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您如何测量?第1部分:平放PA

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2015年4月1日

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AT会梳理您的测量结果,以了解为什么将功率放大器平坦化可能不是一个好主意。

教程: 伊万·麦克唐纳

你去过那里。您甚至可能已经做到了。我们都有系统技术的轶事和FOH工程师拔出他们的测量系统来调整功率放大器,将迹线按摩到标尺平坦的响应,然后向所有后来者宣布功率放大器现在是“线性的”。理论上好吧?但是现在,每个人都想知道为什么扩音器的声音比刚打开时差很多。如果“平整的外观”和“好的声音”之间的这种错位曾经困扰您,或者您在使用测量系统时一直努力获得始终如一的良好结果,请继续阅读。

内衬& LIFELESS

对PA的常见反应是 他们听起来是“死气沉沉”,“严酷”还是“简直糟透了”。但是,不管您是否相信,平坦的扬声器响应曲线和良好的聆听偏好之间实际上存在着很强的相关性,尽管只有在受严格控制的环境中,例如带有单个参考扬声器的消声室。问题是,我们无法在这种类型的声学无菌环境中工作。

当有人自由地应用EQ来平整迹线时,我经常听到的另一个反应是,过多的EQ影响相位。真正。但是,在调整功率放大器时,我们可以放心地使用一个最小阶段的“窗口”。事实上, 如果调整问题是“最小相位”,则通过正确实施标准EQ滤波器实际上可以解决相位响应问题。 困难在于确定测量中的哪些部分属于此最小相位管辖范围,因此可以使用EQ进行固定。我们将逐步解决。

因此,如果我们不能简单地将迹线弄平,那么解决方案是什么?在本系列文章中,我们将深入研究如何使用您的测量系统进行更有效,更准确的调整,并对优化PA系统的最终目标产生积极影响。让我们面对现实吧,如果这就像打一条预定义的曲线(平坦还是其他)一样容易,则自动EQ系统实际上可以工作,并且照明专家可以为您调整功率放大器。

平坦响应通常听起来不太好的第一个原因是,我们在测量轨迹中看到的很多是由于无法使用EQ固定的因素引起的。因此,当您添加均衡器以使线路看起来更好时,您可能不必要地给扬声器的直接响应上色,并造成比您要解决的问题更多的问题。

使用没有音频物理学知识的测量系统就像厨师试图读取X射线一样


脱靶射出

在我为扬声器制造商工作的前世中,我很想知道许多扬声器枪战,其中两个或多个扬声器并排比较。在非常受控制的情况下,单个顾问或工程师会将每个PA调整为在频域上几乎完全相同。我可以直接告诉您,每当执行此平衡操作时,扬声器的听起来仍然不同-而且通常情况下,差异是 微妙。

您在测量屏幕上看到的是一系列因素的最终结果,这些因素影响着难以置信的小样本大小-麦克风尖端的空间点。 将麦克风移开一小段距离,您可能会看到完全不同的图像。然后从熔炉中减去我们在传递函数迹线中看到的所有信息,这些信息几乎被我们的耳朵完全忽略了-提示:有很多。反过来说,添加所有声音提示,我们的耳朵一定要注意,这不会出现在传递函数中(失真和瞬态响应是两个示例),我们还有一个难以解决的问题。这只是我们在屏幕上看到的背后的实际情况的一小部分:

DIAGRAM-Interaction-10-01

图-1-01

诊断101

首先,我们看一下上面的测量,然后问一个问题:您将如何处理此跟踪?

你会:

一种) 开始应用均衡器来修复低点中的那些大的跌落和峰值。

B) 开始将功率放大器拉开-明显有故障或异相。

C) 不管它,它可能是地面反射。

D) 没有。我怎么能?我对测量是什么,如何,何时或在何处进行的测量一无所知。

唯一的真实答案是D,但是如果您回答C,那么您就在中间。如果您回答A或B,那么您肯定需要继续阅读!

为了更好地测量PA,首先需要重新研究音频理论。 如果您缺乏理论或测量技能,现在就不会感到难过。在我真正了解自己到底在干什么之前,或者更重要的是,在我正确地理解周围的复杂音频世界之前,我已经在大型系统之前建立了一个测量系统。我很快发现,使用没有音频物理知识的测量系统就像厨师试图读取X射线一样。您可能会看到有些东西看起来很破损或很奇怪,但是您不知道应该如何解决。如果您尝试修复它,可能会使情况变得更糟。相信我,我已经不止一次戴了那位厨师的帽子!

梳理它

如果您想从哪里开始,最好的方法是声源交互和梳状滤波器。绝对重要的是,不仅从系统设计和对准角度,而且从测量角度出发,了解声源与其他声源或反射表面相互作用时会发生什么。为什么? 由于这些大多数显示为频率响应问题的交互都无法通过EQ来解决,因此,当您在屏幕上看到它们时,您需要知道什么时候不理会它们。

现在,大多数人应该知道什么是梳状滤波器,但是上一次在查看测量轨迹时真正考虑过它是什么时候?最常见也是最严格的梳状滤波器是地面反射的滤波器,因此我们将首先关注它。您先前判断的图片是具有出色的低中频响应声望的PA,但在测量中会出现严重的地面反射-任何试图使该迹线在低中频时看起来更好的尝试都是错误的。


回溯

如果您打算以后从测量中学到任何东西, 必须 制定适当的命名约定-最好在首次测量之前。首先,为每个位置建立自己的简写(“ G代表地面麦克风”或“ S代表站立麦克风”)以及要测量的扬声器(左/右,Dly等)。您还希望包括一个编号系统,以指示距扬声器的距离(如果您没有时间测量距离,则在前方/后方定位),并注意该系统是均衡器之前还是之后。它使您可以在非现场查看测量结果。这样,如果系统确实给您带来困难,那么您可以返回并检查测量结果,以更好地了解正在发生的事情。


大户外

现在,有趣的部分开始了。拿出您的测量套件,让我们从几个实验开始。尽管这听起来有点像工作,但进行自己的受控实验比一个月前尝试学习演奏,安装或阅读教科书的时间要多得多,一个下午就能教给您更多的知识。您的测量系统不仅是校准和调整系统的宝贵工具,而且可以帮助您学习。

找一个扬声器。哪种类型并不重要,但如果可能的话,请使用您将在现场测量的同一扬声器开始对扬声器的外观有所了解。

在平静的一天中,将一名扬声器放在室外,并将其放在混凝土或任何其他坚硬的表面上。附近的其他坚硬反射性表面会影响您的效果,因此请在空间允许的情况下将其尽可能远离墙壁和汽车。在理想的世界中,您应该在空旷的地方进行此操作,所以空间越大越好。现在,如果您使用的扬声器相对较小,请将扬声器放在地面上,并将麦克风放在两米外。在麦克风后面放一些东西,这样实际的胶囊就可以在仍然指向扬声器的同时尽可能地靠近地面。然后将音箱向下倾斜一点,使麦克风对准轴线。

这比您在现实世界中所测得的距离更近,但目的是为了进行实验以最大程度地减少任何环境和声学因素的影响。您还需要注意的是,当您测量的扬声器离扬声器太近时,机箱内驱动器之间的相互作用会严重影响测量效果,因此,如果看起来有些怪异,请将麦克风稍微移回一看,看看是否平滑。

现在使用传递函数进行测量,而无需进行过多的平滑处理。如果使用过多的平滑处理,将无法正确看到梳状滤波器;如果使用得太少,事情就会变得混乱。我发现1/12是一个不错的起点,但1/6可能会使您的图片更容易阅读。 风可能会对您的测量造成破坏,因此请使用四秒或更长时间的平均时间,并在每个位置进行几次测量。 如果尺寸没有变化,那就很好了。如果可以,最好再改一天。

DIAGRAM-Ground-Bounce-12-01

镜中梳理

在存储并标记了第一个“地面”迹线后,将机柜放在1.5m的高度,并将麦克风放在1.5m的高度的架子上,然后以相同的距离重新测量。您应该注意两件事:首先是接地平面测量值比麦克风支架测量值高6dB;第二个问题是,麦克风架测量现在在低频(LF)区域中有一些大的波峰和波谷。

首先,让我们处理一下级别更改。不,没有人能提高您的前置放大器增益。 + 6dB的“无为”与边界麦克风的效果相同,边界麦克风的直接声音和从表面反射的声音基本上同时到达(因此在所有频率上几乎完美地同相)。因为麦克风位于表面上,所以相当于将麦克风直接放在两个音源的中间,您会看到压力增加6dB。

图5-01

 

DIAGRAM-Wall-Reflection-1-01

认为应该是3dB?好吧,我想您刚刚学到了一些东西!这将我们带入下一个有关直接和反射能量的地方:只要您有声源和反射表面,声场的作用就与在声源另一侧具有该声源的“镜像”的情况相同。表面,然后除去表面(尽管对镜像图像施加了表面吸收的效果)。了解此虚拟镜像(或声源模拟领域中众所周知的图像源建模)非常方便,因为一旦您知道了两个源如何相互作用,便可以将相同的知识应用于击中反射面的单个声源。声学二合一交易。

如果您想证明这种虚拟镜像现象(并有足够的空间来做),请抓住另外一个相同类型的扬声器,将两者都放在相距三米的地面上。将麦克风直接放在其中一个麦克风的前面(即,仅在一个扬声器的轴上,而不是在两个扬声器之间)与第一个实验的距离相同。谷值和峰值应该与您先前使用地面反射进行测量时出现在同一位置。

切记:没有一个表面能够完全反射,并且扬声器的覆盖范围在所有频率上都不是全向的。这意味着延迟到达的能量不会具有与原始信号相同的频率响应或幅度,并且根据情况,这些梳可能会或多或少变得严重,尽管峰和谷的间距应保持相同。

峰值& DIPS

到达高峰和低谷。我们知道梳状滤波器是由两个相同的声源在不同的时间到达一个点而创建的。在这里,来自扬声器的直接声音首先到达麦克风位置,而来自地面的反射声音则到达较晚。通过查看测量系统中的脉冲响应,您应该能够看到离散的迟到。   找出梳子发生位置的最简单方法是测量脉冲响应的峰值之间的时间差,然后使用公式1 /(2 x到达之间的时间差)来查找第一个凹陷的位置。回想我们对正弦波的了解。 当两个完美的正弦波异相时会发生什么?他们完全互相抵消了。但是,当它们完美地同相时,您只能获得6dB,因此,总是比峰值更容易看到峰值。

图4-01

假设时差为5毫秒。我们首先将其转换为秒,即0.005s,然后将其乘以2,得到0.01s,然后将其除以0.01。结果应等于100Hz。这是您应该看到的第一次下降的频率。然后应该在200Hz处有一个相应的增强,在300Hz处有一个下降,在400Hz处有一个上升,在500Hz处有另一个下降,然后继续。考虑到这一点,100Hz的时间段为0.01秒,因此0.05的到达在100Hz时完全异相,在200Hz时完全同相,仅晚了一个周期。

现在,由于频率生活在对数世界中,并且梳状滤波器以线性方式出现,因此当我们提高频率时,峰和谷之间的距离变得如此之近,以至于它们彼此有效地抵消,并且平滑现象进一步掩盖了波纹。因此,通常,一旦超过前三个浸头,梳子就很难看清。事实是,与低频信号相比,高频信息通常更有效地被吸收,而高频信号的指向性更高(例如,如果扬声器面朝前,高频辐射到地面的频率不如低频辐射大),这使情况更加复杂。 )。简而言之,当频率向上移动时,梳状效应变得不那么严重。

因此,请以我们计算出的第一个骤降的数量乘以三来找到第二个骤降,再乘以五个来找到第三个骤降。如果您连续发现这三个下陷,则很有可能已经找到了一个梳状滤波器。

纸上追踪

返回到原始的单扬声器设置。如果您迫不及待地想有时间自己进行这项实验,那么以下是我使用音色出色的两分频扬声器进行的一些测量。

图2-01

您可以清楚地看到接地平面的测量结果(如我们所讨论的高6dB),然后再进行具有地面反射的测量。您会看到,最低端似乎已经过高,现在在220Hz附近有一个大的提升,然后在330Hz以上有一个下降,然后在440Hz附近有一个峰值,在550Hz附近又有一个下降。现在,梳状滤波器的第一个下陷实际上位于110Hz的中心,但是机柜中的高通滤波器(HPF)使得它很难看清,看起来就像HPF向上移动一样。如果进行数学运算,这正是应该出现这些梳状滤波器的地方。

图3-01

这是另一个,这次是在架子上使用相同的扬声器和麦克风,但测量高度为5米。对于5m的距离和1.5m的扬声器/麦克风高度,初始梳理应非常接近200Hz,第三和第五次下降分别约为600Hz和1kHz。

现在有些人可能会问:“时间窗口是否摆脱了测量中迟到的能量?”好吧,不幸的是,这仅适用于更高的频率。一旦移到较低的频率(这些相互作用影响最大),测量系统就需要很长的时间窗口,才能在频域中获得足够的分辨率。这意味着大多数造成重大损害的反射仍会在“时间”窗口内到达。曾经使用单个“时间”窗口(与最近主要使用的“多时间”窗口系统不同)的那些人将非常了解此问题。

地面反射与其他反射没有什么不同,只是当您将麦克风举离地面时,它是每次测量时都会显示的唯一反射。

对于侧壁,后壁,天花板,大物体或将声源反射回麦克风的任何其他表面,该理论完全相同。因此,一旦您掌握了地面反射的拾音功能,就可以呆在外面,开始在墙壁和其他反射面附近安装扬声器,并尝试在测量中拾音。首先在地板上尝试麦克风,使墙壁反射突出,然后将麦克风从地面上移开,这样既获得墙壁反射,也获得地面反射……现在将其放入不仅有反射,而且还有室内模式和混响的地方担心!变得复杂吗?真他妈的对!但是希望这开始使您了解测量的意义,而不仅仅是拉平弯曲的线条。

在接下来的几篇文章中,我们将开始了解您正在测量的扬声器,以及为什么这很重要。以及在混响环境中进行测量的一些技巧和窍门;使用可怕的相位跟踪;最后,将所有内容放在一起,包括有关测量设置,麦克风放置和均衡器实践的技巧。 


测量软件

Rational 声学 Smaart V7: $1210

理性声学Smaart Di: $810

功放VT: (03)9264 8000或 [email protected]

如果您需要了解Smaart,PAVT还将举办为期三天的研讨会,费用为550美元。去 www.pavt.com.au/training 记录您的兴趣。

公制Halo SpectraFoo完成: $949

公制Halo SpectraFoo标准: $479

音频巧克力: (03)9813 5877或 [email protected]


测量麦克风

如果您没有测量麦克风,可以通过以下几种经济实惠的产品入门。期望为每个范围内的校准文件,套件和高端麦克风多付一些钱。

dbx RTA-M: $169

Jands: (02)9582 0909或 [email protected]

MicW i436(适用于iPhone): $146

CDA Pro音频: 1800 266 876或 [email protected]

贝林格ECM8000: $129

银河音乐: (03)8813 0241或 [email protected]

Rational 声学 RTA420: $150

Audix TM1: $506

功放VT: (03)9264 8000或 [email protected]


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  1. 我真的很喜欢实际的解释,即使在该领域工作了40年之后,最近我还是购买了CLIO12软件,仍然感到说话人的指导感到沮丧,我心中认为这是不必要的。我用SPECTRA PLUS软件工作了20年,一直在寻找第二堂课的蜡烛。

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