
在喇叭系統的頻率響應測量之中,低頻往往是較難準確地測量的部分。在一般室內測量的情況下,由於房間反射和Room mode的存在,無法簡單取得喇叭的無殘響直達聲。當然,測量人員可以利用測量軟件的windowing功能,將對Impulse response進行FFT的時域範圍收窄到第一道反射的時間前,以去除反射的影響。但用此方法得出的頻率域解析度取決於Windowing的長度,意味著喇叭離最近的牆壁或地面的距離,會決定可用的頻率的下限。受一般室內空間大小的限制,這方法通常只能取得準確的中高頻響應。業內有專業的音響品牌會建立巨型的(長闊高達十多米)測量空間,並將喇叭抬升至半空房間中央處,最大化windowing的長度以盡量取得低至20Hz的全頻無殘響響應。
無殘響室測量法

另一個更常見的方法,就是利用無殘響室進行測量。無殘響室亦非完美,它跟一個普通的房間一樣會有Room mode,只是因為吸音體的存在而大幅減弱。要得到準確不受Room mode影響的低頻響應,吸音體就要足夠巨大。所以無殘響室的可用頻率下限,取決於房間內吸音方錐體的長度,以下的公式可以用來大概找出該頻率:
當中f是下限頻率,c是音速,L是吸音體的長度。如要取得全頻至20Hz的無殘響響應,代表吸音體差不多要4.25米的吸音體。考慮到室內六面都要做處理,加上放置測量物以及讓人走動的空間,另外測量麥克風也不能離吸音體太接近,所以要做到全頻無殘的情況,無殘響室的長寬高動輒也要超過10米。由於建設成本高昂,業內基本上沒有什麼達到此規格的無殘響室。
Near-field測量法

原理與頻率限制
要繞過上述方法中空間尺寸對低頻測量造成的限制,最常用亦最簡單的就是使用Near-field測量。動圈喇叭單體在低音頻段會以rigid piston的形式運動,在此情況下其Near-field的低頻響應會等同Far-field的響應。
透過將測量麥克風放在喇叭單體前非常靠近振膜的位置進行測量(距離至少要在單體震膜的半徑的0.11倍內),最大化直達聲的比例,可以得到基本上不受房間反射和Room mode影響的低頻響應數據。但Near-field測量具有可用頻率的上限,因為當頻率的波長接近或小於震膜的尺寸,又或者有Cone break-up時,相關的聲學干涉現象在Near-field中與Far-field的情況並不相同,所以Near-field的響應到達某頻率後就無法代表Far-field響應。以下公式可以推算出單體嵌牆時上限頻率Fmax:
其中D是指單體的直徑,以吋為單位。
Bass-reflex音箱的測量
測量Bass-reflex音箱的倒相管的低頻輸出時,亦可以用同樣做法,再與低音單體的Near-field響應相加,得出整個系統的低頻響應。很多時人們會利用倒相管開口的直徑大小去計算,在相加之前修正倒相管響應的整體音壓水平。但其實這方法存有不少誤差,尤其是開口有圓弧處理,低湍流聲設計的倒相管,你無法知道這團共振的空氣的有效直徑實際該從何處開始算起。這方面有一個小技巧 – 你在喇叭箱體模擬軟件中設計倒相箱時(比如VituixCAD),若你將介面顯示的頻率範圍盡量調低,你會發現低音單體的輸出和倒相管的輸出在極低頻處會重疊在一起。這是因為頻率在低於Bass-reflex的Tuning frequency,愈接近DC的情況下,喇叭的背波會愈“看不見”箱體,從倒相管輸出的聲壓會等同於低音單體正面的輸出。所以只要盡量從更低的頻率(比如10Hz)開始進行Near-field 測量,並在與低音單體響應相加前調整倒相管的SPL水平,使兩者響應曲線的尾部重疊,便可得出準確的系統低頻響應。
響應的拼接與Baffle Step現象
將Near-field的響應與利用Windowing處理或無殘響室中得出的響應進行拼接,以得出完整的系統響應,是慣常的做法。但這個做法其實只適用於2pi condition,即喇叭嵌牆測的情況。當用在處於Free-field的書架或座地喇叭上,因為Near-field測量中無法觀察到Baffle step的現象,而測量環境造成的頻率下限又高於Baffle step開始出現的頻率時,那麽拼接出的系統響應就不會正確,曲線看上去往往會有比實際更多的低頻。只有房間的頻率下限夠低,在足夠低的頻率拼接時,才可以產生準確的結果。
戶外地面測量法

如果想直接測量出系統完整的低頻響應和Baffle step,可以將喇叭帶到空曠的戶外,放置在一個腳架上,然後將測量麥克風直接平放在地面,再將喇叭和腳架傾斜並固定,使喇叭的On-axis軸向對準麥克風。喇叭和麥克風的距離最好是2m(會方便後續的計算),若果是擁有數個低音單體的座地喇叭,可以考慮設置成4米遠以確保測量位置處於Far-field。在此情況下,麥克風收到的音壓會因為地面鏡像產生6dB的增益,但2m的距離會造成6dB的衰減,於是便可得到基本上等同1米全頻無殘響的響應。4米的設置下則需要為結果補償6dB。由於麥克風並非實際位於“鏡面”之處,它和地面的距離會造成較高頻段(通常為9k Hz以上)的一些誤差。另外,戶外測量十分受背景噪音以及風的影響,測量者必須要小心作出判斷,才能獲得準確結果。
儘管準確測量喇叭的低頻響應充滿挑戰,但淇譽電子經驗豐富的R&D團隊精通如何透過精密的測量方法克服測量問題,更運用先進的電聲物理模擬軟件進行前期預測,並以精密的測量系統進行最終驗證。我們能助您在複雜的聲學難題中找到最精準的數據,確保您的喇叭系統從設計之初就擁有卓越的性能,無懼任何挑戰。