不曉得各位有無接觸過FIR的運算技術，一般來說，FIR的運算應用在喇叭系統上，大多是在分頻或是EQ的運算。傳統的類比Filter是以IIR（Infinite Impulse Response）的方式來運算的，因為IIR的運算方式在電路上比較容易設計與達成，而一般數位器材上的Filter也多採用IIR方式，原因也是因其設計較容易、較不複雜，且可讓使用者獲致近似類比系統的結果。
FIR（Finite Impulse Response）並非新玩意兒，但因為相對複雜、成本因素，以往多半應用在較高階的器材系統上。而數位器材上會使用IIR的運算，多是強調其結果近似類比系統的特點，但缺點在於被處理的頻率帶，會因處理的方式產生Latency進而有Phase上的誤差。尤其是運用在分頻的濾波時，越大的斜率產生越大的相位誤差。
FIR運算由於近年來科技進步、電路元件成本下降，以及大型喇叭、陣列喇叭系統的普及，在業界越來越火紅，由於其很容易達成線性相位的運算特性，因此被很多的大品牌運用在喇叭系統的分頻與處理上。例如Lake處理器上的Linear Phase分頻處理，或是今年被RCF拿來大吹特吹的FiRPHASE技術等，都是為了求取分頻點上的平整相位表現。
FIR的運用在這兩年更多樣化，尤其是被用在控制喇叭系統的投射上，由於可以有效地控制喇叭的投射軸線與涵蓋、讓系統輸出涵蓋更均勻、避開沒必要的位置，因此有越來越多的品牌投注在FIR運算方式的研發上。甚至於Ease、Systune的原廠AFMG更是將其在FIR運算技術上的成果，授權給喇叭廠商直接使用在產品上、縮短廠商在高階喇叭系統的投產時程。第一家授權合作的廠商，就是大家熟悉的K-Array，大量使用在他們家新推出的Concert系列陣列喇叭上頭。除了K-Array之外，還有下列幾家廠商也採用AMFG他們的FIR技術。
要完整利用FIR技術來控制陣列喇叭系統的投射與涵蓋，提高系統的單元解析度是必要的。意思就是讓喇叭系統內的各個單體盡可能獨立、擁有獨自的驅動與處理通道。如此則處理器系統越能分析與判斷各單體是需連結、或獨立來控制，並使用各自的FIR通道運算出最佳的參數，上傳讓各單元來執行。
傳統的被動式陣列喇叭系統，為能有效率使用各擴大器通道，所以很多時候一個擴大器通道會以4Ω負載來驅動2個喇叭單體、或甚至2Ω負載驅動4個喇叭單體。如此可能兩台功率夠的4ch擴大器就能推兩串陣列加超低音了。但如此的方式，整套系統的單元解析度就是4 x 2 = 8個單元，能夠使用的處理通道最大也是8，對於涵蓋處理能夠調校的其實很有限。
主動式的陣列喇叭系統，一般而言，每個箱體基本上就是獨立的單元，擁有獨立的擴大驅動通道，理論上會比傳統被動式陣列喇叭的單元解析度高的多。但實務上大多會受限於外接的系統處理器的處理通道數、以及音控人員精細調校能夠擁有的時間，所以有時候頂多主系統拆成遠程、中程、近程，Front Fill加上Sub以及Out Fill等，可能系統的單元解析度提高到十幾、20個通道，音控人員就已經很不容易進行音場模擬計算與調校了。
的確，當系統的單元解析度到達一定程度時，雖然可進行的涵蓋處理等計算越精細，但已經開始造成系統人員自行計算分析的龐大負擔，更何況如果現場需要進行系統更改時，極短的時間內幾乎是不可能以人力來進行重新計算的。因此系統單元解析度提高的同時，一套設計完善的音場模擬、計算後上傳控制參數的軟體是必要的。幾個知名的、喇叭系統具備可控制投射軸線的品牌，多提供自家的模擬計算軟體，或是提供參數、讓使用者利用如Ease Focus這樣的軟體來模擬計算。具代表性的，例如Martin的MLA、EAW的Adaptive、Reinkus-Heinz的Iconyx系列等。其中，在2005年推出的Iconyx更是全球第一個具備Beam Steerable可控制軸線的喇叭系統。
當採用這樣先進的、可控制涵蓋軸線的系統時，我們對於音場模擬軟體的運用思維也跟著改變了。
以往，音場模擬軟體是個輔助工具。當我們設計系統時，根據現場的需求、數據、圖面，憑經驗值形成約略方案，把數據、約略方案輸入到音場模擬軟體，計算求證，調整得出可行的參數，把參數應用到現場的輸出系統上來執行。如同下圖。
傳統的計算模擬過程，需要不斷的回饋比對，透過現場的量測、比對原本需求、回頭修正模擬得到更新參數、在現場系統更改設定求取正確結果。這部份在現場通常會耗費很多時間。
當提升系統單元解析度到一定程度，系統變的複雜太多，如果還是這樣的過程，則解析度的提高反而是使用上的負擔而非利處了。因此這些採用提高解析度的品牌，他們提出的音場模擬計算方案是反向執行的，如下圖。
使用者輸入到軟體的不是約略方案，而是使用者直接定義需求，而軟體輸出的也不僅是可行參數，而是最佳化的結果。模擬軟體可以直接上傳到輸出系統（處理器、喇叭系統），這就是最後的配置參數，從模擬到輸出可以一致化，不需要再調整參數了。就算到了現場調整設定，也是直接輸入要更正的需求到軟體，由軟體直接運算最佳結果上傳系統就可。大大縮短中間的比對調整時間，而且使用介面更直覺化。
Martin在2010年推出MLA系統，是筆者第一次看到這樣的技術運用在大型陣列系統上。當時造成業界非常大的震撼。Multi-Cellular代表的就是多系統單元的意思。
MLA喇叭箱體是三音路設計，共計有12" x2、6.5" x2、1" x3的單體。將中、高音單體每個單體獨立、加上低音視為一個單元，所以每個箱體共計6個系統單元。一串MLA最大可懸吊24支喇叭箱體，所以共計24 x 6 = 144的系統單元，每個單元都是獨立驅動、獨立的處理通道。
透過MLA的軟體來連接整個Array的每個單元，解析度夠高，在軟體精密有效分析、計算下，就能求取系統最佳的投射與涵蓋參數，並直接驅動喇叭系統來執行。
MLA之後，Martin又推出了MLA Compact與MLA mini加入家族中，使得這個系列具備大、中、小型的線陣列喇叭，系統方案更加完備。
EAW則是提出一個不一樣的系統驚艷，2014年推出Adative系統，第一個產品Anya更是將系統單元解析度提升到22個。
Anya也是三音路的設計，每個喇叭箱體具備15" x2、6" x6、1" x14，共有22個單體，而EAW就是讓每個單體全部獨立處理，形成系統單元。如此高的解析度，造就了Anya驚異的投射軸線控制能力，可以上下各90°來控制投射。Anya也是業界第一個直上直下、不需喇叭夾角、不需J-Type/Spiral的Array曲角的喇叭系統，因此號稱業界最容易Rigging的系統。這也是Anya推出後受到業界喜愛的原因之一。因為進退場就是硬生生比別人節省太多的時間了。
Adaptive家族之後也陸續推出其他的產品，如下圖：
一般的主動式陣列喇叭系統，假定使用兩串各八支喇叭箱體，即使每個箱體都成為獨立系統單元，場地就如同是被系統單元的投射、切割成8 x 2 = 16個涵蓋區塊，系統調校就是在16個區塊來進行處理，場地的解析度並不高。像MLA或是Adaptive的喇叭系統，將系統內的各單體拆解成個個獨立的單元，每個單元對應的場地涵蓋區域相對變小，整個場地變成是上百、數百個小涵蓋區域組合成，換句話說，場地的解析度也提高了非常多。
由於場地的解析度非常高，也使的EAW能在2017年的Infocomm推出了所謂的Spatial EQ空間等化的功能。以往系統懸吊、設定好，假定Engineer想改善場地某個特定區域的頻率響應，通常他僅能判斷可能投射該區域是哪些喇叭、並在處理器上調校EQ。由於單元解析度低、每個單元涵蓋範圍廣，調校EQ時他必須很小心、並來回比對數個鄰近區域，以免對其他區域有負面影響。
Spatial EQ導入後，Engineer變成真的在特定區域上來調教、而非去調校對應的喇叭箱體了。只要在音場模擬軟體虛擬空間、直覺化的圖面上指定要調整的區域進行調整（區域的開始/結束位置、高度等），音場模擬軟體會自動判斷、找出影響的系統單元、計算出最佳的參數並上傳，完全自動。因為解析度夠高，所以這個受這個變動影響的鄰近區域很小，而且系統也會自動標示可能受影響的範圍來。如下圖，圖上的紅色實線（前後、高度）為指定區域、紅虛線為可能影響範圍提示。
我相信不管是MLA或是Adaptive的系統，他們的計算模擬的核心遠比單純的FIR運算要來的複雜許多，而這部分也是廠商的機密不得而知。不過我們藉由Ease Focus3，在內建的FIR運算模組下，也可以一覽FIR運算在控制陣列喇叭系統投射涵蓋上的魅力了。
我們先建立一個50米 x 50米場地的簡易模型。為了讓FIR控制涵蓋上發揮特性，我們假設場地具有高4米的2F、及高7米的3F露台，另外還擁有一個35米 x 15米的舞台。如下圖：
懸吊一串16支箱體的Array在場中央，Pick up Point為11米，讓模擬軟體執行Auto Spray設定投射軸線，場地平均音壓112.1dB，如下圖：
設定數個量測點，點1舞台中央、點2為1F中央，點3為2F中央、點4為3F中央。量測音壓如下：
這個Array系統的表現老實說已經很不錯了，1F場中央到3F音壓差只有8.2dB，而且舞台上的音壓也被刻意壓低了。
我們進一步使用FIR運算來進行優化，設定舞台區必須避開涵蓋，並進行能量一致的均化處理。從下圖處理後的數據，舞台音壓壓抑到93dB，整整再降低11dB。
另外，比較FIR處理前後的側視圖，可以看出，雖然我們沒有更動Array各喇叭的夾角、投射軸線維持一樣，但處理後明顯的，投射涵蓋在2F、3F增強了，3F甚至可以延伸到較後方的區域。而且場地的能量更均化，1F場中央到3F的音壓差只有4dB。
再做另一個實驗，假定2F的露台不開放，在不改變硬體懸吊的狀態下，我們使用FIR運算功能，讓輸出涵蓋避開舞台以及2F露台位置。
從上圖運算需求表看到我們把2F、Stage切成Avoid避開，下圖的側視圖就可看到能量避開點3所在的2F位置，而音壓分布圖也可看出，較遠的3F點4音壓還比2F的點2來的大3.4dB呢！
FIR還可以做很多的運用，例如音壓涵蓋均勻度的計算。假定我們懸吊一串8支的K-Array KH5在場地中央，不執行FIR運算時的音壓分布情形如下圖左，然後我們在FIR的運算需求表（下圖中）設定距離延伸一倍時音壓減少1.5dB（理論值是6dB）、涵蓋避開舞台，結果就如下圖右：
圖中可以觀察到，點3到點1的距離是45米，理論值音壓會減小33dB，運算調整後為8.2dB，喇叭前後（點3與點4）音壓差距20.5dB。通常我們在傳統Array上執行這樣的平均度調整，需要慢慢去調整每支箱體的投射能量，由於各支喇叭涵蓋的範圍會有交集，調整上就會相對困難，透過FIR技術，我們只要在模擬軟體上下需求指令就可以了。
FIR運算還可以做更精細的頻率響應吻合度調整。假定我們懸吊好系統後，四個量測點的頻率響應如下圖：
點1（藍）為舞台不列入調整考量，我們希望的是點2（綠）與點4（棕）的響應頻率能夠像點3（暗紅），所以我們設定FIR運算需求表如下，希望500~20kHz頻率帶、點2/點4要吻合到點3的頻率響應曲線。運算後成果如下圖：
這個功能在現場是非常重要且有用的，因為現場我們會希望場地內每個地方的頻率響應差異盡可能接近，尤其是音控位置跟場地內，如此On-Show時音控人員才能確實掌握到場內各個點的頻率響應狀況，適當地進行調整。然而在現場實際系統調校時卻是相當費時而困難，我們必須來回比對、調整每個量測點可能對應的喇叭之EQ、射角、音量等，如果Array的系統單元解析度不高、每個喇叭涵蓋較廣時，那就更加困難了。
FIR的運算技術越來越被普遍應用，也讓音控人員、系統設計人員越能夠因應更複雜的需求與音場環境，這就是科技帶來的優勢吧。
Humphrey T
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