揚聲器的指向性是指在頻率固定時,通過聲中心的指定平面內(nèi)揚聲器響應(yīng)作為發(fā)射聲波方向的函數(shù)。
在一定的頻帶下,離聲源某一固定距離上,測量聲源輻射的聲壓級時,常發(fā)現(xiàn)在聲源不同方向上聲壓級不同 ,這種變化一般在極坐標(biāo)圖上用聲壓級-輻射角特性曲線來表示,稱此曲線為指向性曲線。通過觀測指向性曲線,可了解不同方向與0°方向時聲壓級變化的規(guī)律。
研究表明,揚聲器的指向性與聲音頻率有關(guān)。一般300Hz以下的低音頻沒有明顯的指向性,高頻信號的指向性較明顯,頻率超過8kHz以后,聲壓將形成一束,指向性十分尖銳。
揚聲器的指向性對于整個音響系統(tǒng)來說,非常重要,直接關(guān)系到實際使用中揚聲器的配置、擺放和調(diào)試。
傳統(tǒng)的方向性測量是在消聲室中進(jìn)行的,室內(nèi)的各邊界用楔形狀的吸聲材料覆蓋以減少室內(nèi)反射,從而達(dá)到一個大致的自由場條件。
但是這種傳統(tǒng)方法有諸多的缺點:
1、需要一個專業(yè)消聲室,同時消聲室尺寸必須足夠大,能夠滿足揚聲器在遠(yuǎn)場條件下進(jìn)行測量。
2、低頻吸聲不夠,普通消聲室往往在100Hz以下測得的響應(yīng)數(shù)據(jù)不可信。
3、對于大型揚聲器系統(tǒng)來說,滿足遠(yuǎn)場的第一個條件就是測試距離要大于揚聲器系統(tǒng)的尺寸。而溫濕度在傳播路徑上的變化會影響相位響應(yīng),使得最后的方向性不準(zhǔn),舉個栗子:5m測試距離時,2℃的溫度偏差在5kHz處產(chǎn)生90°的相位誤差。
4、要得到3D數(shù)據(jù),要讓揚聲器在多個軸上轉(zhuǎn)動,對于重型揚聲器來說不能保證其定位精度。
5、要得到1°角分辨率的數(shù)據(jù)往往不現(xiàn)實,一般都高于2°, 且需要假設(shè)一個或兩個平面是對稱的以減少測量時間。
帕格索斯音響采用德國KLIPPEL公司開發(fā)的近場掃描儀系統(tǒng)NFS(near field scanner),利用聲場全息技術(shù)(近場測量– 多極子擴展 – 聲場外推)確定掃描面外3D空間中任一點處的輻射聲場。
其優(yōu)點:
1、不需要消聲室,普通房間就可以測試。
2、近場測量信噪比高,降低環(huán)境噪聲的影響,減少喇叭需高聲壓時產(chǎn)生的非線性失真。
3、避免遠(yuǎn)場測量中空氣衍射造成的相位誤差。
4、測量過程中,只移動麥克風(fēng),揚聲器不用動,因此可測量大型/重型揚聲器。
5、利用場分離技術(shù)分離出直達(dá)聲,排除房間模式在低頻的影響,低頻數(shù)據(jù)可信。
6、角分辨率與測量點無關(guān),提供高角度分辨率(<1°)。
7、相同精度情況下,只需要傳統(tǒng)方法10%至20%的測試時間。
—設(shè)備主體—
—測試主機—
—測試操作過程及數(shù)據(jù)界面顯示—
KLIPPEL NFS實際工作視頻
KLIPPEL NFS在圍繞揚聲器周圍測試了數(shù)千個點的數(shù)據(jù)后,可以得出指向性的各種示意圖。
同時可以導(dǎo)出EASE文件,方便進(jìn)行工程安裝的聲場仿真。
測試流程專業(yè)快捷,3D數(shù)據(jù)輸出全面,給專業(yè)音響研發(fā)工程師提供了更多發(fā)揮空間—
帕格索斯音箱經(jīng)過KLIPPEL NFS的測試和仿真優(yōu)化設(shè)計,使其全系列音箱的指向性得到良好的控制。
例如PEGASUS D6F陣列全頻音箱,
D6F陣列音箱是在此技術(shù)基礎(chǔ)上采用恒定指向設(shè)計,也就是說,在音箱的覆蓋范圍內(nèi)擁有一致的頻率響應(yīng),有效避免偏軸的梳狀濾波,最后達(dá)到聽感一致的效果。
D6陣列音響恒定指向設(shè)計示意圖