后方有影响。因此这样的设置任然是不理想也达不到我们想要的效果的。

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图三:在4米距离检测设置有两极对质和延时过小的双低频扬声器心型指向系统的指标图

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    图四:在4米距离检测设置有两极对质和延时过小的双低频扬声器心型指向系统的指标图

    三、延时过大

    相反的,如果阵列系统内低频扬声器间的延时过大,侧面的低频声波会很薄弱,而且在声波宽度比较大时声波的又会变为向四周辐射。因此在室外使用时,任然会浪费有过多的低音音频能量,或者在舞台上侵入表演者的话题。

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图五:在4米距离检测设置有两极对质和延时过大的双低频扬声器心型指向系统的指标图

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    图六:在4米距离检测设置有两极对质和延时过大的双低频扬声器心型指向系统的指标图

    QSC的心型指向解决方案

    为了能够克服这些心型指向低频扬声器阵列会出现的难题,QSC研发出了易上手并能够持续制造完美心型指向低频的产品。QSC最新的DSP技术可以通过复杂的运算使得相关的低频扬声器们在系统后部产生完美的互动,从而产生出完美的抵消。同时让声波在系统前部也能完美的汇合。由此在系统前端声压级高于尾端声压级15dB的情况下让声波辐射得到了非常理想的心型图案,

    两只QSC KS系列有源低频扬声器便可形成完美的心型指向。而由两个1800瓦D类功放推动的轻便的KS212C更是一只单音箱心型指向低频扬声器,它配有两只12寸长抛型低频单元来产生完美的心型声波。全新的高功率KS118低频扬声器由一个3600瓦D类功放推动一只18寸指向性单元,其可轻易的通过内置的DSP设定来将两只或多只同款扬声器组合成前后放置型的心型阵列。

    因此,得益于升级的内置DSP处理器,只需要根据系统要求将低频扬声器们摆好位置,设好音量和延时便可组合出一套高效稳定的心型指向阵列。由于掌握了可以完全控制低频扬声器及其EQ的核心技术(特别是KS212C,其两个单元的间距是固定的),我们得以精确的调试出一个心型指向DSP滤波器来通过延时和振幅校正在全频道范围内基于不同频率而产生最优化的心型声波辐射。在此基础上,后方衰减和轴上灵敏度也都得到了最优效果。

    在这样的解决方案下,我们可以很好的将低频控制在它应该在的位置,而不会干扰到表演者的麦克风,或者多余的低频震动干扰到隔壁的活动。

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    图七:在4米距离检测到的QSC KS212心型指向有源低频扬声器的指标图。蓝色部分显示的是不会干扰的范围,黑线标识的是可用范围。

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    图八:在4米距离检测到的QSC KS212心型指向有源低频扬声器的指标图。蓝色部分显示的是不会干扰的范围,黑线标识的是可用范围。

    总结

    只要拥有过硬的技术和经验,是可以使用任何常见的低频扬声器阵列来产生心型低频声波的。但是,只要在摆放位置,延时,极向以及音量上有任何错误,都会使得低频的效果大打折扣。因此,为了让QSC客户可以轻松,简单的在任何时间,任何地点都能用上心型指向低频扬声器,我们开发出了针对各种场景的,对用户非常友好的产品和解决方案。

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