深入了解QSC心型指向低頻揚聲器方案

    低頻揚聲器傳統(tǒng)的全方位輻射聲波會給一些應(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個低頻揚聲器來做低頻陣列。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，兩極化，音量甚至揚聲器間的間距進(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聲器陣列？

    為了能夠更好的說明自己用兩個低頻揚聲器制作心型指向陣列時會遇到的挑戰(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

    在這個情況下，我們將兩個低頻揚聲器的相對相位進(jìn)行調(diào)整（對后置低頻揚聲器做做180度的相位移動）然后加入適當(dāng)?shù)难訒r量（延時要根據(jù)整個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，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)和單一延時的雙低頻揚聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

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

    二、延時過小

    第二個例子要展示的是陣列系統(tǒng)內(nèi)低頻揚聲器間的延時過小會產(chǎn)生的問題。在這個情況下，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)和延時過小的雙低頻揚聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

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

    三、延時過大

    相反的，如果陣列系統(tǒng)內(nèi)低頻揚聲器間的延時過大，側(cè)面的低頻聲波會很薄弱，而且在聲波寬度比較大時聲波的又會變?yōu)橄蛩闹茌椛�。因此在室外使用時，任然會浪費有過多的低音音頻能量，或者在舞臺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)和延時過大的雙低頻揚聲器心型指向系統(tǒng)的指標(biāo)圖

    圖六：在4米距離檢測設(shè)置有兩極對質(zhì)和延時過大的雙低頻揚聲器心型指向系統(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聲器陣列會出現(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)雜的運算使得相關(guān)的低頻揚聲器們在系統(tǒng)后部產(chǎn)生完美的互動，從而產(chǎn)生出完美的抵消。同時讓聲波在系統(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系列有源低頻揚聲器便可形成完美的心型指向。而由兩個1800瓦D類功放推動的輕便的KS212C更是一只單音箱心型指向低頻揚聲器，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低頻揚聲器由一個3600瓦D類功放推動一只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)要求將低頻揚聲器們擺好位置，設(shè)好音量和延時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聲器及其EQ的核心技術(shù)（特別是KS212C，其兩個單元的間距是固定的），我們得以精確的調(diào)試出一個心型指向DSP濾波器來通過延時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，而不會干擾到表演者的麥克風(fēng)，或者多余的低頻震動干擾到隔壁的活動。

    圖七：在4米距離檢測到的QSC KS212心型指向有源低頻揚聲器的指標(biāo)圖。藍(lán)色部分顯示的是不會干擾的范圍，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聲器的指標(biāo)圖。藍(lán)色部分顯示的是不會干擾的范圍，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，是可以使用任何常見的低頻揚聲器陣列來產(chǎn)生心型低頻聲波的。但是，只要在擺放位置，延時，極向以及音量上有任何錯誤，都會使得低頻的效果大打折扣。因此，為了讓QSC客戶可以輕松，簡單的在任何時間，任何地點都能用上心型指向低頻揚聲器，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。