:本發(fā)明涉及音響,特別是涉及一種針對(duì)中小房間內(nèi)使用的低音炮房間校正器,可廣泛應(yīng)用于中小房間的擴(kuò)聲系統(tǒng)。
背景技術(shù)
0、
背景技術(shù):
1、低音炮是中小房間內(nèi)優(yōu)質(zhì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的重要組成部分,用于盡量真實(shí)重現(xiàn)音源的低頻和超低頻聲波。在中小型房間內(nèi)使用低音炮時(shí),人耳聽到的是低音炮發(fā)出的原聲波同房間墻面,地面,頂面之間反射作用的聲波疊加的結(jié)果,這個(gè)疊加的結(jié)果同低音炮發(fā)出的原聲波有很大的差別。
2、見附圖1,未經(jīng)房間駐波校正的低音炮系統(tǒng)電聲轉(zhuǎn)換波形示意圖。
3、低音炮信號(hào)源(1)輸出了平滑頻響曲線波形的低頻電信號(hào)(2),輸入到低音炮(3)(此處以有源低音炮為例),低音炮放大和轉(zhuǎn)換出一條平滑頻響曲線的聲波(4)傳送到房間(7),同時(shí)低音炮發(fā)出的聲波(4)也會(huì)通過(guò)房間(7)的作用產(chǎn)生反射聲波(5),其中房間的三個(gè)相對(duì)面(房頂面和地面,左墻和右墻,前墻和后墻)之間的反射聲波造成的駐波fh(10),fw(9)和fl(8)強(qiáng)度最大。最后人耳聽到的是低音炮發(fā)出的聲波(4)和房間墻面,地面,頂面之間反射聲波(5)疊加的聲波(6)結(jié)果,可明顯看到房間駐波作用帶來(lái)的失真。
4、根據(jù)房間內(nèi)的相對(duì)面尺寸/反射駐波頻率計(jì)算公式:
5、f=聲速/波長(zhǎng)=聲速/(2*相對(duì)面尺寸)=344/(2*相對(duì)面尺寸)
6、=172/相對(duì)面尺寸其中聲速344米/秒(默認(rèn)室溫20c°1個(gè)大氣壓)
7、對(duì)于絕大部分使用低音炮的中小房間,通常都是長(zhǎng)方體,其三個(gè)相對(duì)面的尺寸(長(zhǎng)寬高)大約都在2.8米到8米左右,根據(jù)前述公式,我們可以得出結(jié)論,其三個(gè)相對(duì)面的駐波頻率點(diǎn)在20hz(172/8=20.5)到60hz(172/2.8=61)左右,這正好都包含在絕大部分低音炮的輸出聲波頻率響應(yīng)范圍,因?yàn)轳v波頻率同房間尺寸成反比,這三個(gè)相對(duì)面中尺寸最小的,我們默認(rèn)是高度方向,駐波頻率最高,默認(rèn)頻率是fh(10),同時(shí)因?yàn)楦叨确较蛳鄬?duì)面積最大,面積大加上距離近的結(jié)果,所以駐波聲壓最強(qiáng)。尺寸排第二位的,我們默認(rèn)是寬度方向,駐波頻率也低一些,默認(rèn)頻率是fw(9),相對(duì)面積第二大,聲壓強(qiáng)度居中。尺寸最大的,我們默認(rèn)是長(zhǎng)度方向,駐波頻率最小,默認(rèn)頻率為fl(8),相對(duì)面積最小,聲壓強(qiáng)度最小。
8、因?yàn)槿齻€(gè)駐波的聲壓強(qiáng)度比其它非駐波頻率聲波的聲壓強(qiáng)太多,使得人耳對(duì)未經(jīng)房間校正的低音炮聲波(4)和房間反射聲波(5)合成后聲波(6)的感受通常大多都是來(lái)自三個(gè)固定駐波頻率fh(10),fw(9)和fl(8)的聲響,是非常單調(diào)和生硬的感受,因?yàn)槠渌邱v波頻率段聲壓相對(duì)很弱,被駐波壓制住了。尤其通常高度方向尺寸最小,fh(10)數(shù)值最高,聲壓最強(qiáng),更會(huì)讓人感到低音炮頻率很高,沉不下去。
9、合格的低音炮在出廠時(shí),它的輸出聲波頻響曲線(4)是平滑的,但通常都是在消聲室內(nèi)測(cè)試的,不會(huì)出現(xiàn)投入市場(chǎng)應(yīng)用后的房間環(huán)境因素。可即使出廠最合格的低音炮也會(huì)受到房間環(huán)境的影響,所以解決房間駐波對(duì)低音炮的使用影響,是正常發(fā)揮低音炮作用的最重要因素。而市面上在中小房間內(nèi)正在使用的絕大多數(shù)低音炮都沒(méi)有解決駐波房間校正的問(wèn)題,這也是因?yàn)榻^大多數(shù)使用者對(duì)平滑的低音炮聲波缺乏正確的感性認(rèn)知,聽到包含強(qiáng)駐波的嘭嘭聲響也就誤認(rèn)為是正常低音炮的聲音了,特別是房間尺寸比較小的房間,駐波頻率更高,駐波聲壓更強(qiáng),效果更差,更使得大多數(shù)人認(rèn)為是低音炮無(wú)法在小房間內(nèi)表現(xiàn)出超低頻,也就無(wú)法享受到高保真低音炮聲波的愉悅。甚至包括大多數(shù)的影音工作者也沒(méi)有合理地認(rèn)識(shí)和解決這個(gè)問(wèn)題。
10、目前比較專業(yè)和簡(jiǎn)便的用來(lái)解決低音炮房間駐波問(wèn)題的方法是從低音炮前端電信號(hào)調(diào)整入手,見附圖2,使用音頻均衡器進(jìn)行房間駐波校正的低音炮系統(tǒng)電聲轉(zhuǎn)換波形示意圖。
11、首先根據(jù)前述的房間尺寸/駐波頻率公式,計(jì)算出房間三個(gè)相對(duì)面的駐波頻率值,fh(10),fw(9)和fl(8),然后在音頻均衡器(11)上,對(duì)這三個(gè)頻率點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,包括降低電平,降低的數(shù)值大小按照三個(gè)相對(duì)面的聲壓強(qiáng)度排序,使得音頻均衡器(11)輸出給低音炮(3)的電信號(hào)(12)是對(duì)應(yīng)三個(gè)駐波頻率點(diǎn)凹陷的頻響曲線,這三個(gè)點(diǎn)的電平在調(diào)試的時(shí)候并不是把它減少到?jīng)]有,不是為了讓駐波完全消除,只是進(jìn)行了減弱處理,使得在經(jīng)過(guò)調(diào)整三個(gè)駐波點(diǎn)輸入電平后的低音炮輸出也是有三個(gè)凹陷點(diǎn)的聲波(13),又通過(guò)房間(7)的反射作用,房間的三個(gè)相對(duì)面反射后的聲波(14)中依然包含對(duì)應(yīng)三個(gè)頻率值fh(10),fw(9)和fl(8)的駐波,但此時(shí)形成的駐波,聲壓相對(duì)未校正前減弱了,再對(duì)這三個(gè)駐波點(diǎn)調(diào)整到適當(dāng)?shù)膓值,使得房間反射形成的三個(gè)凸起的駐波點(diǎn)同低音炮輸出對(duì)應(yīng)的三個(gè)凹陷點(diǎn)對(duì)應(yīng)互相填平,最后低音炮發(fā)出的原聲波(13)同房間反射的聲波(14)合成后的聲波頻響曲線(15)趨向于平滑,在合成后的聲波頻響曲線(15)經(jīng)調(diào)試達(dá)到較好的平滑度之后,就會(huì)得到很好的聽音效果,此時(shí)低頻層次分明,下潛有力,也不用很大的聲壓,減少了擾民。特別對(duì)于低頻段樂(lè)器的音樂(lè)表現(xiàn)力效果非常好,也解決了大多數(shù)人對(duì)低音炮只能做戰(zhàn)爭(zhēng)和武打片背景音的誤解。
12、但是對(duì)于以上方法,因?yàn)槭请娮訉W(xué)和聲學(xué)兩個(gè)專業(yè)的結(jié)合應(yīng)用,所以首先做影音工作的人很少知道房間內(nèi)駐波頻率點(diǎn)同房間相對(duì)面尺寸之間的數(shù)學(xué)換算公式,其次駐波頻率值需要先從房間尺寸上計(jì)算得來(lái),再輸入到音頻均衡器中,包括還要調(diào)試電平和q值,絕大部分人都認(rèn)為很麻煩,非影音專業(yè)人士更不會(huì)去做,所以長(zhǎng)期以來(lái)大家在中小房間內(nèi)所使用的低音炮,無(wú)論在前端是否使用了音頻均衡器,基本上絕大部分都未做出正確的房間駐波校正,也就無(wú)法聽到低音炮的原聲波(4)效果。
13、如何能使低音炮在中小房間內(nèi)的駐波校正以簡(jiǎn)單易行的方式去實(shí)現(xiàn),以達(dá)到大范圍的市場(chǎng)應(yīng)用,本發(fā)明低音炮房間校正器提供了解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
1、房間內(nèi)駐波頻率點(diǎn)同房間相對(duì)面尺寸之間的數(shù)學(xué)換算公式是本低音炮房間校正器使用功能的核心理論基礎(chǔ)。
2、低音炮房間校正器本質(zhì)上還是一個(gè)音頻均衡器,我們?cè)谇笆鼋鉀Q低音炮房間駐波問(wèn)題的專業(yè)方法基礎(chǔ)上,將使用音頻均衡器的方法做了化繁為簡(jiǎn)的調(diào)整,來(lái)構(gòu)成低音炮房間校正器(20),簡(jiǎn)述如下:
3、a>從輸入三個(gè)駐波頻率值,轉(zhuǎn)變成直接輸入三個(gè)房間尺寸值,省略了中間換算的步驟。
4、b>將三個(gè)駐波頻率的衰減電平值和q值的人工調(diào)整設(shè)置,改為音頻均衡器內(nèi)的默認(rèn)值處理。省略了電平和q值的人工調(diào)整設(shè)置步驟。
5、使得對(duì)低音炮房間校正器的操作僅有輸入房間尺寸一項(xiàng),變專業(yè)操作模式為傻瓜操作模式。
6、詳述如下,參見附圖:
7、因?yàn)橛辛朔块g內(nèi)駐波頻率點(diǎn)同房間相對(duì)面尺寸之間的數(shù)學(xué)換算公式,并且絕大部分的房間都是長(zhǎng)方體,所以我們直接從房間的長(zhǎng)寬高尺寸入手,向低音炮房間校正器(20),通過(guò)輸入按鍵面板(18),房間尺寸輸入電路(17)和房間尺寸顯示屏(19),輸入房間的長(zhǎng)寬高尺寸,再經(jīng)過(guò)房間尺寸/駐波頻率換算dsp電路(16)根據(jù)駐波頻率公式換算出對(duì)應(yīng)房間尺寸的駐波頻率點(diǎn),然后通過(guò)內(nèi)置的音頻均衡器(11),對(duì)這三個(gè)駐波頻率點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娖剿p調(diào)整,以及q值的調(diào)整。為了讓低音炮房間校正器的使用者可以迅速上手,我們只保留了輸入三個(gè)房間尺寸的操作。對(duì)于內(nèi)部音頻均衡器(11)電路在房間三個(gè)尺寸轉(zhuǎn)換為三個(gè)駐波頻率之后的電平衰減調(diào)整和q值調(diào)整,因?yàn)楹茈y建立衰減電平值和q值同電聲環(huán)境構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型,這是由于其中包含了很多復(fù)雜的電聲技術(shù)因素,包括前級(jí)電子設(shè)備,后級(jí)功放和低音炮的電聲參數(shù)及房間的聲學(xué)參數(shù)等,所以對(duì)于這兩個(gè)參數(shù)的調(diào)整,我們做了經(jīng)驗(yàn)性的簡(jiǎn)化處理,根據(jù)我們40余年的影音工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)這三個(gè)駐波頻率點(diǎn)的電平衰減調(diào)整可以默認(rèn)設(shè)定為fh(10),-3db;fw(9),-2db;和fl(8),-1db。對(duì)三個(gè)駐波頻率點(diǎn)的q值都默認(rèn)設(shè)定為8,超低音信號(hào)輸入端上限默認(rèn)值90hz,90hz可以同絕大多數(shù)使用低音炮系統(tǒng)中的其余中高頻音箱的低頻下限80hz配合,通過(guò)以上方式,基本上明顯達(dá)到了低音炮房間校正的目的。
8、但是由于各種長(zhǎng)方體房間的長(zhǎng)寬高比例并不相同及其它復(fù)雜電聲因素,以上對(duì)幾個(gè)參數(shù)以默認(rèn)值達(dá)成的調(diào)試方法所得到的最終頻響曲線平滑度會(huì)有一些偏差,考慮到有更高技術(shù)要求的用戶,希望調(diào)節(jié)的頻響曲線更加平滑,我們?cè)谠O(shè)備的后面安裝了usb接口(21),可以直接連接到電腦上用顯示器對(duì)駐波頻率點(diǎn)的電平和q值等參數(shù)進(jìn)行更細(xì)致的調(diào)節(jié),適合更專業(yè)的需求。
9、對(duì)低音炮房間校正器輸入房間尺寸的方式既可以是按鈕式,也可以是遙控式,包括手機(jī)app操作。