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說說超低音 ( 第二篇) 吳榮宗主筆一只低音喇叭因物理特性，在沒有所謂無限障板的條件下，能量依軸心方向散射外，在其音箱後方 ( 超出 180° )，其頻率會散漫在其中。而這些充斥頻域的高低將依製造商所設計出來喇叭的的容積、寬深度、單體特性而定！又以前聊過的，沒有那麼大支的喇叭可以單獨得到超大能量，因此就須組合起，光在堆砌這些箱子時，老外規矩就一大堆，真的咱們學不完，簡單的其中一項就是那個要擺放喇叭位置的結構或接觸面，它必須是扎實的沒反彈性的，接觸面可以標準的提供不變形的堆疊與排列。然後安全要求很高，我提這一點是在台灣咱們比較能做到，但是都不徹底執行，大家一定要改善，ok，組合同型的喇叭來產生大能量的過程裡，我們就要注意這箱子彼此間的呎吋啦、角度啦，有的人為求含蓋面大，會把超低音的排列呈有角度的灣區狀，這樣並不是不可行的啦，只是你要清楚的是箱子間的角度會影響輸出波瓣的多寡，深或淺，即使你得到較寬的含蓋面，卻也使得到 ” 五花辮 ” 的低頻音場也大大提升。什麼是 ”五花辮 ”的簡語？現在我們來看圖說故事了，各位先看看這個天文學的公式先， Main coverage angle = 2 x arcsin ( 0.61 x λ / N x d ) 這個 Main coverage angle 就是從喇叭軸心算起在其左右兩邊的含蓋角度角度。 0.61 的導入值是喇叭單體在音箱與音箱間，任一頻率角度的負值。 arc sin = 箱子與箱子間的彎角距。 λ = 音速 / 頻率的值。 N = 低音喇叭的數量。 d = 任兩支喇叭單體軸心間的距離。這個式子在告訴各位的目的就是繼續看下去！哈哈………. _ _ 圖示 A，是一組低音喇叭所散發出來的低頻能量，各位先別管什麼頻率，左邊它是一個常使用的組態，四支低音喇叭組合，水平 or 垂直各位就一上圖例來瞭解，此圖則是在告訴你當少量的低音垂直或是水平的排列組合，它除了產生有效的指向能量外，在其軸心垂直水平向後 180° ( 左90° & 右90° )，同樣的也會有泛音的能量產生，那麼這些泛頻裡某一些頻點可能會因為現場是室內的建築，舞台上樂器或直接音產生的，或PA喇叭反設所產生的任一頻點，就有可能將這某一頻點給予共振出來，造成低頻迴授的潛在因素。右方則是大型的低音陣列組合，高優沃的指向能量產生，大大消弭掉180° 後的能量。各位看倌要清楚的是這圖例僅是一個單一頻率，如果它是一個 20 ~ 160 Hz 噪音產生器時，那圖形就不會像圖例那麼好看，因為每一個頻率的波長都不一樣，組合在一起就有不同的波辮，總知你要清楚一點，就是以上面的式子去求任一頻率，喇叭數量愈多，調整的角度愈少，你所求出來的角度響值就愈小，再更現實些，即投資超低喇叭音箱，要達到現場一個相當的資源運用時，以一只雙 18” 的音箱假設是 NT : 70000，24 只即 70000 x 24 = 1680000。什麼都沒買，光低音喇叭就要這麼多錢了！流汗啊…. _ 圖 B 是一般場子喇叭的擺設的正視略圖。超低音喇叭抵消 ( Subwoofer Cancellation ) 我們經常會被問到有關超低音喇叭抵消 ( Subwoofer Cancellation ) 的問題，尤其特別的是在外場的應用上。有時歸咎一個特定超低頻域點無法抑制其共振的問題，使操作人員受到責難，在某些聽眾區表現的不是很好。這強調出問題是堆垛位於在舞台的每一個側面的超低音喇叭之間的相互作用。只要我們有讓揚聲器位於在舞台的兩個側邊，假設它們是放送著相同的訊號時，在它們之間就永遠是會有干擾的問題。在上面一大串的說明主要就是訴諸一個事情，當一堆喇叭組合起來時，那些箱子與箱子之間的距離數據就會讓低頻音場有所影響。再看這圖例：圖 B 是一般場子喇叭的擺設的正視略圖。圖 C 是俯視圖，超低音喇叭發出 100 Hz 的能量散佈圖，音箱彼此之間是很理想緊密堆疊。在黃色區域一直到淡藍之間的距離，大約是 147 dB ~117 dB 的差別，你可以看出這 100 Hz 的低音散佈圖沒有花瓣出現，因此當聆聽者身在其中時，取其任一角落都會得到很勻稱的聆聽品質。不過你發現到如果把這散佈圖的圓軸畫出， 180° 依然擁有 apron of room colouration。 _ 圖 C是低頻能量散佈略圖 ( in 100 Hz ) 彩色圖片資料來自於 Joe Brusi 先生的資料，喇叭是我補充畫上去說明的。當舞台另一邊的低音喇叭也打開時，若聆聽者不是站在正中央平均點的位置，而是偏左 or 右，那就好玩了！就如同在插圖 D上所看見的那樣，當聆聽者對兩方的距離是相同時，從那兩方所發出的聲音就同時到達聆聽者。如果聆聽者是接近到一邊並與另一邊距離較遠，則近的一邊的聲音就比遠的聲音先到達聆聽者。這就是時間到達的差異所產生出的梳形濾波效應 ( Comb Filtering Effects )。 _ 圖 D - 1 圖 D - 2 圖 D - 3 圖示 D – 1 聆聽者位於左聲道的近軸心處，相對的他也聽到右邊的那個頻率，唯不同之處是因距離的關係而有時間差的問題出現。圖示 D – 2 這樣的現像有如一只發音體置於單面牆的位置，在現場各位如有面對到類似的音場環境，就應該儘量克服避免這樣的放置低音喇叭。圖示 D – 3 裡面的小a 就是聆聽若處於兩堆埵物的中央，那得到的音壓將是倍增的！不幸的是聆聽者若是恰巧處於倍時間差的位置，那剛好是任一頻率的抵消點。 ________________________________________圖 D - 4 圖 D-4 是一個梳形濾波效應 ( Comb Filtering Effects ) 的解釋圖，波辮間凹陷的谷辮就是時間差所造成的。在時間到達的差別上導引致兩個訊號之間的相位差在180度時，就處於所在的頻率狀態下就發生出現了絕對抵消，但是實際的現場應用不會是論點上那樣，因為真正現場喇叭所放射出來是音樂電平。它的內容有樂器變化的升降滑音、有立體模式的效果聲頻等等，那這梳形濾波的可聆聽值就是這些隨時間、頻率改變、發音點等去作用。就這些最低的影響值而言，對於那些瞬息萬變的頻率，若非恆頻恆源，現場可聽到的聲音數據還是大於這些折損的能量，即使其內容包含 Comb Filtering Effects。很多人以為使用圖形等化器或參數調整就能消弭這個效應，其實並不能修正由梳形濾波所造成的問題，這是因為在這些凹陷抵消的最下方位置是一個完全的能量抵消。影響這個絕對值是當兩個訊號電平值是比另一個大很多時，那麼影響的效果將是會減少並不是解除，所以用什麼 EQ 去調整如何如何是不會消除梳形濾波效應的，瞭解麼？好的，我再拆開解釋，這問題是這樣的，假如有一個音樂訊號發出在左右主喇叭上，聆聽者位於中央點，OK，這位聆聽者是標準點，不過前方左又兩點的喇叭位置有無偏差？這樣的位置精準就是梳形濾波效應影響值產生的大小，有人會說，那麼某一邊的音量大些時，梳形濾波效應也隨著減少啦，或者我們簡單的透過延遲設備來調整某一邊的時間補償到達同步，梳形濾波效應就會被解決掉然後就可以愉快的回家了！做夢！除了在中心線位置以外的，還有其它的聆聽者啊，嚴格講，每一位聽眾在現場所在的位置就是一個不同的時間差，對於某些頻點也就會有不同梳形濾波效應定義值。他們之間是有不同的延遲，這意思是對每一位聆聽者位置來延遲一個喇叭堆垛點或懸吊點，只不過改變了聆聽者這個 Sweet Spot ( 最佳聆聽位置 )，但在其它的地方還是一樣的問題存在。沒錯，對於頻率而言，在一個演出現場，能量折損這個問題是一直存在的，各位有無發現一件事情，一個立體的音相，不就是時間上的變換，效果器之類的美化，不就是時間相位的技巧嗎？！那麼個樣子，實際在聆聽上，也並沒有非常的嚴重不可聽。各位看到這裡，首先要知道的是未來自己在現場所架設的聲音系統，因為這些音樂電平的變動，在任一點位置就會有不同的頻率凹陷，或寬或窄，各頻率不同。以主喇叭來說，左右聲道的音樂電平散發出來的頻率，並不是像那恆頻率一個個的遍佈在不同的這些抵消區域，然後排列這些凹陷供你觀看分析圖表，那些音樂頻率發生此效應是非常小的，又左耳和右耳並不會在當下參與分享到這些效應點，左右耳對發音點與距離所產生的效應，所聽到時在腦中樞辨別也有時間差的，各位可以先行瞭解哈斯效應。也因此抵消的現象，聆聽上並不像數據上所感受到的不足。以恆源恆頻而言，也許某一位聆聽者的位置剛巧是凹陷，另一個聆聽位置也許是優沃的能量。問題來了，就超低音喇叭，在低頻音域裡，一個梳形濾波效應情況就變成是一個問題。從上述所題供的式子就可以瞭解頻率愈低，波長就愈寬，可被辨別出來的。我們隨變算一下 80Hz 的波長，波長 = 音速* / 頻率 80 Hz 的波長大約是 4 公尺，這範圍是龐大的，有凹陷的位置方向自然就市寬的廣大的，聆聽者變換到可聆聽點的距離變大了，所以折損就容易被聆聽出來，這是因為超低音喇叭幾乎是全指向的散佈在現場的。以 120 Hz 來說，在這個兩邊超低音喇叭的覆蓋內，整個聽眾區，無論是什麼類型的，直接正面輻射式的、曲式號角型反射式的 ( folded horn )，或者廠牌的各種類型的超低音喇叭，都無濟於事的無可避免的都會遭受到干擾的影響。結果就是所謂的 Power Alley，你可以說成能量凹陷，或是直接唸這英文即可，因為沒有這樣的中譯。看圖，這就是我所說的 “ 五花瓣”圖示： _ ___________圖 E。彩色圖片資料來自於 Joe Brusi 先生的資料，喇叭是我補充畫上去說明的。圖 E 就是兩聲道的組合後所產生的頻率抵消的分析圖，利用電子聲學模擬來顯露這個現象。各位若是精通EASE軟體，這些現場模擬能量折損資料，自然就很容易建立出來了，在此也很感謝網路上 Joe Brusi 先生的貼圖資料，讓我有現成的圖檔解釋，比我話的還清楚。 OK，上圖 C 第一個覆蓋的圖表對應到 100 Hz。我們僅打開一邊的超低音喇叭，圖E則是兩邊低音喇叭打開時在 100 Hz 恆頻恆源的 Power Alley 情形，有五個花瓣狀，這些就是模擬下，最大音壓位置 ( 紅色區 )，以及折損漸層的位置 ( 水藍色 )，意思即是我們若是位於水藍色的位置聆聽現場，那麼 100 Hz 將不會是理想的能量表現。 _ 圖 F，左右喇叭全開 80Hz的能量分佈與折損。此圖片來自於Joe Brusi 先生的資料圖 G、左右喇叭全開 60Hz的能量分佈與折損。此圖片來自於Joe Brusi 先生的資料以 100Hz 圖例來解釋後，應該有很多人會以為現場聆聽位置分佈下，還是有一些人聽得到優沃的低頻能量，其實並不是這樣的，當兩邊的低音喇叭打開後所產生的倍能或折損凹陷等現像，只有在兩低音喇叭的中央位置才是理想的聆聽區。這就是先前我們提到的，不同的頻率有不同的 Power Alley，而且模擬的圖示都還是開擴地，若是一個室內的場地，把那二次反射的數據也寫進來，那將會是讓人頭痛的數學問題！從圖 E 、F、G 的解釋，我們可以整理出頻率愈高時，Power Alley 的花瓣愈多，這形成的折損狹道也比較窄。自然地，愈是低的頻點，雖說是無指向，然而沒有處理好擺設位置，或是空間反射的因素沒有考慮進去，當表達音樂節目的過程時，人們將會聽出低頻泛音不足感，即便他們不會使用專業名詞來訴說。 _ 圖 H、左邊與右邊的超低音喇叭同時的，50 Hz。此圖片來自於Joe Brusi 先生的資料圖 H 是 50Hz 的解釋。針對於每一個頻率，我們都可擁有如花瓣般的能量頻譜表，我們將它疊在一起時，各位可以去想像這個 Power Alley 的位置，這些模擬圖是以恆頻恆源計算出來的，大家再想像音樂電平在行進時，這些 Power Alley 的寬窄位置是活的，是會變動的，還有，Alley 的寬廣度取決於這些超低音喇叭擺設的間距，哪些間距？任一位置多數量的低因喇叭箱彼此的間距，左右兩邊超低音喇叭彼此之間的間距，以上的間距條件就會去影響改變這個 Alley 的狹窄值。講了那麼多的內容，要去計算那間距與 Alley 之間的內容，就是上面那一個天文學式子，這樣子把它連接起來，這文章的述說是不是有些瞭解了吧。 _ 圖 I ，14公尺 ( 47英呎 )的低音擺設。此圖片來自於Joe Brusi 先生的資料上面圖 – I， Joe Brusi 先生的圖所說明描述顯示的是針對於兩個單一超低音喇叭箱，設置在間隔了 14 公尺 ( 47 英呎 ) 的低音擺設。這 Alley 如這圖示般的就不是那麼顯而易見的了。但是在放射的遠處，同樣的我們可以看到那 Alley 的存在，把這樣的模擬應用在真實的現場上，這些遠區面的 Alley 凹陷區，應該是在表演區之後了吧，通常那也是我們大概也不去關心的位置了。最後這張圖告訴我們實際上咱們演出的舞台都大於 EASE 軟體所模擬的呎吋，一般國內中大型的舞台都不少於 18 公尺，所以一邊都擺上 8 ~ 16 超低音的數量時，還不至於互相嚴重干擾，反而有時舞台過大，中間區域還須加補一組近區的低音補償，還有要注意的是，光是在單邊的音箱調整就要仔細安排好，僅有實際去避免這 Powerhouse Alley 的方法是，要把所有的超低音喇叭設置放在單一特定的位置上。當以較小的規模應用時，把這些所有的超低音喇叭設置放在中央通常是不可能的，但是在較大的演出場合上，可以得益於放飛這些超低音喇叭在這中央位置上。當系統建立後的問題來臨了，不管現場低音系統怎麼樣，重要的是不要先行預設立場去責難這些喇叭品牌或是操做人員，因為大家在建立這系統前，自問是否有先行觀察過環境條件，安置好的元件，我們是否有去量測過？單一元件正常否？所有的低音喇叭是同一型號嗎？連接的喇叭導線正常否？還有好多好多的外來因素會影響整個放送與聆聽品質的，身為音響人更是要清楚除了主喇叭系統的建立外，匹配第二套超低音系統更是能加分的。未完…下課先…尿尿去…………………………………….

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