音箱理论中什么是相位?

在大型现场扩声工程中,使用多只音箱时,工程人员必须仔细测量各个音箱的相位。因为我们使用的音箱可能来自不同品牌或不同型号,各自相位之间的差异会对扩声效果产生巨大影响。如果不幸有一两只音箱反相而未被发现,后果将会非常严重。

首先是接线和安装的问题。如果把音箱的接线反接,相位就会反相180度;同样地,如果喇叭被反装,也就是磁钢朝外的话,也会导致180度的反相。此外,分频器的阶数也会带来相位的滞后,比如一阶分频滞后90度,二阶滞后180度,三阶滞后270度,依此类推。

相位这个概念其实是相对于听音位置而言的,当我们谈论单个音箱时,也可以说它是相对于音箱的中轴线来定义的。引起相位偏移的因素非常多,仅从音箱本身的结构和连接方式来考虑,就有好几种情况需要注意。

其次,喇叭灵敏度的差异会导致高低音到达人耳的时间不同,进而引发相位失真。这也是为什么在同一个分频器中,高低音的滤波器阶数往往不一致的原因。通常情况下,高音驱动头的灵敏度远高于低音单元,所以我们会发现低音分频的元件很少,而高音部分则使用了更多的电阻、电容和电感。

在频响曲线上,相位差对声音声压的影响表现得极其明显。当存在相位抵消时,相互抵消的频段会在现场实测的频响曲线上形成明显的深谷。这就是为什么当有一只音箱反相时,两个音箱发出的声音反而不如一个音箱响亮的原因,相位问题对音质和声压的影响不容忽视。

即便音箱之间的相位差不足以达到180度的完全反相,但如果相差太大,仍然会抵消不少有效功率。因此,我们在选取音箱时,不仅要注意是否接反相,更要关注它们的相位差。只关注接线对错是远远不够的,相位的一致性同样重要。

当两只相位正确的音箱同时发声时,由于指向角度、摆放位置以及离听众距离等因素的影响,可能会导致声像漂移。这种情况虽然也被列入相位范畴讨论,但它本质上是两只音箱的声音到达人耳不同步。相比之下,单个音箱内的高低音喇叭声音到达人耳不同步的问题,在调音台上通常有专用的声像电位器来平衡处理。

这种对高音部分的复杂处理,目的正是利用滤波器阶数来平衡高低音之间的灵敏度差异。通过这种方式,可以使高低音信号同时到达人耳,实现时间上的同步,同时也对相位进行了校正,确保声音信号的完整性和准确性。

再来看信号经过任何器材时都会产生损耗,而经过电路中的滤波器时更会有滞后的现象。这种物理上的延迟会导致相位的偏差,这是音频信号处理中不可避免的现象。即使元件质量再好,信号通过不同组件时的微小延迟积累起来,也会对最终听到的声音相位产生影响。