双中置音箱（上下）对声音的不良影响

最近看到有网友提问布置家庭影院时是否可以采用在电视上下两边布置双中置音箱的方案，理由是单个中置音箱在电视上面或者下面对人声的定位都不准确，上下各放一个中置音箱能让人声准确定位到电视中间，效果更好。
不过从音质方面考虑，这种做法可能就有点得不偿失了。
上下两个中置最大的问题是会形成声干涉，有梳妆滤波效应。
关于声干涉和梳状滤波的定义这里就不细说了，随便百度一下就能查到。


下面通过简单的实验模拟一下声干涉的危害有多严重。
使用的软件硬件有笔记本电脑、smaart 7、声卡、8*8音频处理器。▼


处理器路由▼


物理连线▼


信号流程▼

原理：把一路粉红噪声信号一分为二，送到处理器的两个输出通道，利用输出通道的延时功能模拟上下两个音箱到达人耳的时间差，再把两路信号合二为一，模拟声波在空气中的干涉，最后用smaart 7 测量合成的频响曲线。
两个输出通道加入相同的延时量（注：我用的这款处理器延时起始值为1毫秒，且延时模块开启与否会影响通道总延时，所以同时加入相同的延时量来保证两个通道工作状态相同）。▼




此时的频响曲线▼


通道延时插为0.147毫秒（5厘米）和对应的频响曲线▼



通道延时插为0.294毫秒（10厘米）和对应的频响曲线▼



通道延时插为0.588毫秒（20厘米）和对应的频响曲线▼



几种状态频响曲线放一起对比▼


结论：只有观众的耳朵始终保持在上下两只音箱的中轴线上才能听到最佳的声音效果，否则两只音箱的声音到达观众耳朵就会有时间差，造成干涉，形成梳状滤波效应，严重影响音质。

nervbd 发表于 2021-8-8 10:08
而且这个文章我现在想想还是有问题的，理论上是他说的这样，但是无论是两个大单元还是你说的四个大单元的 ...

首先要说明本帖的结论仅限于上下中置的情况，我帖子标题和内容应该都写清楚了，请不要随意引申到别的问题上。
其次，横放中置的两个相同低频单元与电视机上下两个中置音箱的声学模型是完全不同的，简单说一下：
1、音箱内部的两个相同单元发出的声波正常情况下不会形成干涉，而是会互相耦合成一个波面，声波耦合的前提条件是声源的距离小于波长的二分之一。假设音箱的分频点是1.5KHz，只要两个低频单元的直线距离小于11.3cm，它们负责的20Hz-1.5KHz的声音就都能耦合，不会出现干涉，大部分音箱都遵循这个原理。

2、有些特殊产品比如回音壁会出于功能需求考虑把的内部单元距离拉的比较远导致不能有效耦合，这时候就体现出皇帝位的重要性了。梳状滤波的频率分布和声源距离差有直接关系，而且有公式可以直接算出来：第一个滤波点（波谷）频率对应的二分之一波长等于声源距离差，后面的滤波点的频率是第一个的奇数倍，这从主贴中也可以验证出来。中置的主要功能是重放人声对白，正常人声的频率上限是8KHz，二分之一波长是2.1cm，只要人耳到这两个单元的距离差小于2.1cm就不会受到梳状滤波的影响。这时候不要觉得2.1cm太短了，要知道人到中置的距离远大于两个单元的距离，要造成这个距离差需要从正中间左右移动几倍的距离才行。

3、进一步说下上下中置跟没有中置（把中置分配到左右声道）的区别，没有中置跟2.0 HIFI系统类似，最佳的听音位置在左右音箱的中轴面上，上下前后移动一点影响都不大。上下中置就很难受了，人声对白的最佳听音位置在上下中置的中轴面上，你可以前后或者左右移动，但是左右环绕的声音定位还要求你必须呆在左右中轴线上，等于是把皇帝位限定在了极小的区域内，坐着看累了躺下音质可能就会变差，电视偏高的话情况会更糟。

4、题外话，正常AV功放设计都是每声道推一只音箱，强行上双中置还要考虑一个阻抗匹配问题。

两个喇叭不应该上下摆放，应该在一起横向摆放为好。

很详细，学习了

nervbd 发表于 2021-8-8 20:00
“假设音箱的分频点是1.5KHz，只要两个低频单元的直线距离小于11.3cm”，光这一点就不满足吧，别说回音壁 ...

同问，我最近也是这样玩法，用一对6.5寸HIFI箱这样横放合起来做中置，由于音箱是6欧阻抗，串也不是并也不是，干脆用一台功放的两个声道独立推两个箱，我是用专业后级，机内自带信号并联开关，听感上比单独的双5.25寸中置箱好得多，而专业的双6.5寸中置箱价钱太昂贵了，用一对HIFI箱合起来看电影时做中置，不看电影时又可拆开听 HIFI，可多种玩法，不知在声学上又什么影响？

中置我选择放在下面，字幕都在屏幕下方，看字幕听人声难道不是绝配吗~我的中置是欧典VOKAL有三个单元，一个6.5，一个球顶，一个铝带，由于空间限制，右边的主音箱更靠近中轴，所以特意把中置倒着放，高音单元在左这样刚刚好而且人声从球顶出来的更多，基本贴着屏幕中的字幕说话了，不要太爽！

19902213105 发表于 2021-8-10 09:20
现在的中置音箱是包括中罱、左右环绕、低音炮的了……直接一放中间就OK

你说的是sound bar 吧

感谢科普，谢谢。

现在的中置音箱是包括中罱、左右环绕、低音炮的了……直接一放中间就OK

学习学习，支持这样的专业靠谱的好文章

robotqyh 发表于 2021-8-9 08:48
中置的单元距离比较近，干涉可以忽略不计。  上下摆放的具体是比较远，问题就出来了，可以理解吧。

其 ...

对，你这个解释言简意赅，赞

有用，谢谢楼主~

nervbd 发表于 2021-8-8 10:08
而且这个文章我现在想想还是有问题的，理论上是他说的这样，但是无论是两个大单元还是你说的四个大单元的 ...

中置的单元距离比较近，干涉可以忽略不计。  上下摆放的具体是比较远，问题就出来了，可以理解吧。

其实中置最好的是同轴，声音定位最准

太专业，放弃学习，哈哈

nervbd 发表于 2021-8-8 20:00
“假设音箱的分频点是1.5KHz，只要两个低频单元的直线距离小于11.3cm”，光这一点就不满足吧，别说回音壁 ...

汗，别把假设当实际，双5寸中置音箱分频点可不一定是1.5KHz，那种分频点偏高的哑铃式中置也确实存在干涉问题，只不过像我说的第二条那样对皇帝位影响不大而已。

虫马虫义sjz 发表于 2021-8-8 17:27
首先要说明本帖的结论仅限于上下中置的情况，我帖子标题和内容应该都写清楚了，请不要随意引申到别的问题 ...

“假设音箱的分频点是1.5KHz，只要两个低频单元的直线距离小于11.3cm”，光这一点就不满足吧，别说回音壁，就考虑普通的双5寸中置，就算两个低音单元紧贴着，中心距离也有2.54×5厘米，就已经超过11.3了
还有我原来是一个单中置，后来用的一对5.25寸书架箱并联做中置，相当于原来本来在电视两边立着现在直接并拢，就是两个高音两个低音，然后功放减增益来用，中心距应该在16-17厘米的样子，不知这样有什么问题

太专业了，慢慢学习吧。

robotqyh 发表于 2021-8-7 23:38
换6.5单元的中置，或者至少换4个5寸单元的中置，声音马上就厚实饱满了

而且这个文章我现在想想还是有问题的，理论上是他说的这样，但是无论是两个大单元还是你说的四个大单元的中置，分频必然最少两个大单元发出一模一样的声音吧，那岂不是所有家庭影院横向摆的中置都有文章说的问题？