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[音箱] 分享音箱/扬声器检查测量方法(第二部分)

发表于 2022-08-19 17:38 10428 4 来源:影院音频> 音箱 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |

大雁南飞 帖主

2022-8-19 17:38

频率响应的瀑布图
Audioholics在评测扬声器时,有一种方法是通过瀑布图来展示轴上和轴下的频率响应。

维基百科将瀑布图定义为:
"一种三维图,其中同时显示多条数据曲线,通常是频谱。通常情况下,这些曲线在屏幕上和垂直方向上都是交错的,'较近的'曲线掩盖了后面的曲线。"
这是一个显示整个轴上频率响应的好方法,因为可以用直观的方式传达很多的信息。瀑布图可以让观众立即感受到扬声器在其大角度覆盖范围内的线性度。它们还能让观众一目了然地知道扬声器的方向性。然而,它们并不是对扬声器频率响应的习惯性观察,这可能使那些期待传统频率响应的人感到有些困惑。在这篇文章中,我们希望能将这些图解开,以便任何人都能轻松地理解它们所包含的信息的意义和性质。另外文章还会讲极地地图,因为它们从不同但也很有启发性的角度涵盖了相同的信息

在继续讨论频率响应瀑布图之前,有一点需要注意的是,这些瀑布图与Room EQ Wizard生成的瀑布图不一样。由Room EQ Wizard生成的瀑布图并不显示不同角度的响应;相反,他们在X轴上使用时间进度。Room EQ Wizard 的瀑布图显示了声音在每个频率上衰减所需的时间,但这完全不是 Audioholic 扬声器评论中的瀑布图所显示的内容。

在Audioholics,我们通常以剖面图和对角线图的形式显示频率响应瀑布图。剖面图更容易让你看到每条曲线的响应形状。对角线视图更好地给这些曲线提供更多关于它们的具体角度的背景。换句话说,对角线视图能更好地看到当测量进一步偏离轴线时,响应有多大变化。剖面图是一个二维视图,因为它只显示测量的两个轴,而对角线视图是一个三维视图,我们可以看到三个轴。

虽然瀑布图是一种相对容易理解的方式来观察扬声器一个轴上的频率响应,但对于一个不习惯这样看到呈现响应数据的人来说,还是有很多信息内容需要消化。出于这个原因,我们一步一步将详细的给大家解释。首先,让我们看一下这些图中的轴上频率响应是什么样子。在下面的例子中,我们将使用Outlaw Audio BLSv2评测中的真实测量数据。之所以选择BLSv2扬声器,是因为它是一个相当典型的、全面的扬声器,具有良好特性。
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仅显示轴上响应的瀑布图的对角线视图

请注意,在上述瀑布图的对角线视图中,可以看到轴上响应正正放置在该框的中心,角度轴为零度,因为轴上响应几乎是这组曲线中最重要的。轴上响应通常是扬声器发出最大声能的角度,所以它的平均振幅通常比离轴角度高。
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仅显示轴上响应的瀑布图的剖面图

在剖面图中,我们看不到角度,但我们可以更好地了解响应的形状。
现在我们来看看轴上响应和90度的响应。当然,90度角是与轴上角垂直的,所以它将是与扬声器侧面成直角的扬声器的频率响应。
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瀑布图的对角线视图,显示轴上响应和90度响应

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瀑布图的剖面图,显示轴上响应和90度响应

需要注意的一点是,添加了一个在两条曲线上延伸的曲面,以便很容易看到它们之间的变化梯度。正如预期的那样,90 度角响应的幅度远低于轴上响应,尤其是当我们提高频率时。大多数传统的扬声器(只有前向驱动的直射式扬声器)显示出这种行为的某些版本,因为角度远离了直接的轴上角度,所以其中高频率的能量损失更快。仅显示轴上响应和 90 度响应的问题在于,我们在这些角度之间看不到多少分辨率。只能抛出一个45度的角度,以更好地了解这个广角之间发生了什么。
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瀑布图的对角线视图,显示轴上、45 度和 90 度响应

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瀑布图的剖面图,显示轴上响应、45 度和 90 度响应

通过增加45度的测量,可以更好地了解他们的扬声器在其前半球内的行为,更重要的是45度是一个比90度更相关的角度,因为很少有人会以扬声器的正面形成直角聆听。我们可以看到,在45度时,扬声器的振幅几乎保持在同一水平,直到4千赫兹左右,它开始以渐进的速度滚降。这种渐进式的滚降在15kHz左右会出现一个陡峭的转折,所以那些想从这个扬声器中听到高音频率的人,应该以比45度更接近其前轴的角度来聆听。

虽然我们可以通过加入45度角来了解这款扬声器的分散性,但但它仍然不是对其整体离轴响应的非常详细的了解。让我们以 10 度的增量填充所有这些角度。这将使我们很好地了解这个扬声器在离轴方面的表现。扩大这个图,以包括这些角度的另一半,这样就能更好地了解这个扬声器的分散的整体形状。
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瀑布图的对角线视图,以 10 度至 100 度的增量显示所有响应
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以 10 度到 100 度为增量显示所有响应的瀑布图的剖面图
这种更全面地观察扬声器的离轴响应的一个好处是,我们可以看到在什么角度上高音会真正下降。这对于确定该扬声器在什么角度下仍能提供一个音调 "饱满 "的声音是很有用的。从观察这些图表来看,这款扬声器的高音在40度角和向外的角度会有很大的跌落所以想要听到全方位声音的人应该在前轴 30 度角内聆听. 这构成了扬声器正面的 60 度角,因此在任何正常角度的聆听情况下,这是很容易实现的。然而即使一个人在离轴更远的地方听,高频确实会反映在混响场中,也就是说,在房间内的正常聆听位置,所以,在实践中,听众仍然可以得到比偏离轴线的滚降更高的高频水平的接触。

通过检查像这样的瀑布图中还有一些有用的东西,那就是当我们远离轴上角度时,看到高频被衰减的程度,我们可以选择哪一个轴响应更适合我们的喜好。例如,如果在轴上听,这款扬声器可能有​​点亮,但20度角会调低高音响应,而不会完全失去它。将20度角作为直接聆听的轴线,对于那些喜欢这种方式的人来说,可以使这款扬声器具有更温暖的特性。你聆听扬声器的角度往往可以作为一种音调控制,这些瀑布图让你知道不同的角度可以产生什么样的反应。有些扬声器并不打算在轴上聆听,而瀑布图可以让你了解它们在哪个角度听起来更好。

在Audioholics的扬声器评论中,当瀑布图在水平轴上描述响应时,我们用白-蓝的颜色图来表示。对于纵轴,我们使用蓝绿色的颜色图来表示描绘纵轴响应的瀑布图。我们决定为垂直图采用蓝绿色的配色方案,因为它看起来很酷,但也希望它们能与水平响应图容易区分。正如在评论中一直指出的那样,垂直轴的响应并不像扬声器在水平轴上的行为那么重要,所以如果扬声器的垂直离轴行为变得相当粗糙,也不要惊慌。在垂直瀑布图中应该注意的是,在轴上角度周围出现均匀响应的角度有多窄。如果扬声器只在轴上角度产生平滑的响应,那么在聆听扬声器时,耳朵应与扬声器保持水平,通常是在高音扬声器处。如果在轴心角周围的角度也有类似的平滑响应,那么用耳朵在同一水平上聆听扬声器就不是那么重要了。
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瀑布图的对角线视图,在垂直轴上以 10 度到 100 度的增量显示所有响应

极地地图
读者将在 Audioholics 的评论中看到的另一种类型的图是极坐标图(有时也称为方向性声波图)。极地地图显示与瀑布图相同的信息,但它们从不同的角度显示数据。它是在一个测量角度上的频率响应的“自上而下”视图,并且由于它在这样的视角中失去了幅度轴,因此它是一个二维视图。极坐标图不使用轴来表示幅度,而是使用颜色;较暖的颜色表示更大的振幅。为了说明瀑布图和极坐标图之间的关系,让我们使用相同的测量集对它们进行对角线观察:
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瀑布图的对角线视图和极地地图的对角线图

从上图中可以看出,极地图基本上只是给瀑布图画了一个新的样子。虽然从对角线上看极地图很有趣,但从自上而下的角度看它更有用。
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极地地图 - 自上而下的视图

在这个自上而下的视图中,我们可以很好地看到扬声器的扩散模式的更广泛趋势。颜色为纯正和一致的红色色调的区域应该有一个完整且平衡的声音。从上面的例子中,我们可以看到,该扬声器具有相对均匀的覆盖模式,最高可达大约 6 kHz,其中色散在较高频率处开始收缩。这不一定是质量差;这款扬声器在轴上角度附近应该有一个音调平衡的声音,但那些想要一个更温暖的声音的人,在高音被调低一点的情况下,可以在一个高音被部分滚落的角度听这款扬声器,例如40度角。理想情况下,我们要寻找的是每个角度的均匀覆盖,这样扬声器的特性就不会因角度而改变。像下图这样的情况将是一个理想状态。
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极地地图理想状态

当然,上面的例子在现实中是不太可能实现的。然而,它确实说明了扬声器应该努力实现达到的一种指向性控制。但不符合这种完美行为的扬声器并不一定是坏的。考虑一下我们理想中的上图,其中的高音在6千赫兹以上收缩;这种收缩的高音可以被用来满足听众的偏好。其他需要考虑的是,没有一个传统的扬声器可以控制低频的方向性,但这种特性的声学效果不一定会被视为缺陷(正是因为这个原因,我们不对低音炮进行指向性测试--它们在预期的频率范围内都是全向的)。此外,有时在测量图中被视为主要缺陷的内容实际上很难听到。在某些方面,人的听觉对声音再现的缺陷非常敏锐,但在其他方面,人的听觉对测量中可以看到的问题非常不敏感。我听过很多扬声器,它们有许多测量上的问题。然而,我仍然认为它们听起来不错。下图就是这样的一个案例。
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不理想的极地图 - 你能发现缺陷吗?

上述扬声器在以2kHz为中心的方向性方面表现出非常明显的收缩。然而,在我看来,这个扬声器听起来不错,我很喜欢它们。也许,如果将它与在这一区域具有卓越指向性控制的扬声器进行背对背播放,问题会变得更加明显。事实上,如果一个人在40度角之外聆听,我预计这个缺陷会更加明显,但由于它位于轴上,我并没有感觉到任何严重的缺失。
也许看极地图的一个更直观的方法是把它放在径向图中,因为这类似于更接近于扬声器的实际表现。上述极地图将所有的角度放在笛卡尔网格中,但这是为了使某些特征更容易检查而做的额外的抽象层次。另一方面,径向图是根据它们相对于扬声器的实际测量方式来观察角度的。以下是上述笛卡尔极地图中使用的相同测量值,现在被映射到径向图中。
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径向图的极坐标图

虽然从某种意义上说,径向图是一种更 "真实 "的显示扬声器频散的方式,但要弄清细节和衡量其重要性却有点困难。将极地图铺设在笛卡尔网格中,更容易让人一目了然地了解测量集的关键特征。出于这个原因,我们用网格而不是径向图来显示极地图。
现在,对于那些好奇的人来说,让我们来看看我们完全均匀的分散扬声器在径向图中会是什么样子,也就是上面几个图中的 "极地图理想 "例子。
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具有完全均匀分散的假想扬声器的径向图的极坐标图

需要注意的是这些径向图涵盖了扬声器周长的整个360度。我们可以在我们的笛卡尔图中显示这些数据。扬声器输出的后半圆通常不是一个重要的指标(也许在偶极扬声器设计中除外),所以我们通常会省略描绘这些测量。对于好奇的人来说,这里是完整的360度测量集在笛卡尔网格中的样子。
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显示全圆周角度的极坐标图

在上图中,在笛卡尔网格中显示了扬声器的全部360度,看到的一个明显特征是,高频以非常狭窄的角度射出,而低频看起来以差不多的响度水平向各个方向投射声音。请注意 360度图表的顶部和底部代表扬声器的后部。高频能量包含在上端,以至于记录的输出在与直轴相反的角度下降到展示的振幅范围以下,因此在高频图中留下了一个小的空白区域。这里需要注意的是如果你想听到这个扬声器的高频,你必须在它前面听,而不是在它后面。

总结
希望这篇文章能让大家对这些图表的内容有更深的体会。它们不仅仅是漂亮的图片。它们是测量扬声器行为的地图,不仅可以作为确定扬声器声音特性的重要指南,还可以确定最佳定位及摆放以获得最佳的声音。在《分享音箱/扬声器检查测量方法(第一部分)》中讨论轴上和离轴频率响应、方向性指数等。在本系列的最后一部分第三部分中,我们讨论了低音炮失真测量。

延伸阅读
分享音箱/扬声器检查测量方法(第一部分)
分享音箱/扬声器检查测量方法(第三部分)
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全部回复4

辉辉又来了 2

2022-8-20 07:25

这个谁看得懂啊
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guangyunzi 2022-8-29 19:09 显示全部楼层

guangyunzi 3

2022-8-29 19:09

虽然没看懂,但是也谢谢大佬了
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高留生 2022-9-3 19:17 Hao4K手机版 显示全部楼层

高留生 4

2022-9-3 19:17

谢谢分享
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武当野王 5

2022-9-11 19:08

专业,不明觉厉
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