摘要
通常PA系統(tǒng)的工作頻段會被劃分為不同頻段，由不同的揚(yáng)聲器分別負(fù)責(zé)重放（次低頻揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)低頻部分，吊裝的揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)中高頻）。換句話說，也就是聲源所處的位置不一樣，因此會在分頻點(diǎn)附近的頻段出現(xiàn)有益或有害的聲干涉。在分頻點(diǎn)附近頻段就需要調(diào)整聲音到達(dá)的時間來實(shí)現(xiàn)時間線的對齊。
通常來說，我們需要根據(jù)兩組揚(yáng)聲器之間的距離差來確定延時量，但是情況并不總是如此。在分頻點(diǎn)頻段的相位會受到濾波器的影響，所以延時量的應(yīng)用并不總是僅僅根據(jù)距離決定。
本文簡要的描述了如何在這種系統(tǒng)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)正確的時間線對齊。首先，我們會探討較小規(guī)模的系統(tǒng)在無響室內(nèi)的情況；然后會將時間線對齊的流程應(yīng)用于大型PA系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行測量驗(yàn)證。
測量設(shè)備
一個墻面、天花和地板都滿布吸聲體的無響室可以讓我們進(jìn)行一些“干凈”的測量，對系統(tǒng)的相位響應(yīng)進(jìn)行記錄。無響室的體積是400 m3，在200 Hz以上的頻段混響時間是<0.2s。
我們需要一個基于快速傅里葉變換算法（FFT）設(shè)計的測量系統(tǒng)來獲取振幅和相位響應(yīng)。我們選擇了一些小型揚(yáng)聲器作為音源，這些揚(yáng)聲器將會用于模擬大型PA系統(tǒng)的小型化揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
小型化系統(tǒng)可以使我們了解一個真實(shí)的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的表現(xiàn)如何。對小型化系統(tǒng)的測量永遠(yuǎn)不能替代在實(shí)際應(yīng)用場合進(jìn)行的測量，但可以幫助我們在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行最終的系統(tǒng)搭建之前提供很多信息。這些在實(shí)驗(yàn)室獲得知識會為我們在真實(shí)環(huán)境當(dāng)中的日常工作提供極大的幫助。
測量流程
首先我們會建立一個由2只小型揚(yáng)聲器構(gòu)成的小型系統(tǒng)。第1只揚(yáng)聲器用于模擬次低頻揚(yáng)聲器（使用外置的分頻設(shè)備限制其工作頻段）并將其放置在測量平臺的基礎(chǔ)平面上。第2只揚(yáng)聲器會用于模擬中高頻揚(yáng)聲器并被放置于第1只揚(yáng)聲器上方，此外兩只揚(yáng)聲器的物理位置會有輕微的差異。通過這種方式使兩只揚(yáng)聲器處于時間線非對齊狀態(tài)，如同一個包含吊裝中高頻揚(yáng)聲器和地面堆疊次低頻揚(yáng)聲器的大型PA系統(tǒng)。
通過對這個小型化系統(tǒng)的測量并采用延時校正的方式，我們可以避免由于兩只揚(yáng)聲器同時播放同一音源信號時出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象。
當(dāng)兩個聲源的工作頻段有重疊部分時會發(fā)生什么情況？
將第1只揚(yáng)聲器（次低頻）和第2只揚(yáng)聲器（中高頻）的測量結(jié)果在同一個窗口中顯示。當(dāng)我們將兩只揚(yáng)聲器的相位和振幅曲線進(jìn)行對比時會發(fā)現(xiàn)，在兩只揚(yáng)聲器工作頻段重疊的部分（200 – 300 Hz）存在相位差。
通過增加或減少次低頻揚(yáng)聲器的延時，使兩只揚(yáng)聲器在工作頻段的重疊部分（200 – 300 Hz）的相位曲線重合。
最后我們將未對齊時的曲線與對齊后的曲線進(jìn)行對比，經(jīng)過時間線對齊校正的頻響曲線更加平坦。
當(dāng)兩個聲源的分頻點(diǎn)頻率相同時會發(fā)生什么情況？
我們再次對前述揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行測量，對比兩個聲源的相位和振幅曲線會發(fā)現(xiàn)在分頻點(diǎn)（270 Hz）出現(xiàn)相位差。
在次低頻饋入信號鏈中增加或減少延時，使兩個聲源在分頻點(diǎn)（270 Hz）的相位曲線重疊。
在這個示例當(dāng)中，改善情況不像前一個示例中那么明顯。但在兩個示例當(dāng)中都顯示出經(jīng)過時間對齊處理的系統(tǒng)擁有更好的響應(yīng)特性。
實(shí)地測量
實(shí)地測量的系統(tǒng)包括1個由4只揚(yáng)聲器組成的陣列，1個次低頻揚(yáng)聲器擺放在主揚(yáng)聲器陣列下方。
對系統(tǒng)的初始測量結(jié)果被保存下來，并根據(jù)觀察結(jié)果進(jìn)行相位校正（和在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用相同的方法）。校正結(jié)果非常明顯，當(dāng)系統(tǒng)的時間線實(shí)現(xiàn)對齊之后，我們得到了非常平坦的頻響曲線。
實(shí)地測量的結(jié)果與在實(shí)驗(yàn)室對小型系統(tǒng)進(jìn)行測量的結(jié)果有一些差異。實(shí)地測量時會出現(xiàn)一些不規(guī)則的相位響應(yīng)曲線，這是由于在某些頻率連貫性缺失導(dǎo)致的。
結(jié)論
對于類似線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的PA系統(tǒng)進(jìn)行正確的時間線對齊對于系統(tǒng)性能的優(yōu)化來說非常重要。在與次低頻揚(yáng)聲器配合使用時，相位偏移可能會在分頻點(diǎn)區(qū)域?qū)е旅黠@的不良影響。在無響室內(nèi)對小型系統(tǒng)進(jìn)行測量是為了在實(shí)地測量之前預(yù)測系統(tǒng)的行為表現(xiàn)特征。次低頻時間線對齊的最佳方式是使用相位測量工具。相位偏差經(jīng)過校正的系統(tǒng)響應(yīng)特性會得到明顯的改善。