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1、基于Smaart 7多通路声学测量系统的电声系统调试与优化信息工程专业 2010级信工（1）班 麦文聪指导教师：蔡阳生摘要 扩声系统作为一种信号实时放大系统，被广泛运用于各种文化场所。扩声系统设计搭建完成后，需要求其进行测量调试。随着电声领域的发展，电声测量工具由硬件仪器逐渐被测量软件所代替。本文运用声场测量软件Smaart 7对所设计的测量系统的频谱、延时等进行测量。考虑声场环境的整体声学特性，设立了三个测量点。综合分析三个测量点所得到的数据，运用数字处理器对该系统进行调试优化，主要包括分频设置、延时调整、均衡补偿等。最后，通过调试后的放音对比，发现运用Smaart 7进行测量调试后，扩声系
2、统性能有了明显的提升。关键词 实时频谱；延时；分频；均衡补偿 ABSTRACT Audio system as a real-time signal amplification system, is widely used in a variety of cultural venues. After the audio system set up completely, request it be measured and debugging. With the development of acoustic field, acoustic measurement tools by the h
3、ardware instrument is gradually replaced by measurement software. In this paper, we use Smaart 7 to measure the spectrum and delay of audio system. Consider the overall sound field acoustic characteristics of the environment, the establishment of three measurement points. Comprehensive analysis of t
4、he data obtained in the three measurement points, the use of digital processors optimized for debugging the system, including the crossover settings, delay adjustment, EQ compensation. Finally, through the contrast before and after debugging, found the use of Smaart 7 debugging , the audio system pe
5、rformance has been significantly improved.KEYWORDS Real-time spectrum；time delay； frequency division；EQ compensation目录前言12. 扩声系统调试与优化32.1 分频设置32.2 延时设置42.3均衡补偿52.4 本章小结63. SMAART 7的主要测量功能73.1 Smaart 7测量配置与设置73.2 Smaart 7的主要功能93.2.1实时频谱测量93.2.2传递函数测量103.2.3多通路声学测量数据处理113.3 本章小结124. 多通路声学测量系统的搭建134.1
6、系统连接图及设备清单134.2各设备功能介绍144.3 本章小结175SMAART 7测量185.1 测量前的准备185.1.1 配置声卡185.1.2 设备初始化设置185.1.3 进行听音评估及故障排除195.1.4 定位测量话筒195.2 测量设置205.2.1 配置测量声卡205.2.2 配置多通路频谱测量组和传输函数测量组205.3 系统延时的测量与调整215.3.1 系统延时的测量215.3.2 延时的调整235.4 多通路频谱测量与分频设置调试优化235.5 实时频谱测量与参量均衡器的设置调试优化265.5.1 1/1倍频程的频谱测量与参量均衡器设置275.5.2 1/3倍频程的
7、频谱测量与参量均衡器设置305.5.3 1/6倍频程的频谱测量与参量均衡器设置335.5.4 1/1倍频程、1/3倍频程和1/6倍频程调试优化结果对比365.6本章小结396 总结407 致谢41参考文献4243前言本课题研究来源于生产。扩声系统是由音响系统和音响系统所处的环境共同组成，专业扩声系统有多种类型，但设备组成的基本功能大致相同，即节目源、混合、放大、信号处理、功放和扬声器。改革开放至今，随着社会的发展，国民经济日益增长，人们的物质生活有了大幅度的提升。随着物质生活的不断提高，人们的精神生活需求也随之增长，有着更多的文化活动需求。国家政府和各地方政府为了满足人们的精神文化需求，不断加
8、大文化支出，各种规模的剧院、体育馆、多功能厅、礼堂等遍布在中国的每一个城市。这些国家建设的文化配套硬件中无一不涉及专业扩声系统。此外，还有影院、会议室、流动演出等我们都能看到专业扩声系统的身影。可见扩声已经渗透到我们生活的方方面面，而音响系统的音质直接关系到人们的听音感受。影响扩音系统听音质量的因素有很多，如扩声系统的设计，厅堂建筑的声学条件，环境噪声的影响等等。另外，扩声系统的调试与优化也是影响扩声系统听音质量至关重要的因素。当音响系统设计搭建完成后，只有经过科学的调试与优化，才能使音响系统各个部件协调工作，从而更加有序而且有效地发挥其功能，保持长期稳定地工作。扩声系统的调试与优化之前必须对
9、所架设的系统进行测量分析，这当然就会使用到一些仪测设备。在上个世纪，实时频谱分析仪作为一种智能的声场测量仪器，常常作为扩声系统均衡补偿的测量工具，但是存在无法测量相位或延迟，也无法区分直达声，混响声等功能缺陷。在声场测量与音响系统调试领域，依靠计算机技术的高速发展，声场测量软件可以取代硬件进行测量，并且测量功能更加齐全，为调试与优化带来了极大的便利。此外，声场测量软件的价格相对于硬件测量仪器要低廉，大大降低了扩声系统调试与优化工作的成本。本文中运用了声场测量软件SIA-Smaart V7进行扩声系统声学特性测量。SIA软件公司于1996年公布了SIA-SmaartLive软件1.0版本，现最新
10、版本为7.4版本。随着该软件功能的不断完善，越来越多的业界人士选择SIA软件公司的电声测量软件，其应用的场所也越来越广泛。 SIA-SmaartLive V7是一种基于多通道音频分析仪的声场测量软件，可对专业音频所需要的大量测量任务进行测量。Smaart软件有两种测量模式：实时模式和脉冲响应模式。在实时模式下对实时频谱进行测量与捕捉和延时测量，即执行实时频率响应测量。在脉冲响应模式下可以测出两个输入信号之间的时间差异。除此之外，实时的声压级和等效声级等测量同样也可以通过Smaart软件实现。本文运用Smaart 7对系统进行多通路声学测量，测量中同时对三个测量点进行测量，并通过用Smaart
11、7软件的平均功能对三个测量点平均得到的平均频谱数据作为调试优化的主要参考数据。通过这些对所架设的电声系统进行电声特性测量，并参考测量结果设置数字处理器参数，对该电声系统的进行延时调整、滤波器设置、均衡补偿等调试与优化处理。本文主要内容分五章进行阐述。第二章指出了系统调试与优化的主要必要性与方法步骤，接着第三章简要地介绍了本文的测量工具Smaart 7的主要测量功能与测量方法。第四章介绍了所搭建的测量系统。第五章运用Smaart 7进行测量并进行优化。第六章对调试优化的结果进行了总结，指出了测量优化过程中存在的问题与进一步的研究方向。2. 扩声系统调试与优化我现在想来测量扩声系统，为什么？测量、
12、评估一个设计安装好的扩声系统性能我们必须要回答以下至关重要的问题：频率响应：系统重放声音是否在预期频率范围、预期偏差之内？功率处理：系统是否可以处理所需的功率而不失真或造成设备损坏？覆盖范围：系统重放声音所有频率是否可以覆盖所有听音区域？主观质量：系统是否可以满足设计指标？稳定性：系统是否稳定？噪音：系统是否存在不必要的噪音？在本文中主要对频率响应、覆盖范围和系统稳定性等问题进行研究。频率响应涉及了分频、延时和均衡补偿等内容，也本文重点研究的内容。良好的频率响应和恰当的功率处理可以保障系统的稳定性。目前没有任何硬件或者软件本身能够准确地回答以上问题，我们必须通过自己的耳朵，相关的测量和调试来解
13、决以上问题。对于测量和优化扩声系统，每个人的方法步骤可能大有不同，但是一般可以总结为如图21所示的步骤。图2-1 系统调试优化步骤本文在主要阐述了分频设置、延时设置和均衡补偿三个主要的测量步骤。2.1 分频设置扩声系统扬声器一般包含超低音箱和全频音箱，任何一个音箱都无法完美地把音频信号中的各个频段完整地重放出来，超低音箱重放音频中频率较低的部分，而不能表现音频中的中高频频段；全频音箱低音部分表现力不足。而输入信号为全音频信号，超低音箱对其中的中高频成分、全频音箱对其中的低频成分不能正常还原为声音。音箱是个能量转换的设备，这些不能还原为声音的成分在音箱中大部分转换为了热能，这样不仅让音箱性能得不
14、到完全发挥，效果不佳，而且可能造成音箱的损坏。音箱中的喇叭单元很多部件是由胶水粘合在一起的，各种胶水的耐热性有一定的限制。在音箱无法把输入的音频信号还原成为声音时，喇叭单元把这部分电能转换成为热能，由于音箱的封闭结构且箱体内空间有限，散热情况不会很好，这些热能不断在箱体内积聚，导致温度不断升高，一旦喇叭单元的温度超过了胶水的耐热温度，就会造成喇叭单元的结构性损坏。电子分频器是将全频带的音频信号分为两个或者两个以上的部分的声音处理设备。它是由内部的高通滤波器电路和低通滤波器电路组成的，可以根据系统的需要将全频段的音频信号切割成为两部分或者三部分。高通滤波器用来控制信号的下限，让高于某一个设定的频
15、率值的其他频率的信号通过，而低于这一频率值的信号则进行衰减滤除；低通滤波器与高通滤波器相反，用来控制信号的上限，让低于这一设定的频率值的其他频率信号通过，而高于这一频率值的信号则进行衰减滤除。有了电子分频器这一设备，便可以对系统进行优化，解决上述问题。全频段音频信号分两路进入分频器，一路分频器高通滤波器输出接功放后再接全频音箱，另一路滤波器低通滤波器输出接功放后再接全频音箱。（如图2-2）图2-2 接入分频器系统图2.2 延时设置声波以正负交替变化的形式进行传输，这种正负交替变化和声波的传输时间有关系。这种正负的概念就是我们所说的相位。扩声系统对音频信号进行重放的过程中会出现不同程度的相位失真
16、。扩声系统中两个音箱由于摆放位置不同、结构的差异以及喇叭能量转换时间的差异导致发出的声音到达同一听音点时时间可能不同。（如图2-3）图2-3 延时原理图时间差异导致声波的干涉，直接影响听音质量，例如一个音箱发出的声波到达某一点时正的，另一只音箱发出的声波到达同一点比第一只晚了点，就可能变成负相位，这时候正负发生抵消，声音的能量损失。（如图2-4）图2-4 相位抵消所以，在系统调试与优化时，我们要对扬声器延时进行调整。要想解决这个问题，我们必须要知道两只音箱重放信号相对与基准信号分别延长了多少时间，而这时间的差异一般是毫秒级别的，单靠人耳无法进行识别，这就需要借助测量工具进行准确的测量。然后对相
17、对超前的信号进行延时处理。延时器是一种通过内部的存储电路，将输入信号先存储下来，按照设定的时间演示后再输出的设备，利用延时器我们可以对系统延时进行调试。2.3均衡补偿在扩声系统频响特性测量中，把2020000Hz全频带从低到高的信号平均能量的测量信号输送到音响系统里，会发现输出频谱会产生不同程度的失真。产生这些失真的原因有音响自身的因素和环境因素。由于音箱再还原音频信号时不可能做到百分之一百的还原度，总会存在或多或少的缺陷。在同一听音位置上，人们可以听到音箱发出的直达声和经过反射面反射过来的反射声。（如图2-5）图2-5 直达声和反射声路径图由于直达声和反射声到达同一听音点的传播路径不同，到达
18、听音点的距离不同，导致直达声和反射声到达听音点时间差异，可能产生相位差异。如果某些频率的声音的直达声和反射声的相位不同，那么就会抵消一部分能量，出现频谱凹陷，也就是波谷。如果某些频率的直达声和反射声到达同一点的相位相同，那么能量就会叠加，出现频谱凸出，也就是波峰。频谱特性上波峰波谷的存在，使得听音质量大打折扣。我们要削减波峰，填补波谷，使扩声系统尽可能少的频谱失真。我们可以运用均衡器对各种频率成分的电信号进行放大调节来补偿扬声器自身的重放失真和声场缺陷，实现均衡补偿。 2.4 本章小结 本章主要介绍了系统调试优化的方法步骤。调试优化的重点工作是根据扩声系统的声学特性进行测量分析，从而对系统的频
19、率范围、分频、延时和均衡补偿等方面进行系统调试优化。进行系统调试优化处理时，单单靠人的耳朵无法准确地找出系统存在的问题，必须依靠测量工具对系统的声学特性进行测量。扩声系统调试与优化工作必须依照测量结果的分析与反复的测量验证，而Smarrt 7将会使这个过程容易得多。3. Smaart 7的主要测量功能3.1 Smaart 7测量配置与设置运用Smaart进行测量时，音频信号经过系统放大、重放后进入测量话筒返回到电脑，电脑通过Smaart 7软件获取实时频谱等信息。（如图3-1）图3-1 Smaart 7测量连接图打开Smaart 7，会弹出一个提示框。大概的内容是你没还没有进行测量设置，点击新
20、建测量设置。点击“Yes”后会跳转至测量设置。（如图3-2）图3-2 测量设置界面然后我们可以新建实时频谱测量（Spectrum）、传输模式测量（Transfer Function）和新建平均（Average）。配置好测量后点击开始按钮（如图3-3）便可以对声场实时频谱进行测量。图3-3 开始按钮配置好传输函数模式测量后，选择传输函数模式（Transfer），点击开始测量后点击查找延时按钮(Find)会弹出延时测量窗口和测量结果。（如图3-4、3-5、3-6）图3-4 传输模式图3-5 查找延时图3-6 延时显示界面3.2 Smaart 7的主要功能Smaart 7可以对声场的声学特性进行准确
21、的测量，用户可以灵活运用在音响系统设计搭建、音响设备故障检修、音响系统优化等方面。表3-1总结了Smaart 7的主要功能以及其常见的运用。表3-1 Smaart 7主要测量功能及应用SmaartLive模式主要功能应用频谱1 显示实时频谱2 显示窄带和倍频程3声压级校准、频谱图示l 监视现场信号源频谱2 监视现场演出SPL 3检测反馈信号4 分析噪声电平传输函数1 分析实时传输函数2 显示设置幅度和相位3 显示实时相干l 测量扬声器系统、均衡器、声系统传输函数2 系统实时优化处理脉冲响应模式1 测量脉冲响应2 自动估算传播延迟时间3显示线性刻度、对数刻度、能量时间曲线1测量扩声系统脉冲响应2
22、 构建扬声器的延迟时间等本文在测量中主要用到Smarrt 7的频谱实时分析、传输函数测量延时实现系统实时优化处理等功能。3.2.1实时频谱测量Smaart 7在实时模式下，显示界面主要有3部分（如图3-7）,执行实时频率响应测量。图3-7 Smarrt 7实时模式界面第一部分是对实时频谱数据进行捕捉和存储、加载；第二部分是频谱数据显示部分，可以以1、1/3、1/6、1/12、1/24等倍频程显示数据；第三部分提供了常用的控制功能，包括显示分辨率切换、信号发生器、测量模式切换等。进行测量时，打开Smaart 7自带的信号发生器并设置信号发生器。（如图3-8）图3-8 信号发生器设置界面测试选用粉
23、红噪声作为测量信号。粉红噪声拥有很宽的频率覆盖范围，高频端在二十几千赫兹，而低频几乎能到达零赫兹。这满足了我们测试的20Hz到20000Hz的需求。并且粉红噪声在等比例带宽内的能量是相等的，这有于我们测量声场的频率特性。如图3-9是粉红噪声的实时频谱图像。3-9 粉红噪声频谱3.2.2传递函数测量电声设备及其系统的频率响应由系统幅频响应和相频响应构成。smaart 7可以很方便地测出电声设备或者其系统的幅频响应和相频响应。传递函数测量是对输出信号和一个系统输入信号进行比较。它是smaart 7核心部分，可以在时域和频域范围内进行比较。测量的参数包括：频率响应、相移、延时、声压级等等。 Smaa
24、rt 7有两个输入信号：一为基准信号；二为测量信号。Smaart 7对获取的两个输入信号进行处理得到传输函数。（如图3-10）图3-10 传输函数原理图在传递函数计算时，两个信号在时间精确对准以保障能够精确地比较。传递函数可在频域或时域中比较和显示被测系统的输出信号和输入信号之间的差异。用时间定位器和它内部的信号延迟特性使计算机声卡的两个输入信号在时间上对准。3.2.3多通路声学测量数据处理 我们在测量声场特性时，采用多通路测量得到声场的整体电声特性。通过选取多个测量点实现多通路声学测量，并运用Smaart 7软件对多通路声学测量数据进行平均处理。Smaart 7有两种方式可以让我们获得多通路
25、声学测量的数据平均处理结果。1）配置实时频谱平均在测量设置选项里单击新建平均（New Average），弹出跟踪平均对话窗口，在这里可以设置实时频谱平均跟踪，对要平均的测量通道进行勾选。此外，还可以设置平均方式（dB或Power）。如图3-11，“123”设置为测量“1”、“2”、“3”的分贝平均。2 现场测量捕捉的静态数据中的平均要创建现场测量捕捉的静态数据中的平均，单击左侧“More”按钮，在弹出菜单中选择Average平均。在平均设置窗口，勾选平均的静态数据和平均方式、设置显示颜色便可以完成设置。（如图3-12）图3-11 实时平均设置图3-12 静态数据平均设置3.3 本章小结本章主要
26、介绍了Smaart 7的主要测量功能和相关测量的配置。Smaart 7有着丰富的声场测量功能，本设计中主要在Smaart 7实时频谱模式下进行测量。在进行多通路测量时，对多点测量得到的数据进行平均处理，作为主要的数据参考。利用测量软件Smaart 7内置的信号发生器生成粉红噪声作为测量信号，对经过系统重放的声音的实时频谱进行测量；在传输函数模式下对超低音箱和高频音箱的延时进行测量。4. 多通路声学测量系统的搭建4.1 系统连接图及设备清单本次多通路声学测量系统主要由专业外置声卡、调音台、数字处理器、功放、超低音箱及高频音箱、话筒、测量话筒构成。系统连接图如图4-1。图4-1 系统连接图按照扩声
27、系统连接图，选用的设备清单如下（表4-1）。表4-1 选用设备清单 设备名称 品牌、型号电脑（安装了Smaart7）IBM T42专业外置声卡ROLAND UA-1010数字处理器实验室研发产品调音台锐丰（LAX） LM1202FX功放ST MA-2007超低音箱宏志（HZ） UA-181高频音箱宏志（HZ） F-8测试话筒MINISPL 话筒CAH-388ND 连接线材若干4.2各设备功能介绍1. 调音台调音台可以将多路输入信号进行混合、分配、放大、音质修饰和音响效果加工，是音响节目制作、舞台扩音、现代电台广播等系统中进行播送和录制节目的重要设备。本次系统搭建采用了锐丰（LAX） LM120
28、2FX模拟调音台（如图4-2）。主要将音源信号放大后分为两路输出到数字处理器及介入话筒并放大话筒信号等。图4-2 锐丰（LAX） LM1202FX调音台2. 数字处理器数字处理器拥有极其丰富的信号处理功能，由输入部分和输出部分组成。输入部分的功能有：输入均衡调节、输入增益控制、输入端延时调节，相位转换等。而输出部分功能有：信号输入信源选择、低通滤波器（LPF）、高通滤波器(HPF）、均衡器、极性、增益、延时、限幅器启动电平等。本次扩声系统搭建采用了实验室研发的数字处理器。（如图4-3）图4-3 数字处理器数字处理器具有这些丰富而强大的功能，所以我们在扩声系统搭建时，分频器、均衡器、延时器、限幅
29、器等都可以用一个数字处理器代替，从而达到简化系统的同时而保证其功能和质量。并且数字处理器可以通过数据线连接电脑，用软件来设置各项参数，方便而又准确。连接电脑后配置相应的串口便可以打开设置界面开始使用。（如图4-5）图4-5 数字处理器参数设置软件界面3. 功率放大器功率放大器简称功放，是音响系统中最基本的设备，可以把来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。本扩声系统设计中采用了LST MA-2007（如图4-6）。图4-6 功率放大器LST MA-20074 扬声器系统扬声器在音响设备中是一个最不可或缺的器件，对音效有着重要的影响。一般专业音响系统中运用多个扬声器或者线阵列扬声器保
30、证声压级等达到设计指标。本扩声系统的设计中采用了一个高频音箱（宏志（HZ） F-8）和一个超低音箱（宏志（HZ） UA-181），高频音箱叠放在超低音箱上面置于房间的前端。5 话筒话筒又称传声器，声波作用于话筒电声元件上将音频信号转化为电信号输入到系统中。本次扩声系统设计采用了CAH-388ND话筒接入调音台，主要用于人声输入和系统稳定性测试。6. 声卡和测量话筒搭建的扩声系统时，计算机直接接入调音台作为声源。由于电脑自带的声卡及麦克风虽然可以测量，虽然可以用于Smaart 7的测量，但是其精确度是不可能的，尤其是频谱分析。所以在SIA-SmaartLive V7的很多测量功能中，还需要一个兼
31、容的声卡，该声卡至少有2个独立的线路电平输入（或以单个立体声输入的形式）和一个线路电平输出。所以为了准确测量数据，给系统接入了8路输入的专业声卡Roland UA-1010（如图5-7）。当准备用Smaart7进行测量时，首先需要一个用来采集声场中声音信号的测量话筒，将测量点的声压信号转换成精确的电压信号。测量话筒宜选择频率响应大于20Hz20000Hz且平直的全指向型。在使用测量话筒之前要把电池装上，并精确校准其声压测量值。为了实现多通路测量，综合考虑整个声场环境电声特性本文采用了3支同一型号的测量话筒（MINISPL）（如图5-2）接入专业声卡的输入端采集声场信息。图5-1 外置声卡Rol
32、and UA-1010图5-2 测量话筒4.3 本章小结本章主要设计搭建了测量系统，并对测量系统的主要设备的功能进行了简要的介绍。本设计中搭建的测量系统主要设备有：电脑、声卡、调音台、数字处理器、功放、扬声器系统（一只超低音箱和一只高频音箱组成）、话筒、测量话筒。电脑发出的音频信号经过声卡到达调音台后分为两路输入到数字处理器，数字处理器处理后输入到功放进行放大后送入扬声器进行重放。本设计中主要运用数字处理器对系统进行调试优化。5smaart 7测量5.1 测量前的准备5.1.1 配置声卡按照图5-3连接设备，声卡用数据线连接电脑安装驱动后要对声卡进行设置，确认外置声卡已经安装并且正确运行，然后
33、将专业外置声卡ROLAND UA-1010设为默认声卡（如图5-1）。图5-1 设置默认声卡5.1.2 设备初始化设置将调音台，数字处理器等设备进行初始化设置，调整功放增益等。由于数字处理器之前设置的参数会保存在设备中，所以在测试开始前要对其进行初始化设置，清除所有的参数设置，并且将数字处理器的output1设为信源1，输出后信号送至超低音箱；output2设为信源2，输出后信号送至高频音箱。（如图5-2）图5-2 数字处理器参数初始化5.1.3 进行听音评估及故障排除搭建好测量系统后在电脑上放一首自己熟悉的歌曲，进行听音评估。设备打开后调音台音量推子慢慢拉上，对未经调试优化的扩声系统的性能进
34、行主观评价。如果系统不能正常运行要检查各线路是否连接正确，设备设置是否正确，进行故障排除，使系统能够正常运行。5.1.4 定位测量话筒本次测量系统的声学环境为一个长20米，宽4米，高3米的实验室。测量时分别在实验室前部、中部、中后部放置一个测量话筒。（如图5-3）图5-3 测量点分布5.2 测量设置5.2.1 配置测量声卡打开Smaart 7，打开声音设备选项（Audio Device Options）,选择测量时用的输入和输出声卡，不用的声卡勾选（Ignore）上。（如图5-4）图5-4 选择测量声卡5.2.2 配置多通路频谱测量组和传输函数测量组多通路频谱测量组的设置如图5-5。“Mea
35、1”、“Mea 2”、“Mea 3”分别对应测量话筒1、2、3。“Ref”为参考通道。“Ave”为“Mea 1”、“Mea 2”、“Mea 3”三个测量点的平均频谱。多通路传输函数测量组的设置如图5-6。“Mea 1”、“Mea 2”、“Mea 3”分别对应1、2、3个测量点。设置的时候注意选择正确的测量信号通道和参考信号通道，并且保证测量信号通道和参考信号通道来自同一个声卡。图5-5 配置频谱测量组图5-6 配置传输函数测量组5.3 系统延时的测量与调整5.3.1 系统延时的测量对测量的扩声系统进行测量时，我们先对其延时进行测量和校准后在进行下一步的测量。测量时，我们运用Smaart 7的传
36、输函数测量模式（Transfer）下，打开信号发生器，给系统输入粉红噪声作为测试信号，并设置粉红噪声的分贝值等参数。（如图5-7）开始测量后点击查找延时（Find）便可以得出延时结果。（如图5-8）图5-7 测量信号设置图5-8 延时结果在测量结果中，我们可以知道测量信号经过系统重放到测量话筒接收想多参考信号延时的时间，那么分别测量超低音箱和高频音箱在测量点1、2、3的延时，其差值就是超低音箱和高频音箱的延时时间。前面设计的测量系统在调音台分两路放大后分别输出到高频音箱和超低音箱，Output 1输入到超低音箱，Output 2输入到高频音箱。因此，我们测量超低音箱时，在数字信号处理器控制软件
37、界面把Output 2静音（MUTE）就可以；同样，在测量高频音箱时，在数字信号处理器控制软件界面把Output 1静音（MUTE）。依照上述方法，分别对超低音箱和高频音箱在测量点1、2、3的延时测量结果见表5-1。表5-1 延时测量结果 测量点测量音箱 测量点1测量点2测量点3超低音箱11.08ms20.98ms17.71ms高频音箱11.52ms21.44ms28.15ms高频音箱相对超低音箱延时0.44ms0.46ms0.44ms5.3.2 延时的调整延时主要涉及一个声像问题。根据双耳声学效应（哈斯效应）可知: ：两个相同的声波到达听音者的时间差在535ms内的话，人耳无法将两个声源区分
38、开，而超前的声源给人以方位听觉，延迟的声源则让人感觉不存在；若两个声波到达听音者的时间差在35-50ms时，人耳可以区分到两个声源，超前的声源仍然给人以方位听觉；若两个声波到达听音者的时间差大雨50ms时，人耳便能分辨出超前声波和滞后声波的方位。另外，当两个声波到达听音者的时间差为0时，我们就难以分辨出声音是来自两个地方，感觉是在两个音源的中心连线处有一点发出的声音。可见，通过延时的调整我们可以实现声像定位等，特别是运用多组扬声器的系统中延时的调整显得更为重要。根据上表格4.3中的测量数据可以知道：高频音箱相对于低音音箱存在延迟约0.44ms。我们要让高频音箱和超低音箱之间的延时量为零的话，只
39、需要用数字处理器中的信号延时功能将超低音箱（Output 1信号）设置0.44ms的延时量。（如图5-9）图5-9 延时设置5.4 多通路频谱测量与分频设置调试优化在对Smaart 7实时频谱测量通道组时，设置了求测量点1、2、3的平均组“Ave”。由于各个点的测量结果存在一定的差异，所以选用平均数据作为主要参考进行优化调试。首先对超低音箱的频谱进行测量。测量数据如图5-10。图5-10 低频求平均频谱图像由上图我们可以知道在频率大于1.6KHz的范围内，超低音箱的表现能力大大下降。继续分析测量点1、2、3的频谱，发现在0Hz80Hz频率范围内，测量点1、2、3的频谱数据存在很大的差异。（如图
40、5-11），图中绿色为测量点1测得的频谱数据，蓝色为测量点2测得的频谱数据，粉红色为测量点3测得的频谱数据。）可见，该超低音箱在频率80Hz以下的频段表现不稳定，质量难以保证。所以，该超低音箱的有效重放频率范围为80Hz1.6KHz。图5-11 三个测量点对比根据测量数据分析，给超低音箱的输入信号设置一个高通滤波器调节输出信号的下限和一个低通滤波器调节输出信号的上限。滤波器设置时，一般会有三个参数：滤波器类型、频率和滤波器斜率。滤波器类型一般分为巴特霍思滤波器（最大平坦型）、贝塞尔滤波器（线性相移型）和切尔雪夫滤波器（等波纹型）。频率在高通滤波器中用来选择需要的频率下限值；在低通滤波器中用来选
41、择需要的频率的上限值。最后是参数滤波器斜率，有6，12，18，24，48dB几种，一般所选择的数值越大，分得越干净 。 如图5-12，在数字处理器Output 1的信号中设置一个高通滤波器，选用巴特霍思型，下限频率为80Hz，滤波器斜率为24dB；设置一个低通滤波器，选用巴特霍思型，上限频率为1.6KHz，滤波器斜率为24dB。 图5-12低频滤波器设置设置好超低音箱对应的信号后，开始测量高频音箱的频谱。测量结果如图5-13。图5-13 高频求平均频谱根据测量的频谱数据，高频音箱在1000Hz以下的频率段上的表现出现严重的频谱失真，在1000Hz16KHz的频率段上较为平坦。所以该高频音箱在1
42、000Hz16KHz的频率段上重放效果最佳。根据以上分析，在数字处理器Output 2的信号中设置一个高通滤波器，选用巴特霍思型，下限频率为1000Hz，滤波器斜率为24dB。5.5 实时频谱测量与参量均衡器的设置调试优化在进行频谱测量时，分别对超低音箱和高频音箱的实时频谱进行测量和设置参量均衡器。设置好参量均衡器后再两个扬声器同时测量，看手否有需要在作出调试优化。同样的，我们在测量实时频谱时，以测量点一、二和三的求平均数据作为主要的参考频谱数据。由于上一步的调试优化中，我们给输入到超低音箱的音频信号设置了一个高通滤波器和一个低通滤波器，使其重放的频率范围在80Hz1.6KHz，所以，在进行均
43、衡补偿时，对于输入到超低音箱的信号只需要考虑80Hz1.6KHz的频率段。同样，对于输入到高频音箱的音频信号只需要考虑1000Hz16KHz的频率段。Smaart 7提供的实时频谱分析仪RTA (Real-Time Analyzer)，可以以1、1/3、1/6、1/12、1/24等倍频程显示数据。本设计在均衡补偿方案时实时频谱分别以1、1/3、1/6倍频程显示，并根据显示的频谱设置参量均衡器的参数，形成了对应三个不同的均衡补偿方案，并对三个方案的调试优化结果做出比较。得到测量的频谱数据后，分析频谱数据的峰值和谷值，再用数据处理器的参量均衡器对这些峰值和谷值进行衰减和提升。在处理的过程中，先对峰
44、值进行衰减，使得频谱变得平滑后再对需要提升的波谷进行处理。数字处理器中参量均衡器有三个可调的参数：中心频率选择、带宽控制和增益控制。中心频率选择是用来选择这段均衡器所针对的频率中心的频响缺陷进行处理。例如在频谱分析仪上看到一个明显的波峰的中心频率为100Hz，要用这段均衡器进行处理，那么这段均衡器的中心频率选择就设置为100Hz。带宽控制是用来选择参量均衡器的调节范围大小的，带宽窄，参量均衡器调节的范围就越小，带宽越宽，参量均衡器调节的范围就越大。本设计所用的数字处理器中的参量均衡器的带宽控制用倍频程值（Oct）来显示。倍频程值越大，带宽越宽；倍频程值越小，带宽越窄。增益控制是用来对所选定的中
45、心频率的选定的调节范围进行电平的衰减或者提升。5.5.1 1/1倍频程的频谱测量与参量均衡器设置检查测量系统连接无误后打开Smaart 7的粉红噪声发生器，并在控制地带中选择实时频谱以1/1倍频程显示。测量时，先对超低音箱进行测量与调试优化。1/1倍频程显示的超低音箱测量得到的平均频谱如图5-14。图5-14 超低音箱测得平均频谱根据测量点一、二和三的平均频谱数据得知：在801.6KHz范围内，中心频率为125Hz和中心频率为500Hz上出现明显的峰值，中心频率为250Hz出现波谷。通过以上分析，在用参量均衡器均衡补偿时，对中心频率为125Hz、倍频程值（Oct）为1的范围做了-5dB的增益调
46、整；对中心频率为500Hz、倍频程值（Oct）为1的范围做了-4dB的增益调整；对中心频率为250Hz、倍频程值（Oct）为1的范围做了2.5dB的增益调整。（如图5-15）图5-15 超低音箱参量均衡器设置对输入到超低音箱的信号进行处理后，再次测量超低音箱的频谱。其三个测量点801.6KHz频率段平均频谱在1/1倍频程显示下基本平齐。（如图5-16）图5-16 均衡补偿后超低音箱测得的平均频谱接着对高频音箱的三个测量点的平均频谱进行测量，测量结果如图5-17。图5-17 高频音箱测得平均频谱根据测量点一、二和三的平均频谱数据得知：在100016KHz范围内，中心频率为2000Hz上出现明显的峰值，中心频率为16KHz出现波谷。通过以上分析，在用参量均衡器均衡补偿时，对中心频率为2000Hz、倍频程值（Oct）为1的范围做了-3dB的增益调整；对中心频率为16KHz、倍频程值（Oct）为1的范围做了5dB的增益调整。（如图5-18）图5-18 高频音箱参量均衡器设置对输入到高频音箱的信号进行处理后，再次测量高频音箱的频谱。其三个测量点100016KHz频率段平均频谱在1/1倍频程显示下基本平齐。（如图5-19）图5-19 均衡补偿后高频音箱测得的平均频谱调节好参量均衡器后，测量高频音箱和超低音箱的频谱。在80Hz