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揚聲器無論哪種類型 訊號都有時差與相位差

[ 07-8-20 0:06 ]  太平洋汽車網(wǎng)  

  根據(jù)絕對音響的定義,就是完美地把錄音師在現(xiàn)場錄制的音樂,原汁原味地播放出來。

  評論汽車音響的準(zhǔn)則,也同出一轍。在家用音響方面,一套器材的組合,可以配合不同的電源線、喇叭線及一些調(diào)音配件,籍以達到校聲的目的。我相信,最重要的還是揚聲器的擺位,因為這是整套音響系統(tǒng)的表現(xiàn)。

  至于能不能夠搞到音場入墻三尺半,結(jié)像 有如真人般在你跟前演唱,低音低潛至basement 18(第十八層地獄也),就要視個人功力而定,或請教老閻了。

  一般上,若家用揚聲器與聆聽位置(皇帝位)能夠形成一個三角形,而左右兩個揚聲器的相位(Phase)又正確的話,在皇帝位(sweet spot)上絕對能夠讓聆聽者感覺到音場的延伸度、結(jié)像力與定位感。這是每一位發(fā)燒友所應(yīng)具備的音響常識。

  有趣的是,有些發(fā)燒友誤以為在皇帝位上,只有所播放的音響(Programe meterial)是單聲道(Mono)的話,才能構(gòu)成一個音場、結(jié)像及定位一,其實這個概念是錯誤的。因為只要左右揚聲器的訊號同時到達左右耳,大腦就會產(chǎn)生一個音場、結(jié)像及定位,請(見圖一)。

  圖一

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  對了,是同時到達!
  無論你的揚聲器是二路分音、三路分音或二路分音三單元,抑或是三路分音八單元。所有的發(fā)音單元所發(fā)出的音源(Point Source)必須在同一時間到達左、右耳。任何一個單元所發(fā)出的聲音,若不能夠與其他單元所發(fā)出的聲音同時到達聆聽者的耳朵,就會產(chǎn)生所謂的時差與相位差(Time & Phase Error)。如(圖二)所示。

  圖二

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  有些聰明的廠家設(shè)計揚聲器時,已在單元的排位上,巧妙地化解了因單元不在同一發(fā)音點發(fā)音而產(chǎn)生的時差與相位差。因此,若揚聲器能夠與皇帝位構(gòu)成一個等邊三角形的話,其結(jié)像力與凝聚力更高出一班(見圖三)。

  圖三

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  也有些廠家利用圖一所示的設(shè)計,再加上分音器(Psddibr X-over)反相位之設(shè)計,把相位差的問題給解決了,不過時差的問題還是存在著。

  更有些廠家,利用同軸二路單元之設(shè)計,即高音與中音都在同一單元。并形成一同心圓,以達到單點發(fā)音的目標(biāo)。詳情可參閱《視聽藝術(shù)》第21期第119頁有關(guān)Thiel CS-6的文章。

  也許你會感到莫名其妙,大標(biāo)題明明寫著汽車音響,怎么卻說了這許多的家用音響?其妙莫明 !

  若不引經(jīng)據(jù)典,一一道破,下文“汽車音響”,小弟就不知該如何下筆了。

  首先,讓我們來分析一下汽車內(nèi)部的設(shè)計與揚聲器位置。不論你是右邊駕駛或左邊駕駛,司機的位置一定是偏向一方,就以我國右邊駕駛為例,請(見圖四)。

  圖四

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  右邊的揚聲器,不論是高/中音單元分體式(Separate)或高/中音單元同軸式(Coaxial),都因為聆聽位置(以司機位為準(zhǔn))偏向右邊的關(guān)系,右邊揚聲器的訊號到達右耳的時間總是較左邊揚聲器到達左耳的時間快!如此這般,便產(chǎn)生了嚴(yán)重的時差與相位差。詳情(見圖五)。這比駕車不綁安全帶又超速駕駛,然后還手握大哥大高談闊論被交警逮個正著更糟!

  圖五

5

  嘿嘿!諸位有車階級,若閣下座車前面的揚聲器是裝在前門下方的話,那就更糟!蓋因尊駕同時擁有了汽車音響的兩大致命殺手:時差與相位差!

  你不妨放一張發(fā)燒友所熟悉的《蔡琴老歌》聽聽,感覺一下琴姐蹲下來唱歌的滋味?

  如果閣下座車只在后座安裝揚聲器的話,琴姐絕對是在你背后唱歌,那你也絕對不是發(fā)燒友!試想想,閣下會不會在發(fā)燒房里,背著揚聲器來聽音樂?

  再不信的話,請扭開FM100.3,聽一聽花心尤發(fā)的播音,不論他是以華語或泰語廣播,都是從右下方的揚聲器發(fā)出,乍聽之下,發(fā)哥宛如蹲著在播音,當(dāng)然,也許發(fā)哥在播音時是蹲著的也說不定,如果真有其事,那閣下的汽車音響還挺有現(xiàn)場感 。如果閣下不惜一擲千金,在座車后方安裝了低音揚聲器,那么請試播

  Sheffield Drums Record CD,那位鼓手肯定是在你身后打鼓給你聽!

  如此一來,哪有音場、結(jié)像及定位可言?更甭談什么分析力、通透度了。

  汽車音響的兩個天王殺手時差與相位差都一一引了出來,究竟有何仙丹或是靈藥能夠?qū)⑺麄兘捣兀?/P>

  有!那就是Time Alignment,即延時糾正,縱觀汽車音響,為何會有以上的問題呢?原因很簡單。因為聆聽位置的偏向缺陷,再加上揚聲器位置的不當(dāng),導(dǎo)致各個發(fā)音單元的音波到達耳朵的時間不一致,產(chǎn)生了時差,直接地影響了相位。
何謂延時糾正?

  簡單地說,就是設(shè)法令各個發(fā)音單元的音波同時送達耳朵。具體一點,就是左邊揚聲器所發(fā)出的音波到達左耳的時間,必須與右邊揚聲器所發(fā)出的音波到達右耳的時間一致。

  乍聽之下,似乎不太可能。但卻可以利用物理延時糾正(Physical Time Aignment)及電子延時糾正(Digital Time Alignment)兩種方式中的任何一種加以解決。

  首先說說物理延時糾正法。即把前方左、右揚聲器的位置,裝在愈前方愈好,距離聆聽者的位置愈遠,效果愈顯著!其中又以Kick Panel為最佳位置。

  縱觀各類汽車,能夠把揚聲器遠離聆聽位置的,就是在Kick Panel一帶,請參見圖六。這亦是產(chǎn)生時差最少的位置,以一般的車型為例,平均偏差大約介于5英寸之間,參(見圖七)。

  圖七

7

  只有在Kick Panel的位置上,衡量左、右兩邊揚聲器的距離,才能取得最少的時差(1英寸相等1個微分妙1milisec)。

  有一點必須強調(diào)的是,如果彩物理延時糾正法,高/中音單元必須安裝在一起,不可將高音單元另外裝在門邊或儀表板(Dash Board)上,因為如此一來,高音與中音之間就有了差距,各個發(fā)音單元的音源就不能夠同時到達耳朵,切記!切記!

  不少汽車音響發(fā)燒友都有非常嚴(yán)重但很美麗的錯誤觀念。就是誤以為揚聲器單元裝在下方的位置,尤其是高音單元,音場就會越低,宛如琴姐與發(fā)哥一樣,一個蹲著唱歌,一個蹲著播聲。其實,這真的是一個美麗的誤會。如果中低音(Mid-Bass)單元裝在車門內(nèi)的下方,而高音(Tweeter ) 裝在任何一方,甚至是裝在比中低音單元還要高的位置上,但由于中低音單元的位置比較靠近聆聽位,因此聽到中低音的時間比高音要來得快,再加上中低音單元的音階(Octave)比高音單元要來得多(以一般汽車音響揚聲器而論,通常中低音單元發(fā)音從80Hz到5000Hz。概括了6個音階,而高音單元發(fā)音則從5000Hz至20KHz,概括了2個音階)。因為先入為主的關(guān)系,大腦首先分析收到的訊號,再加中低音單元安裝于前門下方位置,因此不論是聽音樂或聽新聞,都會有一種蹲著唱歌或播音的感覺。

  在物理上,聲音的速度約為1/1120Sec,即每秒1120尺。若以汽車中低音與高音的通用分頻點Cross Over Point為3500/1120為3.1寸,即表示中低音與高音單元的距離不能超出3英寸,以避免產(chǎn)生嚴(yán)重的時差與相位差。

  由此可見,只胡把左、右兩邊揚聲器裝在距離聆聽位置越遠的地方,如Kick Panel,而又能把左、右兩邊揚聲器的差距局限在5英寸的話,其音場、結(jié)像及定位的效果愈好。

  如果超出5英寸,效果則大打折扣,其折扣率比即將舉行的The Great Singapore Sales還要高!

  怪哉!為何高音單元裝在高處,反而音場很低,而裝在低處(必須靠近中音單元,且安裝于Kick Panel的位置),音場 反而高高地呈現(xiàn)在你眼前呢?

  原因無他,只因人類耳朵天生一左一右,而非一上一下,因此辨別左、右兩方位的靈敏度比起上下兩 方位的靈敏度高。

  最重要的是,必須懂得運用物理延時糾正法,把左、右揚聲器的音源(Point Source)利用距離上的延長,來化解與糾正聆聽位置上的偏向問題。

  不信的話,請看看Dynaudio的旗艦揚聲器Consequence,其超低音、中低音、中音及高音單元的排列由上而下,這一反傳統(tǒng),再反常態(tài)的排列,絕不會讓琴姐有蹲下來唱歌的感覺。

  原因很簡單,皆因所有音波都在同一時間到達你的耳朵。

  唉!人生不如意之事十之八九,遺憾的是,物理延時糾正法也受到物理上的限制,真是一“物”治一“物”。

  原來,此法只能運用于左邊駕駛的座車上,原因是司機位置左前方的Kick Panel非常寬裕,大可安裝任何揚聲器而不會影響或干擾到Clutch、Brake及Fuel Padal的操作。在右前方(Kick Panel)的位置上,同樣可以大展拳腳,依樣畫葫蘆,與左邊揚聲器的位置與角度相對稱。

  至于右邊駕駛的汽車,在左前方Kick Panel的位置上,同樣可以用降龍十八掌或天蠶腳來安裝揚聲器,可是當(dāng)我們要依樣畫葫蘆,把右邊揚聲器的安裝角度和位置與左邊揚聲器對稱時,我的媽呀!比車鎖匙給鎖在車?yán)镞要糟!右邊揚聲器的位置,怎么被 Fuel Padal給占用了?徒有降龍十八掌和天蠶腳之蓋世神功,也無用武之地,難道將Fuel Padal給拆了?!

  明顯的,物理延時糾正法只適用于Left Hand Drive Only。這是美國及其他左邊駕駛汽車國家目前最滸與最好用的方法之一。

  如今這年頭,流行的未必好用,好用的未必流行,偏偏這個又流行又好用的 ,我們卻無福消受!

  節(jié)哀順變,且讓我們來看看電子延時糾正法(Digital Time Alignment)吧。

  與物理延時糾正法相比,電子延時糾正法的安裝要來得簡易,最重要的是,它可以利用車內(nèi)原有的單元位置來安裝揚聲器,無須象物理延時糾正法那樣須另起模型來改造揚聲器的位置。

  其原理很簡單,就是把最靠近聆聽位置的揚聲器(右邊)所發(fā)出的訊號加以延遲(Time Delay),以配合距離聆聽位置較遠的揚聲器(左邊)的音波,從而達到左、右音源一致到達聆聽位置的目的。

  延時的多寡,視左、右揚聲器的距離長短而定。理論上,若把訊號延遲一個微分秒(1 MiliSec),相等于把音源移后一英寸。打個比方說,若左邊的揚音器離左耳42英寸,而右邊揚聲器離右耳27英寸(以右邊駕駛型的司機座位為例),其偏差為:42"-27"=15"。

  因此,只要把右邊揚聲器給予15ms的時間延遲(Time Delay),左、右兩邊揚聲器的音波到達聆聽位置上的時間就會一致,那么,音場、結(jié)像及定位就會活靈活現(xiàn)于你的眼前。琴姐與發(fā)哥也再不會蹲下來唱歌或播音了。

  有一點必須注意的是,所有的發(fā)音單元,其相位(Phase)必須一致,除非你特別喜歡讓琴姐蹲下來唱歌,發(fā)哥蹲下來跟你講話。
今日的發(fā)燒汽車音響,電子延時器材可說是非常重要的一個設(shè)計,尤其對采用右邊駕駛的國家而言。許多高級汽車音響廠家,都有專門的技術(shù)來開發(fā)電子延時器材,解決歌星蹲下來唱歌的弊病,讓他們站起來重新做人,堂堂正正地引亢高歌,得以重生,真是功德無量,造福人類。

  較有代表性的型號有Sony旗下的XDP-U50D/XDP-EQ210D,以及頂級型號,鬼斧神功的Mobile ES XES Series, Alpine的PRA-H400, Pioneer的 DEQ-P800及 O.D.R. (Optical Digital Reference)等。價格大約從S$850至S$2500(單指電子延時器材而言,未包括其他器材),豐儉由人。

  延時器器材的安裝方法不一,計算延時的方程式也并不統(tǒng)一,不過殊途同歸,效果一般上不相伯仲。當(dāng)然,頂級型號的延時效果所重現(xiàn)的立體感、舞臺感、音場、結(jié)像及定位,成績斐然,美妙之處非筆墨所能形容。

  有了電子延時器及發(fā)燒級汽車音響器材,再配合經(jīng)驗老到、校聲功夫一流的裝配,閣下才真正享受到具有音場、結(jié)像和定位的汽車音響,開開心心地上路。

  譚澤江先生說過:“立體聲有左、右兩聲道!蹦敲矗辛俗、右兩聲道,就是立體聲嗎?

  其實,充其量只不過是雙聲道罷了!

  請問您的汽車音響是立體聲,還是雙聲道?

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