地面是放置超低音音箱的最佳位置嗎？
哪里是放置超低音音箱的最佳位置?
最常見的答案是，將超低音音箱放置在地面上。然而，這真的是配合整體音效表現(xiàn)的最佳位置嗎?
“超低音音箱應(yīng)當(dāng)盡可能放置在地面上。”
這是音頻業(yè)界的“傳統(tǒng)智慧”之一。我?guī)缀踉诿總€(gè)項(xiàng)目都從系統(tǒng)操作人員那里聽過這樣的說法。
不過，真是這樣嗎?
如果我們看看聲學(xué)物理，那么我們可以知道，與音頻界的大多數(shù)事物一樣，這要“看情況而定”。
因此，讓我們從討論為什么地面也許確實(shí)是放置超低音音箱的合適位置開始。
將任意音箱放在一個(gè)大型水平面(與波長(zhǎng)相關(guān))上制造一個(gè)半空間環(huán)境負(fù)載條件，意味著從音箱發(fā)出的球面波(在所有方向上的能量均等)現(xiàn)在將所有能量都輻射到半球之內(nèi)，或者覆蓋區(qū)域的一半。
這為半球帶來3dB的能量輻射增量，與將超低音音箱數(shù)目增加一倍帶來的增量相同。
如果超低音音箱恰好同時(shí)離一個(gè)垂直表面很近，例如，高高的舞臺(tái)表面，這樣帶來的結(jié)果是形成四分之一空間負(fù)載，產(chǎn)生另外3dB的增量(假設(shè)舞臺(tái)表面是固態(tài)的);換言之，再次將超低音音箱數(shù)目“加倍”。
例如，4只超低音音箱在地面上，并且接近一個(gè)垂直表面，能夠提供相當(dāng)于16只超低音音箱輸出的聲能量。
這看上去明顯是支持將其放在地面上(并且靠近一個(gè)垂直表面)的論點(diǎn)，不過還需要考慮哪些其他情況?
平方反比定律又是如何呢?即是說，離開聲源的距離每增加一倍或減少一半，聲壓級(jí)(戶外)就會(huì)有6dB的改變?
在一些現(xiàn)場(chǎng)演出中，聽眾可能會(huì)距離地面上擺放的超低音音箱僅僅10英尺之近，也可能遠(yuǎn)在200英尺之外。我們可以假定調(diào)音位置距離超低音音箱100英尺。
如果超低音音箱在調(diào)音位置達(dá)到100 dB聲壓級(jí)，那么在前排聽眾位置處約為120 dB，在后排聽眾位置處約為94 dB。從前排到后排有26 dB的差別!
當(dāng)然，在室內(nèi)不會(huì)有這么大的聲壓級(jí)差別，但仍然會(huì)讓前面幾排的聽眾感覺不舒服。
現(xiàn)在讓我們考慮一下分頻點(diǎn)的問題。加上地面上的超低音音箱，我們有兩個(gè)聲源(主擴(kuò)聲源和超低音聲源)，重現(xiàn)相同的頻段，兩個(gè)聲源彼此間隔了相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。
假設(shè)主擴(kuò)聲源在超低音聲源上方約25英尺處。在分頻點(diǎn)會(huì)發(fā)生什么?
第一個(gè)任務(wù)是將超低音音箱的聲音與主擴(kuò)音箱的中高音保持同步到達(dá)。
對(duì)于前排聽眾位置處，超低音聲源需要延遲約13毫秒(ms)來保持與主擴(kuò)聲源的同步到達(dá)。
然而，在100英尺遠(yuǎn)的調(diào)音位置，其物理位置偏移僅為約3英尺(或2.7 ms)，后排聽眾位置處的物理位置偏移僅為1.5英尺(或1.3 ms)。
那么誰得到了好的聲音?
物理位置偏移會(huì)影響系統(tǒng)校準(zhǔn)，導(dǎo)致分頻點(diǎn)附近的頻率響應(yīng)異常。
任何有著兩個(gè)或更多個(gè)重現(xiàn)相同聲音的間隔聲源的音箱陣列，其極坐標(biāo)響應(yīng)會(huì)因?yàn)槁曉吹念l率和物理位置間距的不同，將在一個(gè)或多個(gè)方向上產(chǎn)生凹陷。
所以，在每個(gè)位置的聽眾將獲得在分頻點(diǎn)附近有不同谷值的頻率響應(yīng)。
讓我們?yōu)榇私砜纯窗l(fā)生了什么。
圖1是一只吊裝在25英尺高處的中高頻音箱和一只擺放在地面上的超低音音箱，在80至125Hz范圍位于100 Hz分頻點(diǎn)附近的垂直極坐標(biāo)圖。
我不認(rèn)為有人會(huì)想要這樣的極坐標(biāo)表現(xiàn)!這對(duì)聽眾意味著什么呢?
讓我們看看在每個(gè)聽眾位置處的頻率響應(yīng)。
在圖2中，顯示了從20到1000Hz之間，低通和高通濾波器以及在10英尺(綠線)、100英尺(藍(lán)線)及200英尺(粉紅線)聽眾位置處的頻率響應(yīng)。
圖2： 基礎(chǔ)SLM的函數(shù)圖
我們首先注意到的是，在不同聽眾位置處的頻率響應(yīng)彼此之間有聲壓級(jí)差異。
其次是在10英尺聽眾位置處的頻率響應(yīng)(綠線)上，中高音和超低音之間的聲壓級(jí)差異。(還記得原因嗎?)
然后我們注意到，在100 Hz分頻點(diǎn)附近的頻率響應(yīng)異常及其在每個(gè)聽眾位置處的不同。
這是超低音和中高音的校準(zhǔn)錯(cuò)誤造成的。
校準(zhǔn)差錯(cuò)越大，響應(yīng)中的谷值越大。那么我們是否能夠用延時(shí)來對(duì)此做修正?讓我們來看看。
如果我們?cè)黾?3ms的延時(shí)到超低音音箱(圖3)，那么通過分頻點(diǎn)的響應(yīng)在10英尺聽眾位置處將變得平滑。
但是請(qǐng)注意，在100英尺和200英尺聽眾位置處的響應(yīng)卻變得更糟糕了。
好，讓我們假設(shè)，基于工程師在調(diào)音位置(100英尺遠(yuǎn)處)聽到的聲音效果而做出了系統(tǒng)調(diào)整。
圖4顯示的是如此校準(zhǔn)后的結(jié)果。
很好，藍(lán)線正是我們所需要的通過分頻點(diǎn)的響應(yīng)結(jié)果，但現(xiàn)在看一下在前排聽眾位置處的響應(yīng)(綠線)。
結(jié)論是，這不能同時(shí)為所有聽眾修正物理位置偏移所引起的音效異常。
系統(tǒng)可以進(jìn)行優(yōu)化，在房間中相對(duì)狹小的座位區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量聲音表現(xiàn)，但大多數(shù)聽眾將會(huì)獲得粉紅線和綠線之間的聲音效果。
現(xiàn)在讓我們嘗試將超低音音箱與主擴(kuò)音箱一同吊裝起來。
我們將它們安裝在25英尺高的同一個(gè)水平面上，位于主擴(kuò)音箱后方約4英尺處。
圖5顯示了在校準(zhǔn)之前于三個(gè)聽眾位置處得到的極坐標(biāo)響應(yīng)。
同時(shí)，圖6則顯示了在三個(gè)聽眾位置處得到的頻率響應(yīng)。
這樣看上去已經(jīng)好多了。
這些垂直極坐標(biāo)響應(yīng)沒有像放在地面上的超低音音箱的垂直極坐標(biāo)響應(yīng)那樣有著巨大的空值，并且在三個(gè)聽眾位置處的頻率響應(yīng)也更加相似。
現(xiàn)在讓我們?yōu)橹鲾U(kuò)聲源增加一點(diǎn)延時(shí)來校準(zhǔn)到達(dá)時(shí)間。
圖7和圖8顯示了在極坐標(biāo)表現(xiàn)上的巨大改進(jìn)。
同時(shí)，超低音音箱和主擴(kuò)音箱之間的聲像平衡在10英尺聽眾位置處的改進(jìn)也很明顯，并且在100英尺和200英尺聽眾位置處通過分頻點(diǎn)的頻率響應(yīng)都很平滑。
也許將這些超低音音箱吊掛起來更好?
另外，超低音音箱是否應(yīng)當(dāng)左右分開?這將會(huì)產(chǎn)生如圖9所示的“能量徑”。
如你所見，在房間水平面不同位置處的頻率響應(yīng)根據(jù)頻率不同都會(huì)出現(xiàn)聲波抵消現(xiàn)象。
也許更好的解決方案是，將它們垂直堆疊起來再吊掛在中間。
在圖10中，超低音音箱被垂直堆疊起來，產(chǎn)生了遠(yuǎn)為平滑的水平覆蓋。
因此，回到最初的問題：地面是放置超低音音箱的最佳位置嗎?
如果整個(gè)全頻與超低音系統(tǒng)都是堆疊放置在地面上時(shí)，回答是肯定的。因?yàn)檫@樣做可以保持物理位置偏移最小;并且當(dāng)出現(xiàn)平方反比定律方面的問題時(shí)，至少這個(gè)問題將在整個(gè)頻率范圍都保持一致。
但是如果吊掛全頻音箱，那么也很應(yīng)該吊掛超低音音箱。這樣做可能會(huì)需要更多的超低音音箱，不過市場(chǎng)上最新的極高輸出與/或高功效超低音音箱減少了此項(xiàng)需求。
我還建議配置一些低頻指向性音箱陣列來將低頻能量傳送給聽眾，而不是天花板。
不過這是需要另外討論的問題了。
