怎么對(duì)音箱驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行正確的信號(hào)（時(shí)刻）對(duì)齊

   從上世紀(jì)80年代前期開端，"時(shí)刻對(duì)齊"這個(gè)詞就被翻來覆去地拿來評(píng)論，可是人們對(duì)它的了解一向不甚精確。

其實(shí)，人們?cè)缇妥⒁獾竭@個(gè)概念了。為首部有聲電影《爵士歌手》(The Jazz Singer)供給音箱的工程師，發(fā)現(xiàn)在踢踏舞場(chǎng)景中，從高頻號(hào)筒和從折疊號(hào)筒低頻單元傳出的踏步聲有不同的抵達(dá)時(shí)刻。
從此，規(guī)劃師盡心竭力對(duì)音箱進(jìn)行時(shí)刻對(duì)齊。"時(shí)刻對(duì)齊"（time alignment）是E. M. Long公司的商標(biāo)，為了便利評(píng)論，咱們將運(yùn)用通用術(shù)語"信號(hào)對(duì)齊"（signal alignment），來避免一向運(yùn)用?和TM等標(biāo)志。
很多人以為，對(duì)音箱內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)對(duì)齊，其實(shí)就是丈量出各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的音圈到箱體前部的間隔差，然后為最靠近箱體前部的驅(qū)動(dòng)器添加相應(yīng)的延時(shí)，這樣一切驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)就能正確對(duì)齊了。
可是，這并不精確！要對(duì)齊高頻和低頻驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)，咱們有必要首要了解濾波器和相位。
一切濾波器都"旋轉(zhuǎn)"相位，使經(jīng)過濾波器的頻率發(fā)作正向"相位搬運(yùn)"。由于360度相位搬運(yùn)相當(dāng)于一個(gè)波長(zhǎng)，波長(zhǎng)能夠經(jīng)過間隔或時(shí)刻描繪，因而特定頻率的任何相位搬運(yùn)都能夠經(jīng)過一定時(shí)長(zhǎng)的信號(hào)延時(shí)表明。
比方，1000 Hz表明每秒循環(huán)1000個(gè)周期，所以一個(gè)波長(zhǎng)（或周期）就是一秒的千分之一，即1毫秒（ms）。因而，1 kHz處的360度相位搬運(yùn)相當(dāng)于1毫秒延時(shí)，180度相位搬運(yùn)（1/2波長(zhǎng)）相當(dāng)于0.5毫秒延時(shí)，90度（1/4波長(zhǎng)）相當(dāng)于0.25毫秒延時(shí)。而關(guān)于2 kHz，由于一個(gè)周期的波長(zhǎng)只要1 kHz的一半，因而相位搬運(yùn)的延時(shí)時(shí)刻也是1 kHz的一半。以此計(jì)算， 20 Hz的180度相位搬運(yùn)（1/2波長(zhǎng)）相當(dāng)于25毫秒延時(shí)或28.25英尺（以音速計(jì)算）。
實(shí)踐運(yùn)用
這跟我評(píng)論的論題有什么關(guān)系呢？一切的分頻器和均衡濾波器都是電子濾波器，會(huì)使經(jīng)過的信號(hào)發(fā)作相位搬運(yùn)/延時(shí)。相同地，一切的音箱都是聲學(xué)濾波器，也會(huì)形成信號(hào)延時(shí)。 所以，要對(duì)齊低聲單元和號(hào)筒驅(qū)動(dòng)器（或高音單元）的信號(hào)，咱們不只要補(bǔ)償各個(gè)驅(qū)動(dòng)器到箱體前部的物理間隔差，還要補(bǔ)償分頻器、每個(gè)驅(qū)動(dòng)器獨(dú)有的分頻后均衡濾波器以及作為聲學(xué)濾波器的音箱所形成的濾波器相位搬運(yùn)延時(shí)。分頻前均衡濾波器不考慮在內(nèi)，由于它們給兩種驅(qū)動(dòng)器形成相同的延時(shí)。
現(xiàn)在，讓咱們將新學(xué)的常識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐工作中，對(duì)一個(gè)兩分頻音箱體系進(jìn)行信號(hào)對(duì)齊。這個(gè)體系包含一個(gè)12英寸的低聲單元（低頻部分）和一個(gè)90°x 40°的號(hào)筒/緊縮驅(qū)動(dòng)器（高頻部分）。
開端之前，請(qǐng)確保兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的極性肯定共同，或至少相關(guān)聯(lián)的極性有必要共同?？山?jīng)過多種辦法查看極性：（1）查看接線；（2）在未啟用均衡器或分頻濾波器的情況下，對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)用極性查看器；（3）運(yùn)用丈量體系查看初次正向轟動(dòng)的脈沖呼應(yīng)。
圖1 展現(xiàn)了低頻和高頻部分的獨(dú)自頻率呼應(yīng)。丈量Mic放置在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的中心，間隔為低聲單元直徑的五倍。請(qǐng)注意，在添加24 dB/倍頻程（4階）Linkwitz-Riley分頻濾波器之前，我現(xiàn)現(xiàn)已過EQ把每個(gè)部分頻率呼應(yīng)調(diào)理得比較滑潤(rùn)，在分頻點(diǎn)頻率也是這樣。

圖1：運(yùn)用24 dB/倍頻程Linkwitz-Riley分頻濾波器的獨(dú)立低頻&高頻呼應(yīng)，分頻點(diǎn)為1 kHz
我發(fā)現(xiàn)首要經(jīng)過每個(gè)驅(qū)動(dòng)器特有的分頻后濾波器，對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行均衡處理，可在高、低頻呼應(yīng)兼并時(shí)，為分頻區(qū)域供給最滑潤(rùn)的頻率呼應(yīng)。這也能夠讓分頻濾波器以更挨近理論的抱負(fù)辦法兼并在一起。
請(qǐng)注意，頻響曲線相交之處即聲學(xué)分頻頻率，為了進(jìn)行信號(hào)對(duì)齊，若運(yùn)用的是4階濾波器，交匯點(diǎn)應(yīng)該在-6 dB處。要完成這個(gè)目標(biāo)，有必要確保每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的電平是共同的，然后調(diào)整電子分頻器的頻率，直至取得所需的聲學(xué)成果。
本例中，我期望取得1 kHz分頻點(diǎn)。為到達(dá)這個(gè)目標(biāo)，終究?jī)蓚€(gè)驅(qū)動(dòng)器的電子分頻頻率為950 Hz。請(qǐng)記住，電子分頻頻率與均衡濾波器和聲學(xué)濾波器（即音箱）密切相關(guān)并遭到它們的影響，均衡濾波器和聲學(xué)濾波器才干發(fā)生真實(shí)有用的聲學(xué)成果。
圖2 展現(xiàn)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的組合頻響曲線，它疊置于低頻&高頻的獨(dú)立頻響曲線上。請(qǐng)注意分頻處的抵消和600Hz鄰近的小提高。11 dB的波谷表明需求對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)對(duì)齊，由于它們發(fā)生了異相的相同頻率，抵消了彼此的輸出。這無法經(jīng)過均衡修補(bǔ)，由于它將一起影響兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，相同還會(huì)呈現(xiàn)抵消。

圖2：兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的組合頻率在分頻處有11 dB的波谷。
圖3 添加了組合頻響的相位曲線。請(qǐng)注意相位曲線分頻處斜度的俄然改變。這也表明，驅(qū)動(dòng)器信號(hào)不對(duì)齊形成了頻響曲線的波谷。

圖3：從帶相位曲線的驅(qū)動(dòng)器組合頻響圖中，可看到分頻處斜度的俄然改變，顯現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)為對(duì)齊。
在這個(gè)階段，大部分執(zhí)行信號(hào)對(duì)齊操作的工程師，將開端對(duì)最挨近箱體前部的驅(qū)動(dòng)器添加延時(shí)，并調(diào)查相位曲線直至斜度變得盡可能直（"直"而不是"平"）。假如你的實(shí)時(shí)分析器（RTA）無法丈量相位，那就太不幸了。這也會(huì)是一項(xiàng)十分庸俗的任務(wù)，由于最后幾個(gè)延時(shí)進(jìn)程，關(guān)于相位對(duì)齊優(yōu)化的每一邊，看起來幾乎都相同。
這對(duì)頻率呼應(yīng)而言可能無關(guān)緊要，可是這兒的信號(hào)對(duì)齊還決議了分頻頻率處，軸上波瓣的指向。要使波瓣筆直于箱體正面，最好在丈量Mic地點(diǎn)的方位，取得最佳對(duì)齊設(shè)置。
要找到最精確的對(duì)齊設(shè)置，最簡(jiǎn)便的辦法可能是運(yùn)用實(shí)時(shí)分析器。
回轉(zhuǎn)高頻驅(qū)動(dòng)器的極性（"極性"，而不是"相位"）。然后開端為最挨近箱體的驅(qū)動(dòng)器添加延時(shí)--本例中，最挨近箱體的驅(qū)動(dòng)器是低聲單元。
找到分頻處最大的抵消。不像前面將相位斜度弄直的辦法，這個(gè)辦法能輕松決議最大抵消處的延時(shí)步進(jìn)。波谷可能有30至40 dB深，這個(gè)波谷即便在最佳延時(shí)的一步進(jìn)之上或之下，都將小幾個(gè)dB。
圖4 對(duì)比了高頻回轉(zhuǎn)極性前后的組合呼應(yīng)曲線。很幸運(yùn)，回轉(zhuǎn)極性的頻響曲線看起來十分平整。
很多人到這兒就停步，開端運(yùn)用體系了。在DSP（數(shù)字信號(hào)處理）呈現(xiàn)之前，人們的確經(jīng)常這么做。音箱體系內(nèi)置的無源分頻體系經(jīng)常是10dB/倍頻程（2階）分頻器。

圖4：驅(qū)動(dòng)器極性相同的組合頻響曲線（波谷）與高頻驅(qū)動(dòng)器極性回轉(zhuǎn)的組合頻響曲線（平整）
2階分頻器在分頻點(diǎn)發(fā)生3 dB衰減，驅(qū)動(dòng)器之間相位相差180度?；剞D(zhuǎn)高頻部分的相位讓它們相位共同，在分頻處取得3 dB的提高。很多帶無源分頻器的音箱都是這樣規(guī)劃的。 這時(shí)，一個(gè)重要的問題是：你能聽出肯定極性和回轉(zhuǎn)極性信號(hào)之間的不同嗎？簡(jiǎn)略的答復(fù)是：假如信號(hào)是十分不對(duì)稱的波形，你能夠聽出不同；假如信號(hào)是十分對(duì)稱的波形，你無法聽出。
圖5 所以，除非你聽的僅僅長(zhǎng)笛獨(dú)奏，不然你可能需求運(yùn)用現(xiàn)代DSP功用，為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器供給優(yōu)化的分頻，讓它們的極性保持共同。從圖5能夠看出，在高頻極性回轉(zhuǎn)的組合呼應(yīng)中，分頻頻率處的相位斜度稍有轉(zhuǎn)機(jī)，表明存在某種程度的不對(duì)齊。

圖5：高頻極性回轉(zhuǎn)的組合呼應(yīng)曲線。請(qǐng)注意分頻處相位曲線的小轉(zhuǎn)機(jī)。
圖6 展現(xiàn)了高頻驅(qū)動(dòng)器極性回轉(zhuǎn)時(shí)，找到分頻處抵消的進(jìn)程。分頻處的波谷深37 dB，最佳低頻延時(shí)為0.417毫秒。請(qǐng)注意，它比最挨近的0.396毫秒延時(shí)步進(jìn)深10 dB。

圖6：高頻驅(qū)動(dòng)器極性回轉(zhuǎn)時(shí)，找到最深的抵消。
圖7 描繪了最深抵消的相位曲線。這是一條徹底筆直的直線，表明剛好處于180度異相。

圖7：最深抵消的相位斜度是一條筆直的直線，表明剛好處于180度異相。
一旦找到高頻驅(qū)動(dòng)器極性回轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生最深抵消的延時(shí)步進(jìn)，只需將高頻驅(qū)動(dòng)器的極性再次回轉(zhuǎn)即可。你的體系現(xiàn)在現(xiàn)已信號(hào)對(duì)齊。
圖8 是終究成果。與圖5回轉(zhuǎn)高頻的呼應(yīng)曲線比較，本圖在分頻區(qū)域的相位曲線斜度愈加直緩，低聲單元在600Hz鄰近的呼應(yīng)曲線也沒有高頻抵消波谷。

圖8：高頻相位再次翻轉(zhuǎn)后的終究信號(hào)對(duì)齊。
假如你具有丈量相位的丈量體系，請(qǐng)承認(rèn)終究的相位斜度是一條直線。這是為了避免對(duì)錯(cuò)誤的驅(qū)動(dòng)器添加延時(shí)，或在短波長(zhǎng)的分頻頻率處對(duì)正確的驅(qū)動(dòng)器360度延時(shí)太多或太少，而形成前后偏離一個(gè)頻率周期。終究的頻率呼應(yīng)可能看起來是相同的。假如運(yùn)用的實(shí)時(shí)分析器不帶相位丈量功用，需特別注意這一點(diǎn)。