筆者在任職的九太音響公司中,每年都會舉辦內部教育訓練。而教育訓練的課程中,Output Port及其他理論課程都會談到很多功率、音壓、距離間的關係,也會提及dB-Gain與dB-Lose的計算式。 最近花了些時間,把我自己常用的相關運算公式、在Excel上做成自動轉換、計算的表格,提供給公司同事來使用,應該對系統規劃上會很有幫助。 這個表格主要是讓使用者粗略估算某個場地、在某個預定應用下、所需要的喇叭數量。 這個表格的概觀如下圖: 使用者需要輸入的欄位只有綠色的欄位、共五個。黃色的欄位是表格的公式自動計算、帶出來的結果,供參考。而我們要的是紅色方框、紅色的數字結果、需要的喇叭數量! 假想我們在一個場地、或是要規劃一個演出場地,已知手頭的喇叭型號,但不確定需要多少數量。套用表格公式,讓你快速得出一個可參考的數量,再去進行其他的規劃、音場模擬、或進一步的調整。 所以步驟如下: 1. 在主喇叭、Sub型號欄位輸入要準備的喇叭,如HDL20A、SUB8006AS。這部分筆者也在表格最左下方列出目前公式內已經套用的、可供計算的喇叭型號: 輸入的欄位,筆者也設計成下拉選單的方式,以便表格自動去搜尋、帶出下方的喇叭參數,並自動計算。 2. 接著預想一個在場地內的量測位置、輸入該位置離主喇叭的大約距離,假定是50米。輸入主喇叭的距離就可以,公式會自動套用到Sub處,並假設主喇叭與Sub擺放的位置是相同的(舞台左右擺放)。 3. 最後輸入在該量測位置你預期的音壓大小,假定主喇叭是110dB。這樣公式便會自動幫你計算,你需要8支HDL20A、左右各4支。表格最右下方還有一張不同應用的建議音壓需求,可以讓你在輸入預期音壓時,根據你將面臨的應用來做一個參考。這僅是我自己的經驗值,你當然可以依你的想法來輸入數據。 4. 再輸入該位置預期的SUB音壓大小,這欄位先建議你以主喇叭多+3dB來做啟始值(用來補償人耳對低頻的較低靈敏度)。所以輸入113dB。公式得出你需要4支8006AS,左右各2支。 5. 在表格下方會再加計主喇叭與Sub的預估總音壓,由於我們所輸入預期音壓,Sub能量比主喇叭大一倍,所以加總的音壓只會多一點點而已。 這個自動計算表格好處是,你可以放在筆電、手機內,只要有Excel程式在,你便可以在一分鐘內得出需要的喇叭大略數量來,再依據實際需求去調整。非常方便。 關於預想的量測位置,通常會建議你以代表意義最大的場地中央來設定。當然你也可以用場地末端來當成量測位置,像是希望整個場地都在你希望的音壓值之上。 當然地,這個自動計算表格的結果主要是提供你一個參考值,與實際的系統成果自然會有誤差值,我們知道,系統實際上到了現場安裝,有太多太多的可能變數了,像喇叭本身的差異、Line Array喇叭間的夾角、喇叭間的增益/抵銷效應、吊掛的高度、室內的殘響產生音壓增益等,但至少數據是有理論依據的,免得你憑空猜測、想破頭。 我曾在Ease Focus3上執行模擬,求取其可能誤差值。以剛剛的計算為例。 • 在軟體上開一個100x50米的場地,吊掛HDL20A x4在舞台兩側、高度8米、Sub8006ASx2落地在舞台兩側 • 在場地中央50m處設立一個量測點。這邊可進一步調整,因為主喇叭吊掛8米,當然你也可以運用三角函數去求取喇叭實際上離量測點的距離,不過我們就簡單的用50米來代表。 • 主喇叭吊掛後,使用無喇叭間夾角、Array中心軸線朝向量測點的方式投射。理論上這樣能量會聚集往量測點位置。 • 依我們計算結果,我們預期主喇叭投射到量測點這裡的音壓是110dB,而Ease Focus在只開左右主喇叭、計算出來的結果,量測點是112.2dB。由於Excel的公式計算是採四捨五入到整數(我們總不能吊掛4.3支喇叭吧)、加上喇叭左右擺放的距離(目前兩側喇叭相距24米)也會影響交集到量測點的能量,所以我覺得這個2.2dB差異是完全可以接受的。 • 另外,我們預期SUB投射到量測點這裡的音壓是113dB,而Ease Focus只開左右Sub各兩支。一樣地,這裡需要說明一下。主喇叭我使用boradband全頻來計算投射能量,但Sub當然不會這樣。Sub會過分頻、限制其作動頻段。根據其GLL喇叭參數檔的計算,SUB8006最大的能量出現在63Hz位置,我們可以抓63Hz中心的1/3oct頻寬(這樣會是56~71Hz,最大能量處)來分析,Ease Focus計算出來的結果,量測點是114dB。或我們抓63Hz中心的1oct頻寬(這樣會是45~89Hz,比較趨近Sub的作動頻段)來分析,Ease Focus計算出來的結果,量測點是117.3dB。 不管採那個頻段分析,與表格公式計算誤差大約在1~4dB左右。一樣的,Excel的公式計算是採四捨五入到整數、還有喇叭左右擺放的距離會影響交集到量測點的能量,還有一個重點,我們在上Line Array課程時有提及,越低的頻率在疊加喇叭時越容易累積能量、超過> +3dB的理論值,而這個計算公式僅是本於基本理論來計算,所以低頻方面的計算誤差會稍大。 強調一點,這個公式是以基本理論來計算,如果我們左右擺放喇叭的位置越往中央靠,喇叭疊加時越低的頻率越容易累積能量的現象會越明顯、Line Array的一些原理也越來越可套用上,相對地,實際成果與表格計算值間的誤差也會加大。 假定我們同樣使用8支HDL20A、但是集中在一串、吊掛在中央,在同樣的吊掛、投射方式下,50米外的量測點音壓會上升到113.3dB,比左右吊掛再多1.2dB出來。 下圖是我在Android手機上執行的情形,當然你也可能得出像這樣的、所需數量是奇數的現象。這時就依你實際的需求去調整吧! Humphrey T

在筆者任職的九太音響,Yamaha的DXR15、DXS15是我們常用的喇叭系統,外出的機率相當高。但這樣的喇叭系統擺放好後,你會習慣性量測、發掘問題來解決嗎? 如果你找時間針對這兩個喇叭去做量測,相信結果會讓你驚訝,原來這兩支喇叭在交集頻率帶上的相位差異問題、絕對需要我們做delay補償來解決的。 筆者使用近距離的貼地量測方式,盡可能在環境最佳、直射音絕對宰制的條件來求取兩支喇叭的基本參數。亦即是量測兩支喇叭在盡可能無反射音干擾下的正常聲波投射類型。 下圖是兩支喇叭的基礎量測。綠色曲線是DXR15、藍色曲線是Sub DXS15。 系統使用Lake LM做為電子分音系統,設定24dB/oct、分頻點80Hz的Filter。 從Phase曲線可以看到,明顯的兩條曲線在約52Hz到125Hz頻率帶,會有120°到230°不等的Phase差異。 如果透過公式計算,可以得知phase差異大於120°的兩個波型、能量疊加時其實得不到增易、並會開始不增反減。如下圖,綠色、藍色兩個能量相同波型以120°的phase差異疊合,得到的能量增易是0dB(紅色波型)、與原本單一波型能量相同。 而且在80Hz附近,兩者的phase誤差甚至來到180°左右,對於能量是抵銷、完全不利的情形。 雖然電子分音的分頻點也剛好80Hz,但即使我們改變分頻點、移高到90Hz,重新量測的phase曲線有些改變,不過仍舊在十字標的80Hz左右產生180° phase差異。 這種不利的狀態下,讓兩者能量Sum時,產生如下圖的能量不增反減,深紅色曲線是疊加後的結果,在十字標80Hz頻率附近產生最大抵銷,讓Sub在此處的能量還比原本減少3dB以上。 我們將原本量測的相位曲線,抓80.6Hz位置,圖上可以得出兩者phase差異184.4°,加以計算後,約為6.19ms的phase時間差,將之補償到到達時間稍快的DXR15的迴路上。 再重新量測,delay補償後、DXR15的phase曲線,可以看到DXR15的淺綠色phase曲線在十字標80Hz左右完全貼合到DXS15的藍色曲線上,而且一路到140Hz左右、兩者的phase誤差都維持在60°內,對於交集頻率帶的能量疊加,兩者回到正向有利的狀態。 再量測Sum的曲線,深紅色為delay補償後的疊加曲線,我們把能量要回來了! 由於80Hz附近的頻率帶phase曲線完全貼合,所以可以看到十字標的80Hz附近,能量疊加維持穩定飽滿的狀態。 由於頻率交集區能量一來一往差異達6dB,因此聽覺上非常清楚,比較delay補償前後,聽起來就像Sub多擺了一支呢。 Yamaha DXS是屬於Band Pass類型的超低音設計,我們聽到的聲音其實都不是直射音,而是箱體反射多次後的聲響,好處是音壓增大,但延遲是其中一個附帶缺點。 使用這種設計的Sub喇叭,現場量測上就需要特別注意。 如果搭配像DXR喇叭一起使用、一旦產生足以抵銷能量的相位誤差,不做適當補償就會讓能量平白無故地損耗掉,消失在空間裡了。 原廠手冊上沒提到上述這些兩者一起使用時的注意事項吧? Humphrey T

PA系統可以容許多長的延遲而不被聆聽者察覺? 不同的應用場合可以容許多少延遲率? 延遲率低一定比較好嗎?打從數位音頻技術第一次被運用,延遲率就一直是被討論的話題了。 如同一般Audio器材上的參數多可量化,延遲率反倒被過多不明確的行銷術語所包裝,比如low、ultra-low、imperceptible無法察覺、near-zero等。為了揭開這層神秘面紗,我們回頭來看看延遲率的數字、從文字上來理解它。 Latency延遲率代表一個器材從輸入訊號、處理、輸出訊號所需要的時間,換句話說,就是訊號通過這個器材或系統所需要的時間。如果器材本身具有類比輸出入介面,這通常包括輸入端會有的類比-數位轉換、訊號路徑上執行的處理程序、還有輸出端會有的數位-類比轉換等。 如果器材具有數位輸出入介面則會稍稍複雜些,雖然省卻了類比介面需要的前後端AD/DA轉換步驟與延遲,多出的是數位格式間傳輸的延遲率。器材的延遲通常以ms毫秒來表示,亦即1/1000秒為單位(在Audio處理用的Plugin則通常以sample來當成延遲率的單位)。不喜歡數學的人也請放心,只要使用簡單的加法,我們就能計算出信號路徑上的延遲率總和。 筆者也利用了Excel軟體,把在任職公司九太常使用的器材之Latency列表、以便能快速地加總,得出參考數據來,讓使用者能即時獲知系統的訊號路徑是否有過度延遲的問題。 公式內、每個環節都設計了下拉選單,並會自動導出器材的基本延遲率,操作上很容易。 不同的情境 不同的情境下我們可以容許到多少的延遲率? 為求瞭解,我們需要討論一下聲波於空間傳導上,會產生的延遲 -- 也就是聲波在空氣間傳導所需的時間。聲波是以大約340公尺/每秒的速度在空氣中傳導、或是34公分/每ms(溫度15℃下),這速率會稍稍受到空間的溫、濕度所影響。 因此,在典型的中型場地,套鼓或樂器擴大器的直射音、要跨過舞台前緣進入觀眾區,約需要15 - 20ms的時間。這代表我們進行FOH系統混音、並透過PA器材輸出訊號、系統通過信號路徑所產生延遲率,應該有一定程度是可以被接受的。 反觀舞台上的樂手,他們泰半與演奏的樂器距離很近,能接受的延遲率相對低很多。歌手則因為歌聲透過骨傳導、本人幾乎是即時就聽到了,延遲率的容許度更是嚴苛。 衡量監聽系統的延遲率,通常來說,從輸入端點、經過控台、處理器、再傳送到舞台上地板監聽或是IEM,一般都會建議不要超過5ms。 數位無線系統、即使是備受推崇的品牌,也會產生令人驚訝的延遲率。Shure的SLX-D無線Mic系統會產生3.2ms的延遲,也就是說,同在監聽系統路徑上的其他器材、為了不超出5ms的總和、可容許的延遲率空間變得非常的小。就算改採用Shure旗艦級的Axient數位系統,仍舊會產生2ms的延遲,因此花更多的錢換高階的系統,或許能有更好的延遲率表現,但並非能為你爭取多很多的時間。 如上列公式的試算,在Monitor系統上使用SLX-D無線系統後,如果控台也使用數位控台的CL,後端的器材不管怎麼節省、搭配,其實多半都會超過5ms的延遲率,讓系統的選擇變得很侷限。 如上,若改用Axient無線系統、加上控台改採PM10跑96kHz,則的確可以空出一些空間、讓後端器材能有選擇。傳輸直接使用PM10的TwinLANe系統,擴大器使用Nexo的NXAmp4x4等。只是系統的整體預算就會提高非常多。這也是大部分吉他手的無線傳輸系統、或是IEM系統上,類比的無線傳輸仍舊被大量採用的原因,CP值罷。 如果使用單純使用IEM(假定是Shure的PSM1000),則延遲率上仍可以符合5ms的建議值。但如果再搭配Aviom、並採用D800採Dante迴路,就會稍稍超出0.5ms的延遲率了。 從最基本的系統骨幹--傳輸系統來看,由於類比訊號透過銅導線傳導,而電氣訊號的速度約為光速的2/3,換句話說,類比傳輸系統是以Zero Latency的延遲率在傳輸。也就是說,整個訊號傳輸的路徑上,類比的程序完全沒問題,它們並不帶來延遲率。 一旦移動到數位傳輸系統上則變複雜的多。不同的數位編碼方式有自己獨特的〝資料打包〞方式、延遲率也各自不同。 舉例而言,Midas / Behringer品牌使用的AES50傳輸系統,基本延遲率是0.063ms,這在數位傳輸系統上是相當低的。而利用IP模式的數位傳輸系統則延遲率相對稍高,因為必須依照電腦網路的規範來進行。以Dante為例,系統的預設延遲率是1ms,但可以依應用的方式加以調整(可調範圍為0.15ms到5ms)。 接收、處理、傳送 我們已經理解類比、數位傳輸系統本身的速度非常快,我們進一步來探討其間連結的器材,包括接收、處理、傳送的單元。 類比的控台、外接處理器、擴大器、或甚至無線傳輸系統,可以即時的執行它們被賦予的工作,不過一旦改用數位系統後,這句話就變的不一定了。例如,看似萬能的平價數位控台Behringer X32,會產生0.83ms的延遲率(從類比IN到類比OUT、48kHz下)。如果採用Allen&Heath的SQ或是Avantis的控台,則會有0.7ms的延遲。 如果再附加上控台與Stage I/O間的傳輸,絕大部分現代的數位控台系統應該都可以維持2ms以下的整體延遲率。這代表我們應該都可以在不使用其他外掛處理器、Plug-in情形下,維持夠低的延遲率來應付任何的混音需求,即使是用入門款的混音控台。 但如果你想用的不只是控台跟Stage I/O呢? 類比的外掛處理器在今日仍被很多Engineer所愛用,如果以Insert I/O的方式來掛載到數位控台系統,想當然會需要通過額外的D/A與A/D轉換。Waves的外掛處理系統也是很多人喜歡採用的,一般數位控台透過SoundGrid I/O連接到Waves Server的迴路會帶來約1ms的延遲,但問題比較大的,通常是裡面使用的Plugin,其延遲率往往會加倍、或更大。 除了SoundGrid I/O系統,還有幾個路徑上可能需考慮的轉換機制會帶來甚至更長的延遲率。很多Engineer會使用輸出處理器,譬如很多人愛用的Lake LM處理器,像LM44則會添加1ms的延遲。更甚者,很多新一代的喇叭系統或是擴大器都配置有原廠的處理元件,這些也都會提升數個ms的延遲於路徑上。 一般來說,FOH系統可以容許的路徑延遲率、遠比監聽系統來的長許多。可以這樣說,只要不慢於音源直射音通過舞台前緣的時間就可以了(假定你的PA喇叭系統是置於舞台前緣)。我們無法在音源直射音加delay、拖慢它,只能想辦法讓PA喇叭輸出訊號與它差不多時間了。 假定演出場地的溫度是24℃、而表演是在一個稍深的舞台上進行,大部分直射音壓稍大的音源(套鼓、樂器音箱)離舞台前緣約10米,則計算出來直射音的延遲約28.95ms。 這就給予FOH系統有較大的容許路徑延遲率了。假定我們使用了SLX-D的無線系統,還用了CL5控台、加掛Waves與內建的Plugin(假定產生5ms的延遲率),並使用了LM44處理器、Dante系統傳輸,擴大器用Yamaha新款的PC-D等。計算下來的路徑延遲率約15.4ms,離預估的音源直射音延遲還有一段距離,我們可能還需要在輸出加delay來配合直射音的到達時間呢! 到此,我們可以下一個有用的結論:市場上有聲譽品牌的Audio器材泰半都能有可接受的低延遲率,在簡單路徑的使用狀況下基本上不會遇到問題。在大型場地執行FOH的混音,即便使用較複雜的信號串接路徑,執行上也不太會導致大問題。然而在監聽系統應用上,則要盡可能避免太複雜的串接路徑。 如果系統的延遲率有問題,降低在路徑上的串接器材數量、採用較適當的工具遠比花錢升級到更高階的器材,要來的有成本效益些呢! Humphrey T

點音源喇叭的水平涵蓋通常有60、75、90、95°等幾種常見角度,在遇到較寬闊的場地時,我們也常會做橫向併接來增加喇叭在水平橫向的涵蓋區域。 水平併接喇叭須注意,喇叭的兩側外觀切角與真正的喇叭水平涵蓋角度是無關的,而且往往涵蓋角度大於外觀切角。所以如果直接以兩個喇叭的側邊靠攏併接,往往會在兩喇叭間產生共同涵蓋交集的區域(圖中灰色區),雖然交集區域能量會累加,但也相對因為時間差的關係、帶來Comb Filter的干擾、抵銷某些頻率能量。然而因為喇叭靠得很近、產生的時間差很小,往往影響的都是較高頻率的能量抵銷與涵蓋不均的問題。 如果我們併接兩隻Yamaha DXR15喇叭在舞台兩側,如圖: 我們只開一支喇叭,用與人聲清晰度息息相關的2kHz、單頻率來分析音壓圖: 接著開兩支喇叭,便可以開始看到頻率能量上的干擾: 設定量測點在兩隻喇叭中間點(藍色十字標),分析頻率響應,對比單隻喇叭(紅色曲線),我們看到兩隻喇叭(藍色曲線)剛好呈現能量倍數累加的曲線,但往兩邊移動量測時,就會看到明顯的能量抵銷產生Power Alley。 從下面影片更可以清楚看出,在量測點(黑十字標)一開始在兩隻喇叭中間點,右側的頻率響應圖呈現理想的曲線,但當量測點一路往場地側邊移動時,頻率響應開始出現Comb Filter現象,而且可聽音範圍內的Notch抵銷點越來越多、且第一個Notch頻率出現在越來越低的頻點。 與完整能量累加的藍色曲線相比,往旁邊偏5.5米、7.5米、11.5米處量測,偏離越遠喇叭的時間差越大,每個量測點的第一個抵銷Notch出現在越來越低的頻率(綠色→ 橘色→ 此色),頻率響應圖出現的抵銷點也越來越多。11.5米處的時間差為0.46ms,第一個Notch在1.09kHz位置,10kHz前可以看到有5個Notch點。 為了避免Comb Filter,勢必讓交集區域減少,我們可以試著把外側的喇叭盡可能向外投射。最理想的想法當然是零交集,亦即所謂的Unity Splay,但以DXR15這種90°水平涵蓋的喇叭,除非兩隻喇叭成垂直併接,是不容易做到Unity Splay的。 我們折衷、試著讓外側喇叭向外60°投射、再進行分析。其音壓涵蓋圖如下: 外側喇叭向外60°投射後,交集區域僅剩下兩隻喇叭中間的淺綠色區域,再去分析原本幾個量測點的頻率響應,如下圖,可以發現原本嚴重的Comb Filter幾乎都消失,以音壓圖來判斷,我們增加外側喇叭希望涵蓋到的側區也都成功涵蓋了。 最重要的是,從兩張音壓圖的比對,可以看到,向外60°的場地內音壓涵蓋要平均的多。原本兩隻喇叭併接時,整個場地2kHz的平均音壓是93dB,改成向外60°時,平均音壓變成95dB,因為抵銷的能量幾乎完全被要回,整場平均音壓能量反而多了2dB,你跑音場模擬軟體就能體會,有時就算多一倍的喇叭數,整場平均音壓都不一定能多2dB。 將喇叭投射擴散開後,涵蓋區域變廣、變平均,相對地,要注意的就是能量外溢或是能量打在牆上反射的問題。 假定這個場地是個戶外搭帳篷起來的臨時活動用,主辦單位會擔心喇叭向外後,大量的能量會外溢到場外、造成環境噪音而受罰,這是在承接外場時常會遇到的現象。因此我們就要做進一步的分析與調整。 第一個調整重點是,喇叭間的理想夾角是多少?可以讓向外的喇叭投射能量盡可能沿著帳篷邊涵蓋側區、而不外溢。 這個我們可以用公式來計算理想角度。我們需要四個數據,SPa、SPb為兩個喇叭規範上的水平涵蓋角度,以DXR15來說是90°。另外InD是內側喇叭到預定涵蓋的觀眾區末端之距離,假定是40米。OtD是外側喇叭到側邊牆面的距離,假定是11米。 這樣我們可以套公式求出理想夾角,如下: 喇叭離牆邊距離越近、算出來的理想夾角就會越小,這樣才能讓外側喇叭的能量投射,盡可能貼著牆面向前、而非向外溢射。如下圖,當喇叭離牆邊(或是場地側邊)距離縮為3米時,理想夾角也會縮小為7°)。 用25°來向外投射,音壓圖如下: 能量會稍往中間靠攏,所以交集區變大,從下圖頻率響應分析可以看出抵銷點變多了,但由於交集區仍舊比一開始喇叭單純併接時來的小很多,所以2kHz的平均音壓仍維持在95dB,抵銷點的問題我們有方法可以來嘗試解決。 接著來比對一下側邊的能量變化。在左側牆邊設定四個量測點:側邊的5米、10米、20米,加上兩喇叭中間投射到觀眾區末端點。 向外60°的音壓為: 向外25°的音壓為: 兩種擺法,向外25°的方式除了20米側邊稍大0.2dB外,其餘側邊均較小,而且對於觀眾區末端的照顧而言,還比向外60°大了2.3dB。相對之下,修正向外角度可以擁有較少的側邊能量外溢、較多的末端能量投射,整體場地內的2kHz平均音壓仍可維持相同,雖然有較多的抵銷點出現,但這可以用下一個調整來修正。 下一個要調整的是外側喇叭的能量。我們可以讓外側喇叭Gain稍降,反正它離側邊近,適當的降低,除了再降低能量外溢,還可以讓喇叭音壓涵蓋更平均、而且同時改善抵銷的問題。 一樣用公式來計算,同樣地,外側喇叭越靠近側牆,需要衰減的能量越大。 我們這次用較寬的頻率帶來分析音壓能量的分佈變化,使用1kHz、3oct頻寬來繪製音壓圖,這樣做主要是因為以1kHz為中心頻率、3oct頻寬時,涵蓋354~2.8kHz範圍,幾乎涵蓋人聲(男聲、女聲)的整個基礎頻率範圍。 我們比較外側喇叭Gain調整前後音壓分佈與各點的音壓: 調整前 調整後 調整後雖然外側喇叭Gain降低11.2dB,但實際對場地的平均音壓僅減少1.7dB,重要的是音壓平均度從±5.6dB變成±4.7dB,而且場地末端與側邊四個量測點,最大、最小音壓誤差從3.9dB降低到2dB,不僅可以改善側邊外溢音壓,而且讓場地內平均度更好。 另外一個重點,那就是可以改善原本因為向外改25°、交集區變大導致的抵銷點增多問題。 我們知道Comb Filter的產生有兩個誘因,時間差、能量對等。當能量不對等時抵銷就會變得不明顯。 所以Gain調整後,我們回頭再以2kHz單頻率來分析抵銷的狀況, 從喇叭間中間軸線點、往旁邊偏5.5米、7.5米、11.5米處共四個量測點,可以看到原本向外25°所產生的抵銷現象,Gain調整後都獲得非常好的改善。 運用這個方式,我們可以求取點音源間理想的喇叭夾角與最外側喇叭的理想Gain調整方式,讓喇叭能夠涵蓋想要的區域、改善音壓平均度、降低場地外不需要的能量外溢、還同時改善了可能的能量抵銷現象,是一舉數得的作法。 Humphrey T

去年夏天曾寫過一篇關於台北東區ATT ShowBox,使用K-Array的線陣列喇叭擔任主系統,筆者進行系統設計與現場調校的心得資料。今年夏天,同樣地,九太音響以團隊的專業技術、服務能力,再次贏得業主的信賴而持續進駐ATT ShowBox,只是主系統更換成義大利的RCF線陣列喇叭系統了。 使用的喇叭系統編成如下: Flying Main:RCF HDL20A x 12 Flying Sub:RCF HDL18AS x2 Floor Sub:RCF SUB8006AS x 4 Front Fill:Yamaha IF2208 x 4 Floor Monitor:Yamaha IF2112AS x 10 Shape Designer 懸吊模擬 在系統還沒進場前,我們便先使用RCF的軟體Shape Designer來模擬,根據場地的尺寸與需要涵蓋的區域來計算吊點⾼度、喇叭夾⾓等。 另外,Array Frame勾環與吊點資訊、懸吊高度參考點LCP,以及結構安全性的事先檢測也很重要。 但是Shape Designer的建議,我們僅採用了跟懸吊、安全係數相關的部分。然後像是高頻補償這些跟調校有關的部分,便直接忽略掉了。因為我們系統裡使用Yamaha DME24N來擔任喇叭處理器,所以就在現場根據實際狀態來調校了。 Ease Focus2 音場音壓模擬 參照Shape Designer原先的吊點數據,使用Ease Focus2在電腦上來進行許多次的細節調整,以求取最佳的音場輸出。由於Ease Focus2支援原廠的喇叭箱的DSP Filter設定,讓我們更能夠獲致接近實際的音場音壓與頻率等詳細的模擬。 將Flying喇叭離地LCP點設在4.76米高度、J type陣列曲度與設定的喇叭夾角,喇叭能量全開來分析, 場地平均音壓可以達到125.3dB,場地最大音壓142.8dB、最小音壓119.2dB。因為Ease Focus2僅分析直射音壓,所以基本上這樣的系統輸出是符合演出所需的。 再分析±6dB的涵蓋平均度,如下圖,可以看到除舞台前緣與夾層最前緣會高於平均度外,其餘區域全部落在±6dB(綠色區域)內。 Ease Focus2 喇叭投射軸線模擬 喇叭投射軸線的分析也是我的重點之一。因為使用ATT ShowBox平面層觀眾區的最後段,剛好會被音控區所在的夾層所覆蓋,為了避免典型的露台下方遮蔽效應的產生,在Ease Focus2上仔細描繪與比對HDL20A各喇叭投射射線位置,以確認能否涵蓋到場地全區。 Ease Focus2 頻率響應模擬 在電腦模擬期間,於虛擬場地選定六個聆聽點,點1為舞台前、點2場地末端中央、點3中央夾層、點4場地中央、點5側區夾層、點6為控台位,並在不同的懸吊位置、高度、喇叭DSP參數設定下,比對出較佳的頻率響應。 最重要的就是要讓各點的頻率響應差異能縮小、趨於平均,同時也讓音控人員在音控位置更能掌握全場的狀況。 頻響圖的上圖為模擬喇叭高度LCP點離地5.07m,上4支HDL20的DSP設為Far的高頻補償(RCF原廠Shape Designer的模擬建議) 頻響圖的下圖為最後我們採用的設定,模擬喇叭高度LCP點離地4.76m,所有HDL20均設為Near 由於Ease Focus2軟體支援原廠的DSP設定值,所以可以直接模擬不同DSP設定時,實際可能的頻率響應,以便判斷最佳的喇叭系統設定值。 透過模擬明顯看到最終版本的設定,各點頻率響應的曲線更靠近,各點的頻率差異縮小,讓控台位能掌控各點的聲音,更能放心地進行音控。 完成軟體上的多次模擬測試後,我們就帶著最終版的參數,到場地進行實際的安裝了。 DME24喇叭處理器 喇叭處理器沿用原本的Yamaha DME24N,只是配合這次新的喇叭系統使用,再完成系統與操控軟體端的重新設計。 個人非常喜歡使用DME24N來進行喇叭系統的調校。處理系統的靈活度極高,可以因應不同的喇叭系統客製化一整個處理系統,還有就是操控的面板也可以一併客製,非常方便。如果是調校完成後,需要轉交給別的音控人員來使用的話,我們便可以在客製面板上放上主要的調整功能,把高敏感度的功能隱藏起來,避免不小心誤觸調整到。對音控人員來說,只會碰觸到必要的功能,不需面對複雜的整個處理系統,也可以加快上手的速度,兩全其美的解決方案。 由於我們使用遠程的喇叭來投射夾層與音控位、近程喇叭系統投射會場平面層,因此在DME處理器上,我們設定了三組PEQ的調整,分別對應到整個主喇叭系統、遠程、近程等位置的調整。先使用整體PEQ做基本、有共同特點的頻點進行調校,再以遠程與近程PEQ來進行不同涵蓋位置的喇叭系統個別頻點來調校。 另外,也特別為音控人員設計的主場喇叭系統控制面板,盡可能將繁雜的參數設定,簡化在下圖的控制面板內,讓音控人員一目了然,增快操控的速度。 現場量測調校 我們使用Yamaha UR22的錄音介面搭配Systune1.37來進行調校。 UR22有兩組量測Mic輸入,我們使用兩支量測Mic分別在會場平面層場地中央位與夾層的控台位置。使用兩點同時量測的方式,除了可以分別量測場地中央與夾層的頻率與音壓外,更重要的是,藉由量測與調校,讓音控位置所聽到的頻率響應,盡可能貼近場地中央觀眾的感受,如此對於音控人員的操控會有很大的幫助。 由於兩支量測Mic為不同廠牌、型號,我們先做麥克風特性的比對。雖然麥克風的頻率響應差異度極為相似,但兩支Mic的感度真的差異太大,因此我們在Systune的量測輸入上進行Gain的補償,以便在兩點量測時,能夠得到足以彼此相互參照的可靠數據。 利用近程PEQ修飾平面層場地中央位的頻率響應,使用Systune的Magnitue差異曲線來做量測記錄與比對。紫色曲線為PEQ調校前、綠色曲線為調校後,原則上就是盡量把太凸顯的頻點修掉。 同時使用遠程PEQ修飾夾層中央位(亦即音控位)的頻率響應,淺綠色曲線為PEQ調校前、較深綠色曲線為調校後,一樣就是把太凸顯的頻點修掉。 在調校過程中不斷利用兩點量測的切換來比對平面層與夾層的數據,因為不管遠程或近程的頻率調校,多少還是會影響到另一方,有時候也會運用到Systune的Overlay Average功能,來求取兩個點的頻率響應平均值,作為調校上的參考,相當有幫助。 除了平面層場地中央點與夾層中央的控台位置兩個點的量測外,夾層下方的點也是重點之一。如同前述,因為在高頻指向涵蓋相對窄的現象下,我們一開始設計便調整喇叭的軸心射線,以便能直射進到夾層下方,來避免典型的露台下方遮蔽效應的產生。同樣地,我們也刻意移動量測Mic到夾層下方,配合夾層下方的量測進行調校設定,確認夾層下方的觀眾也能有不錯的聆聽效果。 系統調校完成後,平面層場地中央位(綠色曲線)、夾層中央控台位(較深綠色曲線)、夾層下方中央位(紅色曲線)的頻率響應套疊圖如下: 可以看到除了90Hz以下的超低頻率段,三點的頻率響應差異稍大為,90Hz以上一直到20kHz,三個點的頻率響應曲線非常接近。我們標示了250、500、1k、2k、4k、8kHz等6個倍頻點,可以看到6個標示點最大到最小能量誤差都在4dB內。相當理想。相信在音控位置的音控人員,能更有自信地操控整個系統。 音壓量測與動態設定 現場音壓的量測也是重點,據以設定演出時音控人員能夠掌控的動態空間。 我們設定DM2000的dBFS表頭位置-25dBu位置來量測音壓。Systune上設定1秒長度的平均值、不加權模式,平面層場地中央為103.3dBspl(瞬間鋒值114.0dBspl)、夾層中央為96.4dBspl(瞬間鋒值108.8dBspl)。 由於DM2000上還保留25dBu的Headroom,加上DME24N處理器上還有至少10dBu的空間,所以理論上系統全放下,在場地中央位置應該可以得到130dBspl以上的動態音壓,非常近似Ease Focus音場模擬得到的125.3dBspl的平均音壓。 量測時有個插曲就是,量測當天,場地空調一直發出一個約210Hz的噪訊,能量還頗大的。因此造成量到的差異曲線,在該頻率有一個失真的突起波。 我們使用Systune內建的Virtual EQ功能,在該頻率下一個虛擬EQ頻率點,把Gain與Q值設定到足以將該噪訊抵銷的數據,這樣在量測時,差異曲線便能盡量不把這個擾人噪訊列入量測計算了。Systune真的是相當方便的量測工具 Humphrey T

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