邊界抵銷-如何以正確的低音喇叭位置去排除低頻噪音中和抵銷_021014

        阿國 說：本篇是翻譯的文章，原文是在 Peavey 網頁的 Tech Note/Sound Systems ，標題是「Boundary Cancellation - How to eliminate low frequency noise cancellation with proper woofer placement」 (邊界抵銷 - 如何以正確的低音喇叭位置去排除低頻噪音中和抵銷) ，原著者為 Marty McCann ， 2001年。你可連線到「http://www.peavey.com/support/technotes/soundsystems/boundarycancellation.cfm」去看英文的文章。圖示也在原文中，很抱歉，我不複製貼原文的圖了。翻譯這篇文章是因為有人與我聊起聲音增援系統的低音喇叭之位置；我想起曾看過這篇可供參考。

        我翻譯出來是因為有人英文不好，看不太懂這篇文章。但是，因為阿國的英文與國學底子不好，所以翻譯的內容或有言不及義及或詞不達意的，麻煩請您告知阿國。當您看完這篇翻譯的文章後，麻煩請告知阿國您對這篇翻譯的想法、意見、或建議、…等等，以供我改進。先謝謝您啦！ 

        以下的是該篇文章的翻譯內容。

        許多地區樂團和地區聲音公司不知不覺地成為低頻中和抵銷的典型犧牲品。邊界抵銷的現象是發生於，當揚聲器是位於距離邊界四分之一波長的地方時。假設那邊界 (指的是牆壁或地板) 的吸音量少或不吸收能量，其所反射彈離開邊界的能量正對著還從喇叭源頭來的能量。

        這是經過實際實驗亦即是好的推理。想像一隻超低音喇叭 (subwoofer) 是設置在波長二分之一的地方，施以確定的頻率，距離另一隻超低，而第二隻超低的極性接反了。我們能輕易的想像到這兩隻超低音揚聲器將會相互對抗著。因為一隻在移動向內時而在同時另一隻將會移動向外，因而造成相互中和抵銷 (mutual cancellation) 。類似同樣的事情會發生於，當揚聲器是設置在距離邊界四分之一波長的地方。這就像似在那揚聲器旁邊沒有邊界存在，但是在距離喇叭波長二分之一處會有個幻像喇叭，而在那裡的極性是倒反的。

請上網參閱原文的圖示。

        現在我們來調查研究在那理和為什麼許多人會不知不覺地面臨有個實際真正的臨界頻率 (critical frequency) 的問題。像是對於許多人他們會誤解到，那裡的頻率雖然意外但在事實上果然實際是有的，依據實驗證實低音大鼓 (kick drum) 的頻率能定基問題。那定基的基頻 (fundamental frequency) 通常大概是 80 Hz ，但並不是說那頻率即剛好完全是 80 Hz ，於三分之一的八度音程 (octave) 等化器 (equalizer) 支配管理下，將導致低音大鼓的敲打聲出現多出的 50 Hz 、 63 Hz 、或 100 Hz 。通常大概這基音是在 72 Hz 到 80 Hz 左右。

        並不是時常能以低音大鼓輕易的去得到個中意又極好的聲音；然而，大多數人再生那有特色的低音大鼓聲音，在 LA Studio 以 New York 鼓手 Steve Gadd 。而原因是非常的簡單，在今日大部份類型式樣的音樂中，你能聽到類似同樣的低音大鼓音調。它合宜，及它沒有追趕歌手或韻律節奏的樂器。基音 (基頻) 和第二泛音 (harmonic ；諧音、諧波) 組成的聲音即是一個八度音之上的路線過程，但其後泛音是止住了。這是在低音大鼓裡面正確的使用了枕頭的結果。若你能想起早期 John Bonham 的低音大鼓在 Led Zeppelin 的聲音。它僅一點點的鳴響，而在今日的標準是要緊密 (tight) 的。

        我們利用了稱為「Electric Pillow」的產品，它是個低音大鼓的調節改善濾波器，這使用了個特殊濾波器，其對於絕大部份所有的鈴震鳴響的頻域作衰減。這濾波器能藉由等化器來模擬。若你想要在混音低音大鼓乾枯 (dry up) 和緊密實 (tighten) 時，將等化器插入 kick 的 channel 之 insert 處，調設等化器，在 40 Hz以下的頻率要滾降 (roll off) ，在 80 Hz 提昇到 +4 dB 至 +6 dB ；而 100 Hz 、 125 Hz 、及 160 Hz 保持持平在 0 dB 處。設定 200 Hz 在 -3 dB ， 250 Hz 到 -6 dB 。 315 Hz 、 400 Hz 、 及 500 H z完全切到底 (-12 dB) 。設定 800 Hz到 -6 dB ，而保持 1 kHz 、 1.25 kHz 、 1.6 kHz 、 2 kHz 、 2.5 kHz 、 3.15 kHz 、 4 kHz 、及 5 kHz 為持平。然後削減 6.3 kHz 到 -4 dB ， 8 kHz 到 -8 dB ，以及削減 10 kHz 、 12.5 kHz 、及 16 kHz 全部到底 (-12 dB) 。這個等化曲線 (equalization curve) 有助於，當你在混音低音大鼓時想要更 punch out 時。但可能會出現其它的問題，就是當你選擇揚聲器的位址時。

        這有個例子，其情況是在那裡揚聲器的低音大鼓聲會縮減，其起因於邊界的中和抵銷。假設有個象徵性的舞台，其高度為三又二分之一英呎 (42 英吋； 1.07 公尺) ，而超低是設置在舞台的角落。若我們以授與的頻率去除聲音的速度，我們能得到那頻率在空氣中波長之物理學的尺寸或者是波的長度。在一般常溫的室溫下，聲音的速度是英制每秒 1130 英呎，公制每秒 344.5 公尺。

        因此若授與 80 Hz 的頻率， 1130 ÷ 80 = 14.125 英呎 ； 344.5 ÷ 80 = 4.3 公尺。

        這數維量剛的四分之一是 3.53 英呎亦或是 42.4 英吋，亦即 1.08 公尺。

        猜到了嗎？這舞台的高度削去了一半低音大鼓的頻率之能量。這是很常見的，還有許多未被認知的。若我們移動超低接近地板或個邊界，我們就提昇了中和抵銷的頻率。而然則若我們移動它遠離邊界，則降低了中和抵銷的頻率。實際上沒有人是明智的，在低音演奏者們的領域範圍，若中和抵銷的音符是在某重點上，因為他們不能三番五次一而再的彈奏某音符。然而，在這種情況下的低音大鼓無論你選擇的是什麼，結果都是一樣的。

        在邊界中和抵銷的最差情況

        在 70 年代初期，在 Pennsylvania 州 McKeesport 市的一間俱樂部 (club) 內，我在對個樂團混音，他們第一次在這房間演奏。這舞台到這房間的角落是三又二分之一英呎，而它又大約有三又二分之一英呎從地板算起到舞台的距離，並又還有大約三又二分之英呎的深。我們浪費了一隻低音喇叭在左手邊位於中間過了第一個座位。我試著嘗試在 EQ 上補償，僅只成功的在右手邊座位前的低音喇叭完成修去多餘的聲音。

        我們選擇去放置二支低音喇叭在一起，而且是位於跳舞區域地板的中間，並且將它們並連交連在一起。在這之前我曾聽聞到過有關於在地板中間一對低音喇叭的事，但在此之前從未試過。

        當樂團開始再次設定時，我曾對低音大鼓的所流過 EQ 的總量在低音大鼓的設定上難以置信。在實際事實上，我曾試著去減量並改變 EQ 。以下是計算。

        邊界中和抵銷是發生在五個地方，因此那裡的損耗是：

        這因邊界中和抵銷而產生的總損耗等於 -15 dB 。

        設置兩支超低在地板的時候，我們增益增加了 +3 dB 。因為它們是設置在一起，並相互交連在一起，因而是符合一致的。我們另外追加工作增益 +6 dB 達到 +9 dB 的總量。在 -15 dB 到 +9 dB 之間的差額是 24 dB 的 margin 。現在你能知道為什麼當我們在作改變時低音大鼓是很明顯的改變。

        譯者註： margin 的解釋有，邊限、餘量、容限、安全係數、餘裕。

        對於在某種原因時，這低音喇叭在那房間內大部份樂團於演奏時雖然設置，但不使用。沒有人知道為什麼它一直工作的那麼好，當我們做它在這種方式時，敲打在跳舞的地板上真不可思議。 (Alas 說，有一晚俱樂部神祕的失火，同時在幾個地方的地上燃燒。)  

        幾年之後當我出席 Don Davis 主持的 Syn-Aud-Com 研討會時， Don 以數學方式解說邊界中和抵銷。在許多尋常的舞台，很不幸地展現出這種邊界中和抵銷的情形於低音大鼓的頻率。那低音喇叭應該設置於地上嗎？低音喇叭因分頻器的分割頻率而定。若分頻低到足夠低 (低於 125 Hz) ，低音喇叭能夠置於在地板上中央或在舞台前方的地上。

        超低能夠設置在舞台的底下，在設置作為個常設的 (永駐的不是臨時的) 裝置設備上，然而當設置在舞台底下時，注意應該去確保在那的任何間隙是密封的。又這在音箱的上方、側邊、及後面去設置吸音性的建材是好的概念。要去預防超低音喇叭驅動它自己及造成舞台震動，這些全部是不可或缺的。若這超低不是常駐的，在舞台底下中空的部份即變成個巨大的Helmholtz resonator* (亥姆霍茲諧振器) 。
*這即是典型之聲學共鳴器 (Acoustical Resonator) 包圍空氣的容積以個非常小的開口連接到聲學環境 (Acoustical Environment) 。
若這超低是常駐的在舞台底下，使用前負載式 (front-loaded) 、直接輻射式 (direct radiation) 的低音喇叭，當揚聲器在維護及替換時不需要拆開音箱，能由前方直接地處理。

        許多三音路系統的分頻是在 200 Hz 和 300 Hz 之間，若超低是設置於地板上時，將會有的問題是在八度音或更多有關於此的生成混濁因某種障礙而阻礙封鎖了聽聞。

        使用四音路系統的，以分離在舞台中央超低運轉工作於 100 Hz 及更低的，因為要它們能設置於地上，所以工作優於三音路分頻系統。

        對於分離的低音喇叭之最佳分頻器頻率分割是低於 125 Hz 。低頻低於 125 Hz 不能阻擋聽聞。簡而言之就是波長太長了。

        我希望這篇將能幫助你瞭解聲學原理所牽涉影響到的，和或許當你應用這訊息時將能幫助你瞭解聲學原理。你將能從你的執行工作得到更美好的聲音。

        阿國 說：原文翻譯完畢。因為阿國的英文與國學底子不好，所以翻譯的內容或有言不及義及或詞不達意的，麻煩請您告知阿國。當您看完這篇翻譯的文章後，麻煩請告知阿國您對這篇翻譯的想法、意見、或建議、…等等，以供我改進。謝謝您啦！