EAW專業(yè)音響產(chǎn)品專利技術(shù)集錦

VirtualArray“組合列陣”
來源:投影時代 更新日期:2007-11-22 作者:佚名

    世界知名品牌EAW專業(yè)音響產(chǎn)品正越來越頻繁地走進中國業(yè)內(nèi)專業(yè)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(tǒng)……

    成功來自科技,EAW優(yōu)異的電聲性能離不開其一系列獨創(chuàng)的、專利的技術(shù)。

    VirtualArrayTM“組合列陣”

    由于在專業(yè)擴聲工程中,常常碰到單個揚聲器系統(tǒng)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(tǒng)組合在一起的情況。那么,怎樣才能使多個揚聲器系統(tǒng)組合在一起呢?當然,首先是揚聲器系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)這樣的列陣非常糟糕,它會產(chǎn)生涵蓋“缺口”和“梳狀濾波”,嚴重影響音質(zhì)。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(shè)計技術(shù)便應(yīng)運而生了。

    1、VA揚聲器系統(tǒng)

    在VirtualArray(VA)技術(shù)中,首先是單個揚聲器系統(tǒng)的設(shè)計。主要的設(shè)計考慮有兩個方面:一是單個揚聲器系統(tǒng)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(tǒng)組合在一起時的整體性能。

    VA揚聲器系統(tǒng)是一個三分頻揚聲器系統(tǒng),其設(shè)計的中心是圍繞音質(zhì)(頻響)和指向性,它的關(guān)鍵之處在于EAW的中頻號筒和相位接口。

    音質(zhì)問題 高質(zhì)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(qū)域也正是在這一范圍。普通二分頻揚聲器系統(tǒng)的分頻頻率卻正好在這一范圍之內(nèi),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(qū)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(tǒng)采用的是三分頻揚聲器系統(tǒng)。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(yōu)異的指向性和極低的失真度。與此同時,號角阻抗設(shè)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(shù)通過在所有三個單元上大量使用先進的號筒技術(shù)來實現(xiàn)的。由于是專門為組合列陣而設(shè)計的,VA揚聲器系統(tǒng)可提供精確的和一致性好的涵蓋,在涵蓋范圍之內(nèi)均勻涵蓋,在涵蓋范圍之外快速衰減。

傳統(tǒng)的列陣提供不均勻的涵蓋

傳統(tǒng)的列陣提供不均勻的涵蓋

 

VA技術(shù)可在非常寬的頻率范圍內(nèi)提供均勻的涵蓋

VA技術(shù)可在非常寬的頻率范圍內(nèi)提供均勻的涵蓋

 

    綜上,VA揚聲器系統(tǒng)組合可以做到:

    消除人耳最靈敏區(qū)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(shè)計,將相鄰揚聲器系統(tǒng)之間的影響(聲音干涉現(xiàn)象)消除到最小。

    實現(xiàn)阻抗匹配,提高揚聲器系統(tǒng)的輻射效率和功率能力。

    ARC:聲折射控制 三分頻揚聲器系統(tǒng)的目的是為了在有限的箱體內(nèi)產(chǎn)生真實自然、高輻射效率的聲音。由于系統(tǒng)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(yīng)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(jīng)過高頻波導(dǎo)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(chǎn)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(fā)了ARC™(聲折射控制)裝置,即使用一種適當?shù)牟牧,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(tǒng)進行測試時,卻發(fā)現(xiàn)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(xué)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(yīng)一點也不受影響。

    應(yīng)用舉例

    KF850大型場館列陣系列

KF850大型場館列陣

KF850大型場館列陣

 

    基于風(fēng)行全球的流動演出用KF850揚聲器系統(tǒng)的KF850大型場館列陣系列,可根據(jù)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(tǒng)

    KF853遠射程中高頻揚聲器系統(tǒng)

    BH853遠射程低頻揚聲器系統(tǒng)

    KF855下沖式系統(tǒng)

    SB1000e超低頻系統(tǒng)

 2、VA4TM技術(shù)

    八十年代,KF850的VirtualArray“組合列陣”技術(shù)僅僅局限于在解決水平涵蓋范圍內(nèi)的列陣模塊間(即揚聲器系統(tǒng)之間)的相互作用(聲干涉)方面的重大突破。如今,VA4TM技術(shù)已經(jīng)可以將這一列陣控制技術(shù)從水平延伸到垂直范圍,這樣,VA4TM技術(shù)解決了音頻領(lǐng)域的第四維空間問題——時間。

    關(guān)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(huán)振動所產(chǎn)生的原始聲音到達聽眾時會產(chǎn)生不同的時間延遲,從而產(chǎn)生聲“染色”效應(yīng),影響聲音的清晰度和音質(zhì),尤其在中高頻范圍特別嚴重,這是一個優(yōu)秀的或高保真的擴聲系統(tǒng)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(qū)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(huán)的距離要短,因此,從防塵帽所輻射出的能量領(lǐng)先于從系統(tǒng)的其它部分所輻射的能量。如果不加以處理,我們甚至?xí)嚷牭椒缐m帽所輻射的聲音。

    Radial Phase PlugTM輻射相位栓塞

    傳統(tǒng)的相位栓塞是將這一能量進行隔離和導(dǎo)入一個比到紙盆或軛環(huán)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(huán)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(qū)域內(nèi)會留下頻率響應(yīng)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

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(shù)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(huán)排列精確,保持時間上的一致性,既不影響波束寬度,又實現(xiàn)了中高頻聲音的完美再現(xiàn),奇跡般地消除了中頻單元的“染色”現(xiàn)象。

VA4TM中頻紙盆和相位栓塞分解圖

VA4TM中頻紙盆和相位栓塞分解圖

 

    使用這一技術(shù)的產(chǎn)品有:

    KF750

    KF760

    MQ系列

    DC系列

    全頻揚聲器系統(tǒng)中揚聲器單元之間的時間問題

    Phased PointSource TechnologyTM“相位點聲源技術(shù)”

    主要用于解決大型場館的擴聲問題

    新開發(fā)的KF750系列,通過PhasedPointSourceTechnologyTM“相位點聲源技術(shù)”可以做到在整個音頻頻譜范圍內(nèi)實現(xiàn)同一的時間/空間聲源。

獨特的聲學(xué)結(jié)構(gòu)??KF750剖視圖

獨特的聲學(xué)結(jié)構(gòu) KF750剖視圖

 

    KF750是一個全頻揚聲器系統(tǒng),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(shè)計將高、低頻單元安裝在一個非常大的中頻號角內(nèi),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(tǒng)對于一定的信號延遲會產(chǎn)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(tǒng)真正作為點聲源看待。從而消除了早期設(shè)計的這類全頻揚聲器系統(tǒng)的時間“染色”現(xiàn)象。

    從圖中可以看到,盡管安裝在中頻號筒擴散壁兩側(cè)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(nèi)的原始聲像(即聲源)將位于一個特定時間的特定點上——實現(xiàn)了真正意義上的點聲源。這一獨創(chuàng)性的設(shè)計極大地改善了列陣的技術(shù)性能,提高了聲音的清晰度和臨場感。

    應(yīng)用舉例

    KF700系列:適用于一般情況下的VA4TM技術(shù)

    KF750是一個高Q值全頻揚聲器系統(tǒng),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(yīng)、柔和的音色同樣在近場能表現(xiàn)出優(yōu)秀的音質(zhì)。

    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(shè)計的10”中頻單元及相位栓塞可以消除時間“染色”現(xiàn)象,克服同類其它揚聲器系統(tǒng)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(jīng)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(shù)

    MQ系列主要解決以下兩方面的問題:

    擴展頻率響應(yīng)范圍

    實現(xiàn)頻響曲線的更平滑、均勻

    MQ系列的中高頻產(chǎn)品使用專利的VA4技術(shù),采用10”中頻揚聲器單元和相應(yīng)的相位栓塞。它比早期設(shè)計的產(chǎn)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(chǎn)品或TD系列的TunedDipolarArray™系統(tǒng)。

    通過以上設(shè)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(zhì)量擴聲。

    3、列陣曲率

    這是實現(xiàn)遠距離均勻的SPL(聲壓級)的高級方法。

列陣曲率

列陣曲率

 

    如圖所示,在遠場情況下,較平的波陣(平面波)會產(chǎn)生更高的聲壓,而較彎曲的波陣(球面波)會迅速衰減,產(chǎn)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(shù)。當保持聲源的輸入不變時,聲壓級的變化非常小,實現(xiàn)了平滑的頻率響應(yīng)。

    KF760線性列陣就是根據(jù)這一列陣曲率原理而設(shè)計的,從小型場地到大型體育場館,它均可以實現(xiàn)均勻的SPL.。

    EAW超級子系統(tǒng)

    EAW超級子系統(tǒng)所包含的12”揚聲器單元,可以將頻響擴展到21Hz,產(chǎn)生意想不到的低頻效果。

    典型的EAW超級子系統(tǒng)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(xù)輸出在25Hz時為148dB,在100Hz時為156dB。

    EAW超級子系統(tǒng)的設(shè)計特點在它的磁路系統(tǒng)和紙盆設(shè)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(tǒng)結(jié)構(gòu),用來推動質(zhì)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

KF940組成的超低音列陣

 

    使用該技術(shù)的產(chǎn)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(tǒng),主要用于分散式擴聲系統(tǒng)。

天花安裝式同軸揚聲器系統(tǒng),主要用于分散式擴聲系統(tǒng)

天花安裝式同軸揚聲器系統(tǒng),主要用于分散式擴聲系統(tǒng)

 

    在傳統(tǒng)的這類天花安裝式揚聲器系統(tǒng)中,在聽感上會出現(xiàn)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(tǒng)下方的聲場頻響不均勻。

    ConcentricPhaseAlignedArrayTM(CPAA)(同軸相位排列列陣)技術(shù)通過一個環(huán)繞著多個較小的低頻單元組成的低頻系統(tǒng)的、呈放射狀的大的軸對稱的高頻揚聲器系統(tǒng)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(xiàn)一個非常有效的分散式系統(tǒng)。

    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(shè)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

 

    Close Coupled Power ModuleTM(CCPM)全耦合

    EAW有源揚聲器系統(tǒng)(E-有源系列),將CloseCoupledProcessing™(全耦合處理)技術(shù)用于特定系統(tǒng)放大器。每一EAW的CloseCoupledPower組件僅適用于特定的揚聲器系統(tǒng)。

    它可提供包括信號處理、系統(tǒng)保護、放大器、電聲換能器(揚聲器)、號筒和箱體在內(nèi)的整個信號回路的優(yōu)化設(shè)計。

    與其它通過時間采樣裝置觸發(fā)的保護電路的有源揚聲器系統(tǒng)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(xù)監(jiān)視低頻/中頻和高頻通道。它還具有逐漸起控的復(fù)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(shù)的產(chǎn)品:EP系列

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