• Главная  /
  • Аудио   /
  • Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 1
Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 1 JBLNIN Full view

Выравниваем фазу между сабами и топами. Часть 1

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

 

Жоан Ла Рода

Измерения на основе быстрого преобразования Фурье (FFT) сделали для нас возможным обеспечить фазовую синхронизацию как в стационарных условиях, так и на концертах, где каждая  площадка требует своего подхода. Это особенно важно в наши дни, когда СЧ-ВЧ кабинеты (топы) часто подвешены, а сабвуферы остаются на полу, что означает, что разность фаз для слушателя может быть весьма значительной.

Учитывая интерес к этой теме, а также то значительное улучшение, которое это может принести звучанию системы, опишем процесс измерения шаг за шагом. Но сначала давайте рассмотрим понятие «фазы».

Полярность и фаза

Полярность имеет только два значения: положительная и отрицательная. Полярность не меняется с частотой, и может быть случайно инвертирована, когда акустические кабели подключены неправильно, или когда в сигнальном кабеле перепутаны контакты 2 и 3, или когда на одном частотном диапазоне в процессоре полярность изменили по ошибке. Намеренное изменение полярности тоже бывает, например, иногда при использовании пассивного фильтра в кроссовере.

Фаза может иметь любое значение в градусах: значения непрерывны. Чтобы выяснить, какова фазовая характеристика для данной акустической системы, мы должны ее измерить.

Для этой серии статей измерения выполнялись с использованием SATLive. Фазовые кривые показаны в нижней части изображения, а частотный отклик — в верхней части. Рисунок 1 показывает  типичный фазовый отклик сабвуфера синим цветом, изменение полярности — зеленым. Сдвиг на 180? можно явно наблюдать на всех частотах.

130527_Audio_SubAl_1

Рисунок 1: Сравнение двух фазовых кривых, одна с противоположной полярностью.

Хорошая идея — сделать фазовое измерение для вашей системе и сохранить файл, это может быть полезно для проверки корректной полярности после ремонта или обслуживания системы. Так как это необходимо только для сравнения, найдите такое положение измерительного микрофона, которое легко будет повторить в любых условиях, например, по центру динамика вплотную к защитной решетке. Это обеспечит повторяющиеся измерения, без влияния акустической среды.

Что приводит к изменению фазы?

а) Любые изменения в частной характеристике будут иметь влияние на фазовую характеристику.

Например, фазовая кривая изменяется при добавлении эквализации. На рисунке 2 показан результат применения в высокочастотном диапазоне процессора EQ типа «колокол» с центром на 5,04 кГц, добротностью 0,42 октавы и усилением +10 дБ. Фаза возрастает до центральной частоты и падает сразу после нее.

130527_Audio_SubAl_2

Рисунок 2: Зеленая линия показывает влияние фильтр типа «колокол» на фазовую характеристику.

Так как эквализация влияет на фазовую характеристику, на выходах процессора не должен применяться эквалайзер после того, как была проделана фазовая синхронизация, особенно около частоты кроссовера. В противном случае изменение фазы на эквализированном выходе повлияет на относительное фазовое соотношение, которое мы пытались выровнять, вводя задержки. Эквализация на входе самого процессора, или на графическом эквалайзере, или на микшере не повлияет на фазовую синхронизацию, так как она происходит до кроссовера.

б) Добавление задержки к диапазону, или физическое увеличение расстояния до него (например, перемещение измерительного микрофона от низкочастотного динамика) будет иметь такое же влияние на фазовую характеристику.

130527_Audio_SubAl_3

На рисунке 3 показано изменение фазовой характеристики при добавлении задержки к СЧ/ВЧ кабинету.

Синяя линия соответствует СЧ/ВЧ кабинету без задержки, зеленая показывает результат добавления задержки на 0.0313мс (???= 0.0313мс). Увеличение фазы (?? ?) можно рассчитать при помощи уравнения ?? ? = 360f x ???. Это ясно показывает, что изменение фазы зависит от частоты и от времени (величины добавляемой задержки). Поскольку задержка добавляется на весь диапазон, увеличение фазы будет тем больше, чем выше частота.

На рисунке  3 видно, что разность фаз между синей и зеленой линиями становится больше при увеличении частоты. При добавлении задержки к диапазону, эффект фазового смещения больше выражен на более высоких частотах этого диапазона, по сравнению с более низкими частотами этого же диапазона.

То же самое происходит с сабвуферами. Синяя линия на рисунке 4 показывает фазовую характеристику для 2х18″ сабвуфера, а зеленая линия показывает эффект физического перемещения его назад на 1,7 м. Задержка (физическая в данном случае) увеличивает наклон фазовой кривой в полосе пропускания. Опять же, эффект возрастает с увеличением частоты.

130527_Audio_SubAl_4

Рисунок 4: Перемещение источника назад от его первичного размещения имеет тот же эффект, как и добавление задержки. Синяя линия соответствует начальной позиции, а зеленая показывает фазовую кривую сабвуфера, который был перенесен на 1,7 м.

в) Если тип фильтра кроссовера изменяется, фаза тоже изменится, так как различным типам фильтров соответствуют различные наклоны,  что будет иметь свое собственное влияние на фазу.

130527_Audio_SubAl_5

Рисунок 5: Показана реакция фильтра высоких частот Linkwitz-Riley 24 дБ на октаву, и Бесселя с такой же частотой отсечки.

Что мы подразумеваем под фазовой синхронизацией?

То, что добавление сабвуферов к топам приводит к максимально достижимому уровню звукового давления, то есть — нет никакого обнуления (частичного или полного) в области кроссовера.

Еще раз обратимся к рисунку 5: если тип фильтра изменяется на процессоре, мы получим изменения в амплитуде и фазе частотной характеристики. На рисунке показан эффект фильтра высоких частот LR 24дБ/октава (синяя линия) и Бесселя 24дБ/октава на одной и той же частоте среза (1410 Гц).

Для достижения этой цели мы должны получить фазовую совместимость в зоне перекрытия. Иногда мы достигнем полного перекрытия, в других случаях мы нет, как мы увидим в последующих примерах, но обычно будет наблюдаться улучшение по сравнению с системой, в которой фазы не была выровнены.

Окончательные измерения частотной характеристики измерения всегда требуются после применения задержек, так что улучшения должны быть проверены относительно системы без задержек. Когда полное перекрытие не достигнуто с использованием только задержки, можно улучшить результаты, если используемый процессор обеспечивает поворот фазы в полосах.

Для упрощения понимания этой техники в наших примерах будут использоваться поначалу только задержки.

Часть 2. Часть 3.

Жоан Ла Рода

Оригинал материала.

 


  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Обсуждение