深入了解QSC心型指向低頻揚(yáng)聲器方案

    低頻揚(yáng)聲器傳統(tǒng)的全方位輻射聲波會(huì)給一些應(yīng)用場景帶來回音，低頻重疊和干擾等問題。因此聲學(xué)工程師從50年代便開始研究使用最少2個(gè)低頻揚(yáng)聲器來做低頻陣列。這樣的陣列可以將低頻的聲波調(diào)整為具有指向性，但需要非常細(xì)致的對延時(shí)，兩極化，音量甚至揚(yáng)聲器間的間距進(jìn)行調(diào)試。心型指向也是由此而來，心型是指在這樣的設(shè)置下陣列前方的音量會(huì)遠(yuǎn)大于陣列后方的音量而不再是360度的音量都相同。

    然而，要想調(diào)試出正確的心型輻射低頻，需要在深厚的物理學(xué)基礎(chǔ)上對以上提到的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。多年來，這都是對很多聲學(xué)工程師和產(chǎn)品公司的巨大挑戰(zhàn)

    如果制作心型指向低頻揚(yáng)聲器陣列？

    為了能夠更好的說明自己用兩個(gè)低頻揚(yáng)聲器制作心型指向陣列時(shí)會(huì)遇到的挑戰(zhàn)，我們來對各參數(shù)進(jìn)行逐一分析。

    一、兩極對質(zhì)以及延時(shí)

    在這個(gè)情況下，我們將兩個(gè)低頻揚(yáng)聲器的相對相位進(jìn)行調(diào)整（對后置低頻揚(yáng)聲器做做180度的相位移動(dòng)）然后加入適當(dāng)?shù)难訒r(shí)量（延時(shí)要根據(jù)整個(gè)低頻聲波的頻寬來調(diào)整）。

    這樣設(shè)定之后，覆蓋面變?yōu)樵?80度50Hz至270度150Hz間。從下面的特殊的馬蹄形圖像可以看出這套低頻系統(tǒng)無法產(chǎn)生可用的140Hz以上聲波（黑線以外）。同時(shí)，心型聲波抵掉的是70Hz以下的聲波（藍(lán)色部分）。這意味著這樣的低頻陣列發(fā)出的是影響很低頻率的心型聲波，而且抵掉的頻率會(huì)隨著系統(tǒng)頻率的提升而下降。就算這樣，這任然只能是一套不太理想的設(shè)置，任然有太多不需要的低頻輻射到四周。

圖一：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和單一延時(shí)的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    圖二：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和單一延時(shí)的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖。

    二、延時(shí)過小

    第二個(gè)例子要展示的是陣列系統(tǒng)內(nèi)低頻揚(yáng)聲器間的延時(shí)過小會(huì)產(chǎn)生的問題。在這個(gè)情況下，前方的聲波得到了提升，并且有更好的控制力，但是后方產(chǎn)生了多余的聲波并完全破壞了心型輻射的效果。這意味著低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)側(cè)面的低頻聲波雖然比較理想但是聲波能量還是對后方有影響。因此這樣的設(shè)置任然是不理想也達(dá)不到我們想要的效果的。

圖三：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和延時(shí)過小的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    圖四：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和延時(shí)過小的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    三、延時(shí)過大

    相反的，如果陣列系統(tǒng)內(nèi)低頻揚(yáng)聲器間的延時(shí)過大，側(cè)面的低頻聲波會(huì)很薄弱，而且在聲波寬度比較大時(shí)聲波的又會(huì)變?yōu)橄蛩闹茌椛�。因此在室外使用時(shí)，任然會(huì)浪費(fèi)有過多的低音音頻能量，或者在舞臺(tái)上侵入表演者的話題。

圖五：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和延時(shí)過大的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    圖六：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和延時(shí)過大的雙低頻揚(yáng)聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    QSC的心型指向解決方案

    為了能夠克服這些心型指向低頻揚(yáng)聲器陣列會(huì)出現(xiàn)的難題，QSC研發(fā)出了易上手并能夠持續(xù)制造完美心型指向低頻的產(chǎn)品。QSC最新的DSP技術(shù)可以通過復(fù)雜的運(yùn)算使得相關(guān)的低頻揚(yáng)聲器們在系統(tǒng)后部產(chǎn)生完美的互動(dòng)，從而產(chǎn)生出完美的抵消。同時(shí)讓聲波在系統(tǒng)前部也能完美的匯合。由此在系統(tǒng)前端聲壓級高于尾端聲壓級15dB的情況下讓聲波輻射得到了非常理想的心型圖案，

    兩只QSC KS系列有源低頻揚(yáng)聲器便可形成完美的心型指向。而由兩個(gè)1800瓦D類功放推動(dòng)的輕便的KS212C更是一只單音箱心型指向低頻揚(yáng)聲器，它配有兩只12寸長拋型低頻單元來產(chǎn)生完美的心型聲波。全新的高功率KS118低頻揚(yáng)聲器由一個(gè)3600瓦D類功放推動(dòng)一只18寸指向性單元，其可輕易的通過內(nèi)置的DSP設(shè)定來將兩只或多只同款揚(yáng)聲器組合成前后放置型的心型陣列。

    因此，得益于升級的內(nèi)置DSP處理器，只需要根據(jù)系統(tǒng)要求將低頻揚(yáng)聲器們擺好位置，設(shè)好音量和延時(shí)便可組合出一套高效穩(wěn)定的心型指向陣列。由于掌握了可以完全控制低頻揚(yáng)聲器及其EQ的核心技術(shù)（特別是KS212C，其兩個(gè)單元的間距是固定的），我們得以精確的調(diào)試出一個(gè)心型指向DSP濾波器來通過延時(shí)和振幅校正在全頻道范圍內(nèi)基于不同頻率而產(chǎn)生最優(yōu)化的心型聲波輻射。在此基礎(chǔ)上，后方衰減和軸上靈敏度也都得到了最優(yōu)效果。

    在這樣的解決方案下，我們可以很好的將低頻控制在它應(yīng)該在的位置，而不會(huì)干擾到表演者的麥克風(fēng)，或者多余的低頻震動(dòng)干擾到隔壁的活動(dòng)。

    圖七：在4米距離檢測到的QSC KS212心型指向有源低頻揚(yáng)聲器的指標(biāo)圖。藍(lán)色部分顯示的是不會(huì)干擾的范圍，黑線標(biāo)識的是可用范圍。

    圖八：在4米距離檢測到的QSC KS212心型指向有源低頻揚(yáng)聲器的指標(biāo)圖。藍(lán)色部分顯示的是不會(huì)干擾的范圍，黑線標(biāo)識的是可用范圍。

    總結(jié)

    只要擁有過硬的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，是可以使用任何常見的低頻揚(yáng)聲器陣列來產(chǎn)生心型低頻聲波的。但是，只要在擺放位置，延時(shí)，極向以及音量上有任何錯(cuò)誤，都會(huì)使得低頻的效果大打折扣。因此，為了讓QSC客戶可以輕松，簡單的在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)都能用上心型指向低頻揚(yáng)聲器，我們開發(fā)出了針對各種場景的，對用戶非常友好的產(chǎn)品和解決方案。