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数字控制音柱 1970/01/01 19:05 点击:876 / 回复:0

一、前言

传统的点音源扬声器存在着严重的距离衰减,每当距离增加一倍,其音压会衰减6dB。后来发展的阵列设计扬声器乃为改善点音源严重的距离损耗而设计,但其声音能量的损耗仍达3dB。当音场空间纵深较远时,只能采用辅助喇叭来平衡整体的音压,在听觉上的缺点为无法感受到来自于同一声源的临场感,所听到的往往是来自于不同方向的辅助喇叭声音。在视觉上因为安装了众多的辅助喇叭,破坏建筑装修设计的美感。在器材的安装上需要大费周折进行摆位、调整及诸多测试。此外,空间的残响更是难以解决。

二、声音的传递

声音也是一种能量发射的型态,其动作原理类似水柱,当水柱的开口愈小,愈能聚集能量,传递的距离愈远,并利用控制水柱的发射偏角来达到指向性的要求。这些观念已普遍的运用在声音的传递,但是仅仅用硬件面来解决,也就是利用多单元来进行组合运用,属于固定式的做法,而且需要反复的摆位调整。

三、 数字化的控制

将阵列扬声器的单体喇叭结合主动式放大器采数字化个别控制,将扬声器的所有单体喇叭视为单一个体或多个单体来发声,控制的内容细项包含个别单体的频率(喇叭振模发生特性)、相位(能量抵消去除残响)、能量增益(控制指向性)等。示意图如下:

四、数字化控制的实现

1、可调整声音的指向角度

通过精确的运算控制软件,可以准确计算出音束的投射方位,如此能以最有效率的方式将声音能量聚集在需求的覆盖区域内,避免声音的发散及造成的残响问题,而区域外的音压得以相较-20dB以上的衰减幅度来进行控制。对比其他的阵列喇叭而言,可以更有效率的进行环境音场的控制。

2、精确的运算控制软件

Messenger 在音束的控制上采用数字式可调整发声中心点的方式,依据环境需求及安装的高度,选择所需的音束发声中心点。每一型式的 Messenger 均具有 9段的发声中心位置点设定调整,可满足控制需求。而且每一型式的单一支 Messenger阵列扬声器最多可设定 3个音束。

Messenger 的每一支喇叭单体均有独立的功率放大器及 DSP数字信号处理器来负责推动及控制运算。只需要在软件设定控制视窗中点选相关的设定项目,便可以很轻易的得到相关的音场计算结果,并将结果以多色彩的图示显现。设计者可以用鼠标在图示中拖曳,可以立即获得距离、高度的对应音压值。相较于其它的阵列系统必须大费周折的进行摆位、调整、测试而言,Messenger 则提供了更有效率的音场设计解决方案。

3、有利于建筑规划安装

Messenger 系列可依现场环境来设定需求的垂直扩散角度(5 ~ 45度),并可进行音束的上、下投射偏角(+45 ~ -45),所以不论建筑装潢的硬件环境如何,均可调整出与其相匹配的设定。

上侧图为单音束,扩散角为45度,为发散式设计,其立体涵盖空间较广。

上图为单音束,扩散角为 5度,声音能量可集中控制在较小的区域内,常运用作为地面式覆盖(一般场合)。

上侧图为仅用单一支Messenger 阵列喇叭,可做3音束规划,每一音束可做单独上、下偏角设定,可运用对不同的楼层进行个别的声音发射。Messenger 为垂直安装。

范例(1)

座位、站立时耳朵聆听高度。深红色区域非聆听范围,可忽略。

上图的空间高度为7m,深度为25m,喇叭型号为 L,安装高度为离地2.5m。

因为主要作为地面声音的覆盖,无2、3层建筑楼层,所以规划 2个音束, 这 2个音束的设定均以偏下的声音中心点来规划。

第 1个音束设第 2段,其发声中心点为第3支单体,位了顾及喇叭前缘的听众,所以有向下偏角的设定,本范例为-25度﹔但为了不让前缘的声音过大,所以音束的开启角度必须调大,以分散过大的音压,本范例为 45度。

第 2个音束设在第3段,其发声中心点为第 5支单体,除了可覆盖地面层外,其声音可传达较远的距离,而向下的角度只适度调整到-2度﹔为了传达到较远的距离,所以开启的角度不可过大,范例为 7度。

接下来利用鼠标在模拟音场内移动,游标所在的位置可以即时显示出该点的音压数值。重点在于需求,如果环境为座位,若以耳朵 Y轴高度 1.2m为重点,X轴距离为变数。

以范例而言︰X︰2、Y︰1.2 ,声音为-10.2dB。

X︰3、Y︰1.2 ,声音为-9.6 dB

X︰5、Y︰1.2 ,声音为-11.2dB。

X︰10、Y︰1.2 ,声音为-11dB

X︰15、Y︰1.2 ,声音为-10.7dB。

X︰20、Y︰1.2 ,声音为-10.5dB

X︰25、Y︰1.2 ,声音为-10.4dB。

最大与最小相差仅1.6dB,平均音压相差仅 0.8dB

若以站立时耳朵的高度 1.65m而言,25m为-9.6dB,3m为-9.5dB,相差只有0.1dB。

范例(2)

空间高度为 7m,深度为25m,喇叭型号为 L,安装高度为离地2.5m。

因为主要作为地面声音的覆盖,所以音束中心的声音中心点由下向上排列,并规划3个音束,第 1个音束设第 2段,其发声中心点为第3支单体,位了顾及喇叭前缘的听众,所以有向下偏角的设定,本范例为-10度﹔但为了不让前缘的声音过大,所以音束的开启角度稍微调大至 20,以分散过大的音压,并衰减5dB。

第2个音束设在第3段,其发声中心点为第 5支单体,因为阶梯教室为向上渐高的设计,所以向上调整 2度偏角﹔

为了传达到较远的距离,所以开启的角度不可过大,范例为15度,并衰减2dB。

第3个音束设在第5段,其发声中心点为第 10支单体,因为阶梯教室为向上渐高的设计,所以向上调整5度偏角﹔

为了传达到较远的距离,所以开启的角度为 5度,不做衰减。

以阶梯教室的座位高度来进行量测,图中斜线部份。

以范例而言︰X︰4、Y︰1.7 ,声音为-7.6dB。X︰6、Y︰2.1 ,声音为-7.1 dB

X︰8、Y︰2.5,声音为-7.7dB。X︰10、Y︰3 ,声音为-7.1dB

X︰12、Y︰3.4 ,声音为-7.4dB。X︰14、Y︰3.8 ,声音为-6.7dB

X︰16、Y︰4.2 ,声音为-6.5dB。X︰18、Y︰4.6 ,声音为-6.6dB。

X︰20、Y︰5 ,声音为-7dB。X︰22、Y︰5.4 ,声音为-7.5dB。

X︰24、Y︰5.8 ,声音为-8dB。X︰25、Y︰6 ,声音为-8.4dB。

在 24m以后的音压衰减为-8及-8.4,但因为是房间所以实际上的音压衰减只仅有-7左右。最大与最小差距小于 1dB,

平均差距仅有 0.5dB。

范例(3)

空间高度为 10m,深度为 40m,喇叭型号为 XL,安装高度为离地3m。

展场空间分3层,规划 3个音束。第 1个音束设第 1段,其发声中心点为第 1支单体,音束扩散角度为 20,向下调整 10度偏角,作为地面层前段音源。第 2个音束设在第 2段,其发声中心点为第 4支单体,音束扩散角度为10,向下调整 5度偏角,作为地面层中、后段音源。第3个音束设在第4段,其发声中心点为第 9支单体,音束扩散角度为 5,向上调整 5度偏角,作为2F、3F音源。2F、3F为向上渐高的设计。

展馆前配置大型银幕

︰耳朵聆听高度

︰人群聚集位置

1F部份︰距离 4m音压为 -8.7 、5m为–8.3、10m为 –9.5、15m为 –9.1、20m为 –9

2F部份︰距离 25m音压为 –9.3 、30m为 –9.5

3F部份︰距离 30m音压为 –9.3 、35m为 –9.5

文章:mobedu [1970/01/01 19:05]
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