怎么对音箱驱动器进行正确的信号（时刻）对齐

   从上世纪80年代前期开端，"时刻对齐"这个词就被翻来覆去地拿(ná)来评论，可(kě)是人们对它的了解一向不甚精确。

其实，人们早就注意到这个概念了。為(wèi)首部有(yǒu)声電(diàn)影《爵士歌手》(The Jazz Singer)供给音箱的工程师，发现在踢踏舞场景中，从高频号筒和从折叠号筒低频单元传出的踏步声有(yǒu)不同的抵达时刻。
从此，规划师尽心竭力对音箱进行时刻对齐。"时刻对齐"（time alignment）是E. M. Long公司的商(shāng)标，為(wèi)了便利评论，咱们将运用(yòng)通用(yòng)术语"信号对齐"（signal alignment），来避免一向运用(yòng)?和TM等标志(zhì)。
很(hěn)多(duō)人以為(wèi)，对音箱内部的驱动器进行信号对齐，其实就是丈量出各个驱动器的音圈到箱體(tǐ)前部的间隔差，然后為(wèi)最靠近箱體(tǐ)前部的驱动器添加相应的延时，这样一切驱动器的信号就能(néng)正确对齐了。
可(kě)是，这并不精确！要对齐高频和低频驱动器的信号，咱们有(yǒu)必要首要了解滤波器和相位。
一切滤波器都"旋转"相位，使经过滤波器的频率发作正向"相位搬运"。由于360度相位搬运相当于一个波長(cháng)，波長(cháng)能(néng)够经过间隔或时刻描绘，因而特定频率的任何相位搬运都能(néng)够经过一定时長(cháng)的信号延时表明。
比方，1000 Hz表明每秒(miǎo)循环1000个周期，所以一个波長(cháng)（或周期）就是一秒(miǎo)的千分(fēn)之一，即1毫秒(miǎo)（ms）。因而，1 kHz处的360度相位搬运相当于1毫秒(miǎo)延时，180度相位搬运（1/2波長(cháng)）相当于0.5毫秒(miǎo)延时，90度（1/4波長(cháng)）相当于0.25毫秒(miǎo)延时。而关于2 kHz，由于一个周期的波長(cháng)只要1 kHz的一半，因而相位搬运的延时时刻也是1 kHz的一半。以此计算， 20 Hz的180度相位搬运（1/2波長(cháng)）相当于25毫秒(miǎo)延时或28.25英尺（以音速计算）。
实践运用(yòng)
这跟我评论的论题有(yǒu)什么关系呢(ne)？一切的分(fēn)频器和均衡滤波器都是電(diàn)子滤波器，会使经过的信号发作相位搬运/延时。相同地，一切的音箱都是声學(xué)滤波器，也会形成信号延时。 所以，要对齐低声单元和号筒驱动器（或高音单元）的信号，咱们不只要补偿各个驱动器到箱體(tǐ)前部的物(wù)理(lǐ)间隔差，还要补偿分(fēn)频器、每个驱动器独有(yǒu)的分(fēn)频后均衡滤波器以及作為(wèi)声學(xué)滤波器的音箱所形成的滤波器相位搬运延时。分(fēn)频前均衡滤波器不考虑在内，由于它们给两种驱动器形成相同的延时。
现在，让咱们将新(xīn)學(xué)的常识运用(yòng)到实践工作中，对一个两分(fēn)频音箱體(tǐ)系进行信号对齐。这个體(tǐ)系包含一个12英寸的低声单元（低频部分(fēn)）和一个90°x 40°的号筒/紧缩驱动器（高频部分(fēn)）。
开端之前，请确保两个驱动器的极性肯定共同，或至少相关联的极性有(yǒu)必要共同。可(kě)经过多(duō)种办法查看极性：（1）查看接線(xiàn)；（2）在未启用(yòng)均衡器或分(fēn)频滤波器的情况下，对每个驱动器运用(yòng)极性查看器；（3）运用(yòng)丈量體(tǐ)系查看初次正向轰动的脉冲呼应。
图1 展现了低频和高频部分(fēn)的独自频率呼应。丈量Mic放置在两个驱动器的中心，间隔為(wèi)低声单元直径的五倍。请注意，在添加24 dB/倍频程（4阶）Linkwitz-Riley分(fēn)频滤波器之前，我现现已过EQ把每个部分(fēn)频率呼应调理(lǐ)得比较滑润，在分(fēn)频点频率也是这样。

图1：运用(yòng)24 dB/倍频程Linkwitz-Riley分(fēn)频滤波器的独立低频&高频呼应，分(fēn)频点為(wèi)1 kHz
我发现首要经过每个驱动器特有(yǒu)的分(fēn)频后滤波器，对驱动器进行均衡处理(lǐ)，可(kě)在高、低频呼应兼并时，為(wèi)分(fēn)频區(qū)域供给最滑润的频率呼应。这也能(néng)够让分(fēn)频滤波器以更挨近理(lǐ)论的抱负办法兼并在一起。
请注意，频响曲線(xiàn)相交之处即声學(xué)分(fēn)频频率，為(wèi)了进行信号对齐，若运用(yòng)的是4阶滤波器，交汇点应该在-6 dB处。要完成这个目标，有(yǒu)必要确保每个驱动器的電(diàn)平是共同的，然后调整電(diàn)子分(fēn)频器的频率，直至取得所需的声學(xué)成果。
本例中，我期望取得1 kHz分(fēn)频点。為(wèi)到达这个目标，终究两个驱动器的電(diàn)子分(fēn)频频率為(wèi)950 Hz。请记住，電(diàn)子分(fēn)频频率与均衡滤波器和声學(xué)滤波器（即音箱）密切相关并遭到它们的影响，均衡滤波器和声學(xué)滤波器才干发生真实有(yǒu)用(yòng)的声學(xué)成果。
图2 展现了两个驱动器的组合频响曲線(xiàn)，它叠置于低频&高频的独立频响曲線(xiàn)上。请注意分(fēn)频处的抵消和600Hz邻近的小(xiǎo)提高。11 dB的波谷表明需求对驱动器进行信号对齐，由于它们发生了异相的相同频率，抵消了彼此的输出。这无法经过均衡修补，由于它将一起影响两个驱动器，相同还会呈现抵消。

图2：两个驱动器的组合频率在分(fēn)频处有(yǒu)11 dB的波谷。
图3 添加了组合频响的相位曲線(xiàn)。请注意相位曲線(xiàn)分(fēn)频处斜度的俄然改变。这也表明，驱动器信号不对齐形成了频响曲線(xiàn)的波谷。

图3：从带相位曲線(xiàn)的驱动器组合频响图中，可(kě)看到分(fēn)频处斜度的俄然改变，显现驱动器信号為(wèi)对齐。
在这个阶段，大部分(fēn)执行信号对齐操作的工程师，将开端对最挨近箱體(tǐ)前部的驱动器添加延时，并调查相位曲線(xiàn)直至斜度变得尽可(kě)能(néng)直（"直"而不是"平"）。假如你的实时分(fēn)析器（RTA）无法丈量相位，那就太不幸了。这也会是一项十分(fēn)庸俗的任務(wù)，由于最后几个延时进程，关于相位对齐优化的每一边，看起来几乎都相同。
这对频率呼应而言可(kě)能(néng)无关紧要，可(kě)是这儿的信号对齐还决议了分(fēn)频频率处，轴上波瓣的指向。要使波瓣筆(bǐ)直于箱體(tǐ)正面，最好在丈量Mic地点的方位，取得最佳对齐设置。
要找到最精确的对齐设置，最简便的办法可(kě)能(néng)是运用(yòng)实时分(fēn)析器。
回转高频驱动器的极性（"极性"，而不是"相位"）。然后开端為(wèi)最挨近箱體(tǐ)的驱动器添加延时--本例中，最挨近箱體(tǐ)的驱动器是低声单元。
找到分(fēn)频处最大的抵消。不像前面将相位斜度弄直的办法，这个办法能(néng)轻松决议最大抵消处的延时步进。波谷可(kě)能(néng)有(yǒu)30至40 dB深，这个波谷即便在最佳延时的一步进之上或之下，都将小(xiǎo)几个dB。
图4 对比了高频回转极性前后的组合呼应曲線(xiàn)。很(hěn)幸运，回转极性的频响曲線(xiàn)看起来十分(fēn)平整。
很(hěn)多(duō)人到这儿就停步，开端运用(yòng)體(tǐ)系了。在DSP（数字信号处理(lǐ)）呈现之前，人们的确经常这么做。音箱體(tǐ)系内置的无源分(fēn)频體(tǐ)系经常是10dB/倍频程（2阶）分(fēn)频器。

图4：驱动器极性相同的组合频响曲線(xiàn)（波谷）与高频驱动器极性回转的组合频响曲線(xiàn)（平整）
2阶分(fēn)频器在分(fēn)频点发生3 dB衰减，驱动器之间相位相差180度。回转高频部分(fēn)的相位让它们相位共同，在分(fēn)频处取得3 dB的提高。很(hěn)多(duō)带无源分(fēn)频器的音箱都是这样规划的。 这时，一个重要的问题是：你能(néng)听出肯定极性和回转极性信号之间的不同吗？简略的答(dá)复是：假如信号是十分(fēn)不对称的波形，你能(néng)够听出不同；假如信号是十分(fēn)对称的波形，你无法听出。
图5 所以，除非你听的仅仅長(cháng)笛独奏，不然你可(kě)能(néng)需求运用(yòng)现代DSP功用(yòng)，為(wèi)两个驱动器供给优化的分(fēn)频，让它们的极性保持共同。从图5能(néng)够看出，在高频极性回转的组合呼应中，分(fēn)频频率处的相位斜度稍有(yǒu)转机，表明存在某种程度的不对齐。

图5：高频极性回转的组合呼应曲線(xiàn)。请注意分(fēn)频处相位曲線(xiàn)的小(xiǎo)转机。
图6 展现了高频驱动器极性回转时，找到分(fēn)频处抵消的进程。分(fēn)频处的波谷深37 dB，最佳低频延时為(wèi)0.417毫秒(miǎo)。请注意，它比最挨近的0.396毫秒(miǎo)延时步进深10 dB。

图6：高频驱动器极性回转时，找到最深的抵消。
图7 描绘了最深抵消的相位曲線(xiàn)。这是一条彻底筆(bǐ)直的直線(xiàn)，表明刚好处于180度异相。

图7：最深抵消的相位斜度是一条筆(bǐ)直的直線(xiàn)，表明刚好处于180度异相。
一旦找到高频驱动器极性回转时，发生最深抵消的延时步进，只需将高频驱动器的极性再次回转即可(kě)。你的體(tǐ)系现在现已信号对齐。
图8 是终究成果。与图5回转高频的呼应曲線(xiàn)比较，本图在分(fēn)频區(qū)域的相位曲線(xiàn)斜度愈加直缓，低声单元在600Hz邻近的呼应曲線(xiàn)也没有(yǒu)高频抵消波谷。

图8：高频相位再次翻转后的终究信号对齐。
假如你具有(yǒu)丈量相位的丈量體(tǐ)系，请承认终究的相位斜度是一条直線(xiàn)。这是為(wèi)了避免对错误的驱动器添加延时，或在短波長(cháng)的分(fēn)频频率处对正确的驱动器360度延时太多(duō)或太少，而形成前后偏离一个频率周期。终究的频率呼应可(kě)能(néng)看起来是相同的。假如运用(yòng)的实时分(fēn)析器不带相位丈量功用(yòng)，需特别注意这一点。