• Главная  /
  • Аудио   /
  • Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 2
Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 2 sub_top_2 Full view

Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 2

 

Жоан Ла Рода

В первой части мы рассмотрели, что такое фаза и полярность, что вызывает изменение фазы, и что подразумевается под выравниванием фаз.

Кривая согласованности (когерентности)

Кривая согласованности, которую показывают системы измерения, основанные на быстром преобразовании Фурье, указывает на высокую вероятность того, что измерение является надежным.

Очень часто можно найти, что кривая когерентности (калибруемая от 0 до 1 или от 0 до 100%, в зависимости от измерительной системы) показывает низкие значения в какой-либо части спектра. Мы не должны доверять амплитудным или фазочастотным характеристикам у тех полос, для которых наша измерительная система демонстрирует низкую когерентность.

Существуют две основные причины слабой согласованности:

1) Опорный сигнал плохо синхронизирован с измеряемым сигналом.

Мы можем легко это проверить, начав измерение без предварительной синхронизации измерительного сигнала с помощью «Delay Finder» на SATLive или эквивалентной функции в других системах.

В нижеприведенном случае видно, что когерентность для высоких частот очень мала.

Fig6DAS_PA

Рисунок 6: Шкала когерентности на SATLive видна с правой стороны, градуированная в пределах от 0 до 1. След когерентности этой кривой был сохранен и загружен утилитой Trace Manager, и показан как более тонкая синяя трассировка (в верхней части графика).

2) Отражения.

Они приводят к тому, что когерентность в некоторых частотных диапазонах будет низкой. Нам не следует доверять измерениям на этих полосах частот.

Если мы заинтересованы в измерениях той части спектра, где имеется плохая согласованность, нам следует изменить расположение измерительного микрофона.

Когда дело доходит до корректирования фазы, мы должны проверить согласованность, чтобы знать, какие части измерения являются надежными, а какие из них загрязнены отражениями, реверберацией и т.п.

Пример 1: «Уменьшенное измерение: сабвуфер и топ (мид-хай бокс) делят общий диапазон частот».

Прежде чем пытаться выполнить эти измерения в первый раз в реальной жизни (где не всегда может быть достаточно времени, и условия могут быть далеки от идеала), но чтобы получить некоторую практику с этой процедурой, можно произвести уменьшенное измерение.

Предположим, что вы уже знаете, как выполнять измерения передаточной (transfer) функции с используемой вами измерительной системой, и используемое вами оборудование является адекватным.

Чтобы синхронизировать опорный сигнал с измерительным сигналом, нам необходимо измерить импульсную характеристику системы, которую лучше получить от высокочастотного диапазона, и поэтому для синхронизации мы всегда будем использовать мид-хай бокс (топ).

Там будут моменты, когда нам нужно будет подвинуть сабвуферы «назад», добавив задержку, и моменты, когда нам нужно будет переместить их «вперед», с «отрицательной задержкой».

Поскольку такой вещи, как «отрицательная задержка», не существует, мы добавим начальную временную задержку, которая будет одинаковой для всех диапазонов, так что потом мы сможем добавить или вычесть задержку от начальной задержки сабвуферов. Как только система будет настроена, мы избавимся от избыточной задержки, это будет видно в наших примерах.

Давайте теперь проведем сокращенное измерение 18-дюймового сабвуфера и мид-хай топа.

Частоты среза у сабвуфера в реальной системе будут следующими:

HPF LR24dB/Oct, 30Hz

LPF LR24dB/Oct, 85Hz

Частоты среза у мид-хай топа в реальной системе будут следующими:

HPF LR24dB/Oct, 50Hz

LPF LR24dB/Oct, 20KHz

Но для начала, чтобы немного потренироваться с процедурой регулировки фазы, мы будем использовать для данного измерения две АС с 4-дюймовыми динамиками.

Чтобы в нашем представлении два 4″ вели себя акустически, как наши реальные полномасштабные системы, нам нужно будет увеличить частоты кроссовера. Для этого мы умножим реальные обрезные частоты системы на соотношение размера реальной системы к нашему уменьшенному ящику, т.е. умножим частоты на 18″/4″ = 4,5.

Поэтому частоты фильтров для уменьшенных измерений, которые будут введены в процессор для 4-дюймовой системы, будут следующими:

Частоты фильтров сабвуфера для уменьшенной системы будут следующими:

HPF LR24dB/Oct, 30Hz x 4.5 = 135Hz

LPF LR24dB/Oct, 85Hz x 4.5 = 382Hz

Частоты фильтров мид-хай топа для уменьшенной системы будут следующими:

HPF LR24dB/Oct, 50Hz x 4.5 = 225Hz

LPF LR24dB/Oct, 20KHz

Мы оставим обрезной ВЧ-фильтр для ТОПА на 20 кГц. В противном случае мы отправились бы в ультразвуковой диапазон.

Для этих измерений мы использовали в качестве сабвуфера акустическую систему DAS Arco 4, лежащую на боку.

АС, используемая как топ — также DAS Arco 4, расположена несколько выше, приблизительно на 15 см дальше АС, используемой как сабвуфер, как показано на рисунке 7.

Микрофон размещается на земле, на расстоянии 90 см от моделируемого сабвуфера.

Fig7DAS_PA

Рисунок 7: Вид сбоку на уменьшенные измерения, используемых в примерах 1 и 2.

Для того, чтобы было легче заметить разницу между ровными фазами и неровными, рекомендуется установить акустические уровни для топа и сабвуфера одинаковыми в полосе разделения, от 225 Гц до 382 Гц в нашем примере.

Процедура заключается в следующем:

  1. Введите 20 мс в качестве времени задержки для каждого из выходов процессора (это произвольное значение, можно использовать другое время задержки).
  1. Давайте сначала работать только с мид-хай топом. Мы будем использовать утилиту Delay Finder, чтобы добавить требуемую задержку в канал с опорным сигналом, то есть синхронизировать опорный сигнал с измеряемым сигналом. (Более подробную информацию см. в руководстве пользователя для SATlive или в мануале вашего программного анализатора.)

Fig8DAS_PA

Рисунок 8: Это кривая амплитудно-частотной характеристики, которую мы пытаемся улучшить. Можно заметить обнуление около 400 Гц, так как эту полосу частот воспроизводят обе АС.

  1. Измерьте амплитудно-частотную характеристику всей системы перед выполнением корректировки фазы. В худшем случае мы увидим значительное сокращение диапазона частот, воспроизводимого обеими акустическими системами. Измерение можно увидеть на рисунке 8.
  1. Отключите сабвуферный выход процессора и включите средне-высокий выход процессора.
  1. Измерьте топ и сохраните кривую. В нашем примере кривая показана на рисунке 9.

Fig9DAS_PA

Рисунок 9: Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики для топа.

  1. Отключите средне-высокий выход процессора и включите сабвуферный выход процессора.
  1. Не используйте Delay Finder еще раз !!! (т.е. — не синхронизируйте снова опорный сигнал с измеряемым сигналом).

Помните, что мы сравниваем фазу на обоих выходах, т. е. — измеряем разницу во времени прибытия двух сигналов как функцию частоты.

Поэтому задержка синхронизации опорного сигнала не должна изменяться в программе измерения. Имейте в виду, что мы использовали мид-хай топ в качестве нашей временной привязки, потому что это сигнал, из которого может быть получен лучший импульсный отклик.

  1. Измерьте сабвуфер и сравните его фазовую кривую с фазовой кривой мид-хай топа. Результат показан на рисунке 10.
  1. Добавьте или вычтите задержку с выхода сабвуфера, пока две фазовые кривые не пересекутся в точке кроссовера. Не забудьте сохранить кривые.

Кривая с наивысшим наклоном имеет большую задержку. Поэтому в этом случае кажется очевидным, что нам придется уменьшить задержку на зеленой кривой, то есть — на выходе сабвуфера.

Мы сможем это сделать, потому что первоначально добавили задержку 20 мс на оба выхода.

Удалите часть задержки с выхода сабвуфера, и зеленая кривая потеряет наклон и сдвиг вверх, и две фазы будут перекрываться в довольно широкой полосе.

Fig10DAS_PA

Рисунок 10: Снимок показывает разность фаз между сабвуфером и топом для частотного диапазона, который используется совместно (160 Гц — 400 Гц). Это объясняет обнуление около 400 Гц, и тот факт, что уровень в остальной части этой разделяемой полосы существенно не увеличивается.

Задержка на выходе сабвуфера составила 18,666мс. На частотах от 150 Гц до 400 Гц две кривые перекрывают друг друга, то есть они находятся в фазе в том диапазоне, который они совместно используют.

Поэтому, если мы сравниваем две фазовые кривые и хотим минимизировать разность фаз между ними, мы должны помнить следующее: если одна кривая имеет более крутой наклон, чем другая, то это значит, что она приходит позже, и нам нужно уменьшить задержку на данном канале.

Если одна кривая имеет более мягкий наклон, чем другая, то она прибывает раньше, и нам нужно добавить задержку.

Имейте в виду, что в нашем примере сабвуфер был физически расположен ближе к микрофону, чем топ, поэтому мы могли ошибочно предположить, что сабвуферу потребуется задержка.

Fig11DAS_PA

Рисунок 11: Мид-хай топ и сабвуфер с ровными фазами. Можно видеть, как фазы перекрываются в общей полосе частот, что означает, что они будут суммироваться идеально.

Не забывайте, что фильтры влияют на фазу, поэтому мы не можем предсказать, нужно добавлять или удалять задержку, пока мы не увидим измерения.

Посмотрим, что произошло бы, если бы мы увеличили время задержки на сабвуфер, а не уменьшали его.

На рисунке 12 задержка добавлялась к выходу сабвуфера, пока не было достигнуто максимальное возможное перекрытие фаз. Задержка низкочастотного динамика составила 22,276 мс.

Фазы перекрываются только в области 250-300 Гц, что очень мало. Ниже 250 Гц синяя фазовая трасса ниже зеленой, тогда как выше 300 Гц зеленая кривая ниже синей; то есть между ними существует разность фаз.

Fig12DAS_PA

Рисунок 12: В этом конкретном случае задержка сабвуфера не перекрывает фазовые трассы всего общего диапазона.

  1. Измерьте частотную характеристику системы и сравните ее с начальным измерением.

Если фаза была правильно отрегулирована, сабвуферы и топы будут суммироваться по фазе, и это отразится на амплитудно-частотной характеристике.

На рисунке 13 сравнивается комбинация системы без регулировки фазы (красная трасса), с задержкой на сабвуфере 22,2766мс (зеленая трасса) и с задержкой на сабвуфере 18,666мс (синяя трасса).

Fig13DAS_PA

Рисунок 13: В этом конкретном случае сабвуфер и топ суммируются оптимально, когда мы отнимаем задержку с сабвуфера.

Можно отчетливо видеть, что лучшая сумма возникает для задержки сабвуфера 18,666 мс.

  1. Возьмите наименьшее значение задержки и вычтите его из задержек сабвуфера и топа так, чтобы по крайней мере один из выходов имел время задержки 0 мс.

Сейчас на топе есть задержка в 20 мс, а на сабвуфере — 18,666 мс.

Так как мы, в начале измерения добавили 20 мс в качестве произвольной задержки, чтобы иметь возможность добавлять или вычитать из нее по мере необходимости, после того, как были сделаны корректировки, нам больше не нужна эта избыточная задержка: вычитайте наименьшее время задержки из двух выходов, чтобы одна из них имела 0ms.

В нашем случае задержка на выходе топа будет: 20 мс — 18,666 мс = 1,334 мс. На выходе сабвуфера:  18,666 мс — 18,666 мс = 0 мс.

Часть 1. Часть 3.

Жоан Ла Рода

Обсуждение