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了解立體聲和多聲道的音箱延時會出現的問題

       立體聲的Hi-Fi系統(高保真系統)與多聲道的AV系統(家庭影院系統)是音響器材市場的兩大陣營,這兩種音響系統有著很多共通點,同時又存在著很多不一樣的東西,對于許多音響用家來說,或許只能了解其中幾個關鍵點,例如安裝、擺放、連接等等,其實還有一個很重要的地方,大家或許都遺忘了,那就是音箱自身的聲音延時問題Delay(Audio Effect)。 


 
       由于音響房間的設計、產品自身的設計等問題,聲音的播放效果往往會受到很多干擾,我們必須通過各種技術的手段來糾正這些干擾,例如聲音的延遲。下面就為大家進行詳細解讀。
 
聲音延時的出現
 
       這個問題其實非常大,覆蓋的內容十分多,我們可以用兩個方面來進行分析,那就是主觀和客觀兩個因素,在音響系統的主觀因素來看,音響系統的搭配本身就會讓聲音出現延時,從信號源到播放端、從數字到模擬,各種方面都會讓聲音出現延時,這里內容較多就不展開說明了。另一個客觀因素,就是聽音環境的問題,有隔音、有聲學、也有室內布置裝飾等問題,這些都會讓聲音在播放過程中,受到各種各樣的二次反射,讓室內的聲音效果產生各種各樣的區別和不同,所以說這個世界上沒有兩個視聽空間的聲音效果是可以做得一模一樣的。  
 
立體聲的Hi-Fi系統(高保真系統)的延時
 
       大家都知道聲波的傳輸形式是一種正負交替變化的正弦波形,這種正負也就是我們說的相位,正半周的時候聲波的相位是正,負半周的時候聲波的相位是負。多只音箱或者叫音源,發出的聲音到達同一地點的時候如果時間不一致,就會出現聲音模糊不干凈的情況,聽起來總感覺聲音朦朦朧朧的;還有可能出現聲波的相位不同的情況,有可能會出現一正一負,就會發生能量相互抵消的情況,能量抵消浪費了可惜不說,還會導致聲壓的下降,聲壓下降就需要增益的提升,就有可能導致電平輸出過大而引起信號失真,損壞單元,造成損失和不良的影響。  
 
       我們除了要提供優美的聽感,聲音要干凈有力,另外還要保證專業音響設備的正常運行。因為上述問題導致效果不理想或者設備損壞也是常有之事,那么我們就要想辦法消除這樣的隱患,進行音箱的延時測試和相位調整。當然進行調整之前我們要搞清楚多只音箱聲音到達同一地點時間不一致的原因是什么?本文將具體為您分析這種現象所產生的原因。  
 
聲波傳輸的控制
 
       也許有人說低頻跑的慢,高音跑得快。聽上去很有道理,其實完全沒有道理,從物理學上講,聲音在空氣中的傳播速度與海拔高度,溫度和濕度這幾個因素有關,并沒有頻率的高低啥事情;我們的音箱是在同一個環境下的,與上述的幾個因素好像都沒有關系。那么,還有什么原因會造成這種現象呢?  
 
       最直接的原因就是音箱的擺放位置不同,導致聲波傳輸到達同一位置時間的差異而產生相位的不同。現在的視聽系統設計,基本上很少人去注意音箱擺位的問題,導致很多的問題出現,這也是其中的一個原因,通過延時的調整,效果能夠得到一定的改善。大家熟知的音箱擺放八法也有基于這樣的因素考慮的。  
 
       解決好位置的問題是不是就處理好了呢,不一定,還有一個原因,就是音箱箱體結構的不同,導致聲波的傳輸時間出現偏差,尤其是超低音箱與全頻音箱的構造。全頻音箱的單元基本都是安裝在音箱面板上的吧,但是有的超低音箱的單元卻是安裝在箱體內部的,聲波的傳輸先要經過箱體內部才出來,也需要時間吧,所以,也會造成時間的差別。也是需要我們來處理的。 
 
喇叭的換能過程
 
       也許有人發現,我的超低音箱的單元也是安裝在音箱面板上的呀,聲波傳輸沒有經過箱體內部啊,上面的兩個原因都沒有問題啊,怎么還是存在時間差異呢,這里就引出了一個比較深的原因,喇叭的能量轉換時間。我們知道喇叭是一個換能元件,把電能轉化為熱能和聲能,熱能我們先不討論,只介紹聲能轉化問題,那喇叭是不是直接把電能轉化為聲能呢,可能有朋友就會說了,喇叭不就是一個電聲轉換元件嗎,其實我們所見的喇叭電聲轉換只是一頭一尾而已,電能進去,聲能出來。 
 
       其實能量轉換還有中間的部分,這個中間部分還包含了三種能量轉換過程。首先電能進入喇叭音圈,通電后音圈在喇叭的磁路通過電磁感應產生運動,也就是電能首先轉換為動能;然后在磁路中運動的音圈帶動紙盆運動,導致紙盆前后的空氣振動,這時候帶動空氣振動的紙盆動能就轉化為聲能了。
 
       這三種能量的轉換過程大家看到了是物理轉換過程,既然是物理轉換過程就不可能在同一時間完成,是需要一定的時間才能完成的,那么這個轉換時間是又什么來決定的呢?  
 
第一個過程,要想喇叭的運動部分動起來就需要外力,這個外力就是電能進入音圈,通過電磁感應產生動力,那么這個外力就與輸入的電功率和磁通量有關系了,同樣的喇叭,輸入功率越大,轉換的時間就越短,不同的喇叭,結構不同,性能不同,磁通量不等,轉換時間也就有區別了。 
 
       接下來,有了外力,要讓紙盆動起來也需要時間吧,而這個時間卻和喇叭振動部分的重量有關,重量越輕的時間越短,越容易動起來。那么我們來看喇叭的結構,大口徑的紙盆要比小口徑的紙盆重吧。那么,在同等外力下,小口徑的紙盆就先動起來吧,也就是說小口徑的紙盆動起來需要的時間就短一些吧。所以從這個角度上來講,口徑越小的喇叭,聲波傳輸的速度越快,前面我們說低頻傳輸比高頻傳輸慢其實應該說低音單元傳輸比高音單元傳輸慢才對。  
 
多聲道的延時問題
 
       與立體聲相比,多聲道最大的差別就是能夠產生更多的“聲音結像”,立體聲采用兩個聲道來虛擬出一個立體聲像,而多聲道,則是通過多個聲道來虛擬出多個聲像,因此如果聲音出現延時,那么這個“聲音結像”就會走樣,或者沒有那么真實,更偏離了電影要表現的包圍感和效果。和立體聲不一樣的是,立體聲的聲音延時比較容易被察覺,因為一旦人的耳朵只關注到一個聲音結像的時候,經過擺位、EQ等調整,聲音的改善是明顯的。 
 
但是多聲道則變得十分復雜,首先要有一個符合的測試信號,再來就是復雜擺位、EQ調整,因此很多人都會借助測試工具來完成延時校正,但是無論如何,多聲道的延時修正都是十分艱巨的過程,這也對整個多聲道系統的設計、建造、調試等工作提出了極高的要求,更多的內容我們就不展開說明了。

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