世界知名品牌EAW專業音響產品正越來越頻繁地走進中國業內專業人士的視野,從北京人民大會堂、中華世紀壇、首都劇場、中國劇院、工人體育場到2001年上海APEC主會場、廣州體育館流動演出系統……
成功來自科技,EAW優異的電聲性能離不開其一系列獨創的、專利的技術。
VirtualArrayTM“組合列陣”
由于在專業擴聲工程中,常常碰到單個揚聲器系統不能提供所需要的涵蓋范圍和輸出功率,需要將多個揚聲器系統組合在一起的情況。那么,怎樣才能使多個揚聲器系統組合在一起呢?當然,首先是揚聲器系統本身的性能。但是,如果僅僅是簡單地將音箱一個個豎放著,你會發現這樣的列陣非常糟糕,它會產生涵蓋“缺口”和“梳狀濾波”,嚴重影響音質。這是由于每個音箱的涵蓋角度對列陣的影響而造成的。于是,VirtualArray(VA)“組合列陣”設計技術便應運而生了。
1、VA揚聲器系統
在VirtualArray(VA)技術中,首先是單個揚聲器系統的設計。主要的設計考慮有兩個方面:一是單個揚聲器系統中揚聲器單元之間的排列列陣問題,二是將這樣的多個系統組合在一起時的整體性能。
VA揚聲器系統是一個三分頻揚聲器系統,其設計的中心是圍繞音質(頻響)和指向性,它的關鍵之處在于EAW的中頻號筒和相位接口。
音質問題 高質量的中頻段聲音的重放非常重要,這是因為人聲的頻率范圍主要集中在250Hz到3kHz的中頻范圍,而人耳聽覺最敏感的區域也正是在這一范圍。普通二分頻揚聲器系統的分頻頻率卻正好在這一范圍之內,即通過兩個不同的揚聲器單元進行這一頻段聲音的重放。這會引起這一人耳最靈敏區域的頻響的缺口和聲音的失真。鑒于這樣的原因,VA揚聲器系統采用的是三分頻揚聲器系統。不僅如此,VA中頻單元的號筒可以使聲波充分地向前方輻射,保證優異的指向性和極低的失真度。與此同時,號角阻抗設計與放大器阻抗相匹配,盡可能地提高中頻單元的聲音輻射能力。
指向性問題 指向性問題也就是揚聲器所輻射的聲波的波束控制問題。VA技術通過在所有三個單元上大量使用先進的號筒技術來實現的。由于是專門為組合列陣而設計的,VA揚聲器系統可提供精確的和一致性好的涵蓋,在涵蓋范圍之內均勻涵蓋,在涵蓋范圍之外快速衰減。
傳統的列陣提供不均勻的涵蓋 VA技術可在非常寬的頻率范圍內提供均勻的涵蓋 綜上,VA揚聲器系統組合可以做到:
消除人耳最靈敏區域的頻響缺陷和失真,更好地重放250Hz至3kHz的中頻語言和音樂聲。
通過指向性的精確設計,將相鄰揚聲器系統之間的影響(聲音干涉現象)消除到最小。
實現阻抗匹配,提高揚聲器系統的輻射效率和功率能力。
ARC:聲折射控制 三分頻揚聲器系統的目的是為了在有限的箱體內產生真實自然、高輻射效率的聲音。由于系統中的低頻單元(例如KF650)一般只能處理250Hz以下的聲音,我們需要在同一箱體中同時裝入相應的高頻或中高頻單元。
測試表明,正是這一中高頻范圍低端的少量聲能會經過高頻波導折射后通過低頻單元再次輻射出聲音。這樣與通過高頻或中高頻單元先期到達的一頻率段的聲音產生一個時間差,嚴重影響了聲音的清晰度。
為了解決這一問題,開發了ARC™(聲折射控制)裝置,即使用一種適當的材料,讓低頻聲音通過而將高頻聲音吸收。ARC裝置安裝在低頻單元輻射孔中,正對著高頻單元的后面,它可以吸收高頻單元的反射聲波而讓低頻能量暢通無阻。
當我們對這一裝有ARC的系統進行測試時,卻發現了意想不到的更多好處:它不僅吸收了所折射的高頻能量,而且它還相當于一個聲學濾波器,消除了無論是有源還是無源分頻所不能消除的諧波失真。由于ARC濾波器消除的是低頻分頻頻率以上的成分,低頻單元的響應一點也不受影響。
應用舉例
KF850大型場館列陣系列
KF850大型場館列陣 基于風行全球的流動演出用KF850揚聲器系統的KF850大型場館列陣系列,可根據需要進行靈活的配置,尤其適用于各類大型體育場、館的擴聲。 該系列包括: KF850全頻揚聲器系統
KF853遠射程中高頻揚聲器系統
BH853遠射程低頻揚聲器系統
KF855下沖式系統
SB1000e超低頻系統 2、VA4TM技術 八十年代,KF850的VirtualArray“組合列陣”技術僅僅局限于在解決水平涵蓋范圍內的列陣模塊間(即揚聲器系統之間)的相互作用(聲干涉)方面的重大突破。如今,VA4TM技術已經可以將這一列陣控制技術從水平延伸到垂直范圍,這樣,VA4TM技術解決了音頻領域的第四維空間問題——時間。
關于時間
揚聲器單元本身的時間問題
大口徑揚聲器單元與小口徑揚聲器單元有所不同的是,通過換能器(揚聲器)的防塵帽、紙盆和四周軛環振動所產生的原始聲音到達聽眾時會產生不同的時間延遲,從而產生聲“染色”效應,影響聲音的清晰度和音質,尤其在中高頻范圍特別嚴重,這是一個優秀的或高保真的擴聲系統所不能容忍的。
我們知道,人耳最先聽到的聲音,也就是早期到達人耳的聲音對聽覺的影響特別大,可謂是“先入為主”。在揚聲器單元中,尤其是幾何尺寸較大的單元中,從驅動揚聲器單元振動的音圈到防塵帽的距離比之音圈到紙盆和四周軛環的距離要短,因此,從防塵帽所輻射出的能量領先于從系統的其它部分所輻射的能量。如果不加以處理,我們甚至會先聽到防塵帽所輻射的聲音。
Radial Phase PlugTM輻射相位栓塞
傳統的相位栓塞是將這一能量進行隔離和導入一個比到紙盆或軛環長的路徑,而不是將這一部分的能量加以利用。這樣處理有以下的缺點:
首先是指向性控制上的不足,由于這種相位栓塞的進、出口是圓形的,將點聲源輸出變成了環形輻射,比之紙盆輻射,隨著頻率升高,會使波束寬度變窄,即揚聲器單元的指向性變窄,中頻號筒口上甚至不再充滿了聲音,在指向性圖形所不能涵蓋的區域內會留下頻率響應上的中高頻“空洞”,——你也許聽不到號筒所特有的清脆的鈴聲。
圖例 其次也很難完全消除這一部分的聲音,并且完全沒有考慮補償時間差問題。
EAW專利的RadialPhasePlugTM技術則解決了這一聲源上的問題。即通過一個呈輻射狀的插入式的與紙盆匹配的相位栓塞,降低了揚聲器的機械阻抗,使得紙盆/防塵帽、軛環排列精確,保持時間上的一致性,既不影響波束寬度,又實現了中高頻聲音的完美再現,奇跡般地消除了中頻單元的“染色”現象。
VA4TM中頻紙盆和相位栓塞分解圖 使用這一技術的產品有:
KF750
KF760
MQ系列
DC系列
全頻揚聲器系統中揚聲器單元之間的時間問題
Phased PointSource TechnologyTM“相位點聲源技術”
主要用于解決大型場館的擴聲問題
新開發的KF750系列,通過PhasedPointSourceTechnologyTM“相位點聲源技術”可以做到在整個音頻頻譜范圍內實現同一的時間/空間聲源。
獨特的聲學結構 KF750剖視圖 KF750是一個全頻揚聲器系統,更多的是需要解決高、中、低三個單元所輻射的聲波到達聽眾時不同的時間延遲而造成的時間“染色”問題。KF750設計將高、低頻單元安裝在一個非常大的中頻號角內,通過精確計算,使高、中、低三個單元的聲中心位于同一個軸線上,整個系統對于一定的信號延遲會產生同一的時間/空間聲源效果,即可將這一三分頻列陣式揚聲器系統真正作為點聲源看待。從而消除了早期設計的這類全頻揚聲器系統的時間“染色”現象。
從圖中可以看到,盡管安裝在中頻號筒擴散壁兩側的一對低音揚聲器單元的聲中心分別位于中、高頻揚聲器單元軸線的上、下方,但它們的合成聲中心卻是恰好落在這根軸線上。
解決了上述所有聲中心問題,即所有聲中心在同一條線上,那么,對于信號延遲,整個頻譜范圍內的原始聲像(即聲源)將位于一個特定時間的特定點上——實現了真正意義上的點聲源。這一獨創性的設計極大地改善了列陣的技術性能,提高了聲音的清晰度和臨場感。
應用舉例
KF700系列:適用于一般情況下的VA4TM技術
KF750是一個高Q值全頻揚聲器系統,適用于作為基本列陣模塊。在具備超常的遠場輻射能力的同時,其平滑的功率響應、柔和的音色同樣在近場能表現出優秀的音質。
KF750的核心,是一個幾乎占滿整個音箱面板的非常大的中頻號角,它可以很好地控制中低頻段的波形,減少相鄰部件之間的干擾。
如上所述,專門設計的10”中頻單元及相位栓塞可以消除時間“染色”現象,克服同類其它揚聲器系統中的清晰度、可懂度下降問題。在中頻單元中,還裝入了12”低頻揚聲器單元和高頻揚聲器單元,充分利用了箱體的幾何尺寸。
KF750的安裝非常方便。既可以安裝在高處往下涵蓋,又可以從低處往上涵蓋,還可以放置在地上向任意方向涵蓋
KF750兼有很好的遠場和近場輻射能力。
KF750已經申報了美國國家專利和國際專利。 MQ系列:適用于固定安裝的VA4TM技術 MQ系列主要解決以下兩方面的問題:
擴展頻率響應范圍
實現頻響曲線的更平滑、均勻
MQ系列的中高頻產品使用專利的VA4技術,采用10”中頻揚聲器單元和相應的相位栓塞。它比早期設計的產品更合理,在中高頻的時序控制上更精確。低頻部分可配置MQ系列的LF產品或TD系列的TunedDipolarArray™系統。
通過以上設計和配置的MQ系列,適用于劇院舞臺、體育場館、主題公園以及其它大型場地作為音樂和語言的高質量擴聲。
3、列陣曲率
這是實現遠距離均勻的SPL(聲壓級)的高級方法。
列陣曲率 如圖所示,在遠場情況下,較平的波陣(平面波)會產生更高的聲壓,而較彎曲的波陣(球面波)會迅速衰減,產生較低的聲壓,于是可以通過改變聲波波陣的曲率,保持整個聲源的聲壓為常數。當保持聲源的輸入不變時,聲壓級的變化非常小,實現了平滑的頻率響應。
KF760線性列陣就是根據這一列陣曲率原理而設計的,從小型場地到大型體育場館,它均可以實現均勻的SPL.。 EAW超級子系統
EAW超級子系統所包含的12”揚聲器單元,可以將頻響擴展到21Hz,產生意想不到的低頻效果。
典型的EAW超級子系統由8個KF940組成,每個KF940有51”深、36”寬、32”高。其1m遠處的最大連續輸出在25Hz時為148dB,在100Hz時為156dB。
EAW超級子系統的設計特點在它的磁路系統和紙盆設計上。12”揚聲器單元使用的是與15”揚聲器單元同樣的磁路系統結構,用來推動質量相對較輕的12”紙盆,這可以充分保證大的功率承受能力、低頻端大的音圈、紙盆振幅和高的電聲換能效率。
KF940組成的超低音列陣 使用該技術的產品有:
KF940
BH822e。 ConcentricPhaseAlignedArrayTM(CPAA)(同軸相位排列列陣)
天花安裝式同軸揚聲器系統,主要用于分散式擴聲系統。
天花安裝式同軸揚聲器系統,主要用于分散式擴聲系統 在傳統的這類天花安裝式揚聲器系統中,在聽感上會出現低頻轟鳴聲。這是由于低頻揚聲器單元高端的波束要比高頻揚聲器低端的波束窄,并且在分頻點上的輻射效率高頻單元太小而低頻單元太大,造成系統下方的聲場頻響不均勻。
ConcentricPhaseAlignedArrayTM(CPAA)(同軸相位排列列陣)技術通過一個環繞著多個較小的低頻單元組成的低頻系統的、呈放射狀的大的軸對稱的高頻揚聲器系統來解決上述問題。CAPP可提供更高的聲壓級、更寬的波束和更一致的指向性,可實現一個非常有效的分散式系統。 Close Coupled ProcessingTM(全耦合處理)
CloseCoupledProcessing™(全耦合處理)是EAW無源分頻濾波器的設計原理,并可運用于有源信號處理。
Close Coupled Power ModuleTM(CCPM)全耦合 Close Coupled Power ModuleTM(CCPM)全耦合
EAW有源揚聲器系統(E-有源系列),將CloseCoupledProcessing™(全耦合處理)技術用于特定系統放大器。每一EAW的CloseCoupledPower組件僅適用于特定的揚聲器系統。
它可提供包括信號處理、系統保護、放大器、電聲換能器(揚聲器)、號筒和箱體在內的整個信號回路的優化設計。
與其它通過時間采樣裝置觸發的保護電路的有源揚聲器系統不同的是,CloseCoupledPower組件可實時在讀出輸出負載和電壓的同時,連續監視低頻/中頻和高頻通道。它還具有逐漸起控的復雜的壓縮器/限幅器、平滑的削波電路和下滑式高通濾波器。甚至當達到峰值輸出電平時,由于保護電路的作用,終端用戶甚至覺察不出任何問題,而必須通過過載顯示燈來進行確定。
使用這項技術的產品:EP系列