我想執行音響系統安裝或音控的朋友都聽過所謂Comb Filter，而大家也都知道主要是因為同樣的信號從兩個（或以上）的音源（如喇叭系統）輸出後，到達同一個聆聽點的時間不一致，造成信號加總後某些頻率上的抵銷現象。加總後聲音雖然聽起來怪怪的，但實際上到底影響有多大呢？
避開不談太多理論上的事情，我想直接以音場模擬軟體來進行現象的模擬，用看圖的方式來瞭解Comb Filter產生時有多大影響，相信是比較容易理解的方式。
我們先在模擬軟體上展開一個20米 X 30米的場地，再模擬一般的喇叭擺設方式，於場地兩側掛上兩支射角為90° x 50° 的喇叭，如同下圖的喇叭位置三維座標：基本上左右喇叭三維座標是對稱擺放，只有左喇叭刻意讓它稍稍向前50cm，以模擬我們平常若時間太趕，無法進行delay補償時會常會發生的狀況。
別小看這50cm的誤差，這是Comb Filter產生的要因。如果我們設定一個聆聽點在場地中央，兩支喇叭投射信號到這個聆聽點所需的時間就會因為這50cm的誤差而有所不同。如下圖，兩支喇叭投射時間差為1.25ms。
Comb Filter是種純粹的物理現象，可以套用數學公式來計算，1.25ms的時間差，導致的Comb Filter所產生的第一個抵銷頻點會在400Hz，之後每隔800Hz會產生另一個抵銷頻點，所以依序是1.2kHz、2kHz、2.8kHz、3.6kHz………..等。就如同下圖在聆聽點的頻率響應圖：
如果再把左喇叭的位置調整到與右喇叭一致，同一聆聽點上，我們把三種情況的頻率響應圖套疊在一起，則會如下圖：（綠色曲線為兩喇叭位置相同無抵銷時的頻響、藍色為兩喇叭有1.25ms時間差時的頻響、紅色為單一支喇叭的頻響）
相信大家可以清楚看到，如果兩喇叭位置一致，喇叭全開時，加總的頻響應該會如同綠色曲線一樣，全頻率都會與單喇叭的紅色曲線維持能量疊加上的差距，而因為到達時間差而產生Comb Filter時，則會出現如藍色曲線般的，某些頻率抵銷、某些頻率能量疊加的現象。
我們再進行另一個測試，把喇叭位置改成一上一下，以同一個軸心向外投射。如此更容易觀察抵銷的作用，而會呈現更有趣的現象。
如上圖，把兩個喇叭放置在同樣的中心軸線上（X、Y軸為同樣座標），只有高度上不同，分別在2米與5米的高度。此時兩喇叭投射到中央聆聽點的時間差為1.34ms。
套用數學公式來計算，1.34ms的時間差，導致的Comb Filter所產生的第一個抵銷頻點會在373Hz，之後每隔746Hz會產生另一個抵銷頻點，所以依序是1.119kHz、1.866kHz、2.612kHz………..等。
由於在中央聆聽點位置，373Hz會產生第一個抵銷點，所以我們以373Hz來繪製場地的音壓分佈圖如下：
音壓分佈上你可以觀察到一個奇妙的現象，在聆聽區位置因為時間差的關係產生373Hz的抵銷，以喇叭到聆聽點為半徑，畫出的弧線，剛好形成一個抵銷弧圈。所以從喇叭投射的信號，靠近抵銷弧圈時信號力度便漸減，而遠離抵銷弧圈時，信號力度反而漸增，形成了越遠處音壓力度反而增加的奇妙現象。
再觀察一下，場地在兩支喇叭全開時，373Hz的平均音壓是102dB，但若只開一支喇叭時，如下圖，373Hz的平均音壓反而有104dB。
所以增加喇叭對於這個頻率的能量反而是幫倒忙，有害無益。
希望透過這兩種分析方式，我們都能夠更清楚地瞭解Comb Filter對音場上的影響，進而能有效地進行控制。
讚
回覆刪除