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揚(yáng)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(dá)到校聲的目的。我相信,最重要的還是揚(yáng)聲器的擺位,因?yàn)檫@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(yáng)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(yáng)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(shí)這個概念是錯誤的。因?yàn)橹灰笥覔P(yáng)聲器的訊號同時到達(dá)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(dá)!
  無論你的揚(yáng)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(dá)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(dá)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

2

  有些聰明的廠家設(shè)計(jì)揚(yáng)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(diǎn)發(fā)音而產(chǎn)生的時差與相位差。因此,若揚(yáng)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(jì),再加上分音器(Psddibr X-over)反相位之設(shè)計(jì),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(jì),即高音與中音都在同一單元。并形成一同心圓,以達(dá)到單點(diǎn)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(jì)與揚(yáng)聲器位置。不論你是右邊駕駛或左邊駕駛,司機(jī)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

4

  右邊的揚(yáng)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?yàn)轳雎犖恢茫ㄒ运緳C(jī)位為準(zhǔn))偏向右邊的關(guān)系,右邊揚(yáng)聲器的訊號到達(dá)右耳的時間總是較左邊揚(yáng)聲器到達(dá)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

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  嘿嘿!諸位有車階級,若閣下座車前面的揚(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)聲器,那么請?jiān)嚥?/P>

  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?yàn)轳雎犖恢玫钠蛉毕,再加上揚(yáng)聲器位置的不當(dāng),導(dǎo)致各個發(fā)音單元的音波到達(dá)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(dá)耳朵。具體一點(diǎn),就是左邊揚(yáng)聲器所發(fā)出的音波到達(dá)左耳的時間,必須與右邊揚(yáng)聲器所發(fā)出的音波到達(dá)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(yáng)聲器的位置,裝在愈前方愈好,距離聆聽者的位置愈遠(yuǎn),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(yáng)聲器遠(yuǎn)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(yáng)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(diǎn)必須強(qiáng)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?yàn)槿绱艘粊,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(dá)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(yáng)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(shí),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(yáng)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?yàn)橄热霝橹鞯年P(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(diǎn)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(yáng)聲器裝在距離聆聽位置越遠(yuǎn)的地方,如Kick Panel,而又能把左、右兩邊揚(yáng)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(yùn)用物理延時糾正法,把左、右揚(yáng)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(yáng)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(dá)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(yùn)用于左邊駕駛的座車上,原因是司機(jī)位置左前方的Kick Panel非常寬裕,大可安裝任何揚(yáng)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(yáng)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(yáng)聲器,可是當(dāng)我們要依樣畫葫蘆,把右邊揚(yáng)聲器的安裝角度和位置與左邊揚(yáng)聲器對稱時,我的媽呀!比車鎖匙給鎖在車?yán)镞要糟!右邊揚(yáng)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(yáng)聲器,無須象物理延時糾正法那樣須另起模型來改造揚(yáng)聲器的位置。

  其原理很簡單,就是把最靠近聆聽位置的揚(yáng)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(yuǎn)的揚(yáng)聲器(左邊)的音波,從而達(dá)到左、右音源一致到達(dá)聆聽位置的目的。

  延時的多寡,視左、右揚(yáng)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(yáng)音器離左耳42英寸,而右邊揚(yáng)聲器離右耳27英寸(以右邊駕駛型的司機(jī)座位為例),其偏差為:42"-27"=15"。

  因此,只要把右邊揚(yáng)聲器給予15ms的時間延遲(Time Delay),左、右兩邊揚(yáng)聲器的音波到達(dá)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(diǎn)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(jì),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(jià)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(jì)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(yàn)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。”那么,有了左、右兩聲道,就是立體聲嗎?

  其實(shí),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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