音箱怎么進行標準化評測測量
第一部分
在過去的幾年里，Audioholics的揚聲器評測中包含了一些測量圖表，這些圖表引起了許多讀者對其中所顯示信息的意義和重要性的質疑。一些讀者發現其中的信息令人困惑，當然這是我們的錯，因為我們沒有意識到這種展現形式對普通讀者來說是多么的晦澀。當一個人花了這么多時間研究揚聲器行為的細枝末節時，很容易把這些數據可視化視為理所當然，這有時會導致我們代替讀者假設了太多的知識，特別是發燒新手。我們確實有一些文章來解釋我們圖表中所顯示的信息，但我們決定做一些更簡單的東西來幫助那些初學者，因為以前處理這個問題的文章是相當有技術性的。由于揚聲器的測量是一個固有的技術問題，用更簡單的術語來闡述這些概念頗具挑戰性，但我們樂意嘗試。
頻率響應
讓我們從揚聲器行為的最基本圖表開始解釋：頻率響應，有時它也被稱為振幅響應。 頻響是衡量一個揚聲器在整個聲音頻譜上對相同放大量的反應。頻響圖的X軸代表頻率，或是我們聽到的音調，圖的Y軸代表振幅，或我們聽到的響度。一個恰當的比喻是，用同樣的力量敲擊鋼琴上的琴鍵，聲音有多大。類似于鋼琴鍵盤上的音高從左到右向上移動，頻率響應圖通常從圖左邊的低頻聲音開始，當它向右移動時，音高會上升到更高的頻率。理想情況下，當用同樣的力量敲擊琴鍵時，鋼琴會以同樣的響度演奏所有這些音符。同樣地，一個表現完美的揚聲器在給所有頻率以相同的放大量時，在整個頻譜上會有一個完全均勻的響應。我們稱這種完美的響應為 "平坦"，因為在頻率響應圖上，它在所有頻率上都顯示為一條平坦的線。一個具有完美頻率響應的揚聲器在現實中是不可能實現的，但許多揚聲器制造商試圖在合理的范圍內盡可能地接近它。
軸上頻率響應
軸上頻率響應(有時稱為直軸頻率響應，后面我將稱之為軸上頻率響應)是聲音在揚聲器正前方的頻率響應，因此它是揚聲器在其指向的方向上的響應，即揚聲器的'目標'。它被認為是揚聲器行為的主要衡量標準。如果揚聲器直接對準聽眾，它可以說是最重要的單一響應測量，因為在所有揚聲器輻射的聲音中，首先到達的是聽眾。聲音的第一到達是決定揚聲器對聽眾特性的一個主要因素。然而，揚聲器并不總是直接指向聽眾;聽眾經常在不同的角度聆聽揚聲器。揚聲器頻率響應的每一個其他角度都被稱為離軸頻率響應。
如上所述，最理想的軸上頻率響應測量是完全平坦的，但同樣，這在現實世界并不存在，所以要尋找的是盡可能平坦的響應曲線--至少如果你對準確性感興趣的話。一個理論上具有完全平坦的軸上頻率響應的揚聲器將表明它能夠完美地再現源內容，至少在它正前方的位置能做到。頻響曲線偏離平坦形狀越遠，揚聲器的精確度就越低。
離軸頻率響應
如果揚聲器沒有直接對準你，你就會以離軸的角度來聆聽它，它的頻率響應形狀通常與軸上頻率響應不同。為了準確起見，離軸響應自然也應該保持平坦的形狀，但是，與軸上頻率響應一樣，這也是不可能的，所以揚聲器設計者通常試圖擁有一個與軸上頻率響應緊密相關的平滑響應。這有兩個主要原因。首先，很多時候，聽眾不會以正前方的角度來聆聽揚聲器，所以揚聲器應盡量在其他合理的角度上發出好聲音。其次，我們在室內聽到的大部分是來自揚聲器的反射聲，而不僅僅是直接從揚聲器傳到聽眾耳朵的聲音。因此，即使軸上的聲音是完全準確的，如果在其他角度發出的聲音有很差的頻率響應，揚聲器仍然可能聽起來很糟糕。現在讓我們看看一些涉及軸上和軸外響應的圖表...
聆聽窗口
一般來說，揚聲器保持良好響應最關鍵的是那些接近軸上角度的離軸角度，而這些接近角度中最重要的是那些與軸上角度在一個水平面上的角度。這些角度是最重要的，因為大多數人不會在太大的角度聽他們的揚聲器，他們傾向于在略有不同的橫向角度聽他們的揚聲器，但垂直角度的變化不大。例如，常見的聆聽區可能是由一個寬大的沙發或板凳組成的，所以它在水平方向上將是一個寬闊的區域，但人們很少以明顯更高或更低的角度聆聽他們的揚聲器，所以常見的聆聽位置往往是一個狹窄的垂直區域。
對發生在軸上響應和它附近的響應的單一測量被稱為 "聆聽窗口"。聆聽窗口曲線是水平軸上+/-10、20和30度，以及垂直軸上+/-10度的水平響應的平均值。它包含了聽眾通常會聽的大部分區域。聆聽窗口響應的意義在于，它類似于首先到達聽眾耳朵的響應，因為大多數人將在這個角度內聆聽揚聲器。換句話說，只要聽眾處于揚聲器向前覆蓋的合理區域內，也就是在揚聲器前面60度的角度內，揚聲器第一次到達的聲音的響應應該與聆聽窗口曲線相似。正如我們之前所說，聲音的第一到達是決定揚聲器對聽者特性的主要因素。
早期反射
我們之前提到，我們從一個典型的家庭音響系統中聽到的大部分聲音不是來自揚聲器本身的直達聲音，而是來自房間里的表面，如墻壁、桌子、地板和幾乎所有固體物體的反射聲音。這些反射中最強的是早期反射，它們在到達預測的聆聽位置之前，只從房間的表面 "反彈 "了一次。這些早期反射很重要，因為如果它們的累積響應與揚聲器的直達聲音響應相比非常不均勻，它們會損害系統的整體聲音質量。早期反射在低頻和中頻的室內頻率響應中是一個主導因素。它們在決定一個典型的家庭音響設置中揚聲器的音調平衡方面有很大的差異。
這些早期反射有一個顯示其整體行為的測量："早期反射 "響應。大部分構成早期反射的聲音主要來自揚聲器的前半部分，因此早期反射曲線是來自揚聲器前半球的大部分垂直和所有水平軸向響應的平均值。早期反射曲線的振幅幾乎總是比聆聽窗口響應曲線或軸上頻率響應曲線要低一些，因為早期反射響應包含了來自遠離軸角度的響應，正常的揚聲器投射的聲能遠不及它前面的區域多。這通常會導致響應在頻率上升時向下傾斜。在這個指標中，一個高度精確的揚聲器應該有一條穩定的線作為曲線，類似于其軸上響應。這樣的曲線將意味著在揚聲器周圍大多數角度產生的聲音與軸上響應和聆聽窗口響應有很好的相關性。如果早期反射響應中存在非常大的深谷或峰值，那會使聲音的音調不平衡。
聲功率
聲功率曲線并不是聲音質量的一個很好的指南...
揚聲器在各個角度產生的聲音可以用 "聲功率 "曲線來概括。聲功率響應是揚聲器從各個方向輻射出的所有聲能的頻率響應。就其本身而言，它并不是一個很好的音質指南，因為它所包含的許多信息并不十分重要，例如在揚聲器后面的離軸角度，通常不會有太多的輸出，因此對聽眾的影響不大。如果這條曲線非常顛簸，那可能表明有些問題，但建議讀者不要對這個反應看得太重。對于普通的家庭音響用戶來說，它只能作為中低頻和高低頻段的室內響應的預測器而使用。它作為一個數據更有參考意義，我們可以從中得出下面討論的指向性指數。
聲功率指向性指數
聲功率指向性指數并不代表傳統的頻率響應，它只是顯示揚聲器在頻率上的振幅。相反，它代表了揚聲器在前進方向上投射的聲能與在所有方向上輻射的能量之比。換句話說，聲功率指向性指數(通常只稱為 "DI "或 "指向性指數"，我們將在下文中這樣稱呼它)是衡量揚聲器聲音發射的方向性。一個高指向性的揚聲器是指聲音的發射包含在一個狹窄的波束中。它以一個非常狹窄的角度向外投射聲音，所以任何不在揚聲器軸線角度附近的人都不會受到揚聲器的直達聲音影響。一個高度無指向性的揚聲器會在一個非常大的角度上均勻地投射聲音。舉一些假設的例子，一個完全定向的揚聲器會像激光束一樣將所有的聲能發射到一個方向上，而一個完全無定向的揚聲器會像球形燈泡一樣向所有方向平均地發射聲音(這將是真正全極性揚聲器的理想狀態)。
指向性指數的結果曲線向我們展示了揚聲器有多少前向偏壓。
指向性指數是通過從聆聽窗口響應中減去聲功率響應而建立的，由此產生的曲線向我們顯示了揚聲器有多少前向偏壓，或者說它的前向能量與每個頻率的全向能量的比率。在這個指標中，一個完全沒有方向性的揚聲器在其整個頻率響應中的數值為零分貝，因為從任何特定方向投射的能量都沒有差別。換句話說，在聆聽窗口響應中測得的振幅與聲功率響應中的振幅沒有區別;這兩個響應會有相同的曲線，所以它們會被抵消。另一方面，一個高度定向的揚聲器，將其所有的能量向前方輻射，其指向性指數將非常高，并且在振幅和形狀上與聆聽窗口曲線幾乎相同。因此，當一個指向性指數在某個頻段有較高的振幅水平時，它在該頻段的指向性更強，在單一方向上投射的聲音更多，而不是寬方向的角度。
那么，就音質而言，指向性指數曲線意味著什么?指向性指數的一個理想特征是，它應該在振幅上沒有太大的波動。一個非常不穩定的指向性指數表明，不同的頻段有很大的分散角度，或者，換一種說法，一些聲音范圍的離軸能量比其他的要大得多。正如我們之前所說的，由于我們在室內聽到的大部分聲音都是離軸聲能的反射，一個不穩定的指向性指數會使聲音特性不均勻。除了有一個半平坦的指向性指數外，所需的指向性水平還涉及到更多的情景應用。一個較低的指向性水平可能是一個優勢，例如，在聆聽區域非常廣泛的情況下，揚聲器需要提供一個廣泛的覆蓋角度，以便每個人都能聽到完整的聲音。在其他情況下，高指向性指數可以是一個優勢，在這種情況下，一個狹窄的擴散模式是有用的，例如需要對聲音路徑進行更多的控制的情況。高指向性可以成為一個優勢的例子是在比較大的和聲學上更活躍的房間里。
至于高指向性揚聲器和非指向性揚聲器之間的質量差異，加拿大國家研究委員會(又稱NRC)所做的研究表明，大多數人似乎更喜歡寬擴散揚聲器的聲音，因為側壁反射增加了寬敞的感覺和更寬的聲場。歸根結底，這似乎是一個個人偏好的問題;那些想要更大空間感的人應該尋找低指向性指數的揚聲器，而那些想要更精確成像的人應該尋找高指向性指數。在這一點上應該指出，房間聲學和揚聲器位置對這些品質也有重要作用。根據我自己的經驗，我發現寬擴散揚聲器和窄擴散揚聲器都可以有很好的成像，以及寬敞的空間感和氛圍。
早期反射的指向性指數
對于傳統的揚聲器，可能比聲功率指向性指數更重要、更有意義的是 "早期反射指向性指數"(或早期反射DI)。早期反射指向性指數是一條曲線，顯示了揚聲器的聲能在會產生第一反射的角度中的指向性。它是早期反射測量中具有方向性的能量的比率。它是通過從聆聽窗口響應中減去早期反射響應來計算的。聲功率指向性指數的一個缺點是它考慮了大量的數據，而這些數據在標準揚聲器中是相對不重要的，即從揚聲器的后半部分發出的聲能。然而，大多數揚聲器都是向前發射的設計，這意味著它們將大部分聲音投射到一個單一的、向前的方向(這些經常被誤稱為 "單極 "揚聲器，但單極更確切地說，是一個向所有方向平等輻射的點源，這并不是向前發射的揚聲器的這種行為方式)。
與聲功率指向性指數一樣，在早期反射指向性指數中需要尋找的特征是一條平滑的曲線，沒有任何大的不規則或不均勻。與聲功率指向性指數類似，早期反射指向性指數越高，表明揚聲器的方向性越強，擴散越窄，早期反射指向性指數越低，表明揚聲器的擴散越寬。
ANSI/CTA-2034-A標準，也被稱為 "Spin-O-Rama"。
揚聲器測量以上討論的六項測量作為一組顯示，被稱為'Spin-O-Rama'測量集，由哈曼國際開發。它被稱為Spin-O-Rama，因為它涉及到將揚聲器在其垂直和水平軸上旋轉360度，以獲得必要的數據來開發測量集。在完整的垂直和水平軸上每10度進行一次頻率響應測量，而Spin-O-Rama曲線是由所有這些測量結果計算出來的。用來建立這個測量集作為揚聲器性能指南的科學已經被高度推崇，以至于美國國家標準協會(又稱ANSI)和消費者技術協會(又稱CTA)已經將它納入他們測量家庭音頻揚聲器的標準。這個標準被稱為ANSI/CTA-2034-A。
在解釋這些測量時，有很多東西比這里寫的要多，但希望這篇文章能給你一個好的開始，讓你了解這組響應曲線的含義。如果你想了解更多，Audioholics還有別的文章。客觀的揚聲器測量來預測主觀的偏好，這也涉及到了這些測量。其他一些學習Spin-O-Rama曲線的好資料是哈曼國際的這些白皮書。為藝術服務的音響科學和用于多聲道音響再現的揚聲器和房間，第二部分。要了解這些測量的意義，最好的參考是《聲音再現》一書。揚聲器和房間的心理聲學，作者是Floyd Toole博士。《聲音再現》是一個很好的教材，適用于任何剛開始接觸音響的人，以及那些已經有幾十年音響愛好者的人，作為一種愛好。
對于那些花時間了解Spin-O-Rama測量集的含義的人來說，這些知識對于識別一個設計良好的揚聲器的特征有很大的幫助。這些知識對任何進入這個愛好的人來說都是非常有用的，因為有很多好的揚聲器設計，可惜沒有太多人可以在當地進行演示，所以這些測量可以表明揚聲器的聲音特征類型，而不必親自去聽。對于那些只想得到一個準確的揚聲器而不是一個有 "個性 "的揚聲器的人來說，這些測量值也是一個很好的指南。這樣一來音響消費者就能對揚聲器的性能有更多的了解，從而挑選出合適的揚聲器來使用。
第二部分
頻率響應的瀑布圖
Audioholics在揚聲器評測中展示的軸上和軸下頻率響應的一種方式是通過瀑布圖。
維基百科將瀑布圖定義為:
"一種三維圖，其中同時顯示了多條數據曲線，通常是頻譜。通常情況下，這些曲線在屏幕上和垂直方向上都是交錯的，'較近的'曲線遮蓋了后面的曲線。"
這是一個顯示整個軸上頻率響應的好方法，因為可以用如此直觀的方式傳達足夠多的信息。瀑布圖可以讓讀者直觀感受到揚聲器在其大角度覆蓋范圍內的線性度。它們還能讓讀者一目了然地知道揚聲器的方向性。然而，它們并不是對揚聲器頻率響應的慣例審查，這可能使那些想看到常規頻率響應的人感到有些困惑。我們希望能將這些圖解釋明白，以便任何人都能輕松地理解它們所包含的信息的意義和性質。我們還將研究極坐標圖，因為它們是從不同的但也是有啟發性的角度涵蓋相同的信息。
在繼續討論頻率響應瀑布圖之前，有一點需要注意的是，這些瀑布圖與Room EQ Wizard生成的瀑布圖是不一樣的。由REW生成的瀑布圖并不顯示不同角度的響應;相反，他們在X軸上使用時間進度。REW的瀑布圖顯示了聲音在每個頻率上衰減所需的時間，但這完全不是 Audioholic 揚聲器評測中的瀑布圖所顯示的內容。
在Audioholics，我們通常以剖面圖和對角線圖的形式顯示頻率響應瀑布圖。剖面圖更容易讓讀者看到每條曲線的響應形狀。對角線視圖更好地給這些曲線提供更多關于它們的具體角度的情況。換句話說，對角線視圖能更好地看到當測量進一步偏離軸線時，響應變化有多大。剖面圖是一個二維視圖，因為它只顯示了測量的兩個軸，而對角線視圖則是一個三維視圖，可以看到三個軸。
雖然瀑布圖是一種相對容易理解的方式來觀察揚聲器一個軸上的頻率響應，但對于不熟悉響應數據呈現形式的人來說，還是有很多信息需要慢慢消化。出于這個原因，我們將一步一步地說明。首先，讓我們看一下這些圖中的軸上頻率響應是什么樣子。在下面的例子中，我們將使用Outlaw Audio BLSv2評測中的真實測量數據為例。我們之所以選擇BLSv2揚聲器，是因為它是一個相當典型的、全面的揚聲器，具有很多良好的特性。
瀑布圖的對角線視圖，僅顯示直軸響應
請注意，在上述瀑布圖的對角線視圖中，我們看到軸上響應被置于角度軸零度的方框中心，因為軸上響應幾乎總是這組曲線中最重要的部分。軸上響應通常是揚聲器發出最大聲能的角度，所以它的平均振幅通常比離軸角度要高。
瀑布圖的剖面圖，只顯示直軸響應
在剖面圖中，我們看不到角度，但我們可以更好地感受到響應的形狀。
現在我們來看看軸上響應和90度的響應。當然，90度角是與軸上角度垂直的，所以它將是與揚聲器側面成直角的揚聲器的頻率響應。
瀑布圖的對角線視圖，顯示軸上響應和90度響應
瀑布圖的剖面圖，顯示軸上響應和90度的響應
需要注意的一點是，我們添加了一個延伸到兩條曲線上的表面，這樣就很容易看到它們之間的變化梯度。正如預期的那樣，90度角響應的振幅要比軸上響應的振幅低得多，尤其是當我們向上移動頻率的時候。大多數前射式揚聲器(只有朝前發聲的單元，這是大多數傳統的揚聲器的方案)都會表現出類似的這種行為，其中高頻率的能量損失更快，因為角度遠離了直對的軸上角度。只顯示軸上響應和90度響應的問題是，我們可能看不到太多的分辨率。讓我們甩出一個45度的角度，以更好地了解這個廣角度之間發生了什么。
瀑布圖的對角線視圖，顯示軸上、45度和90度的響應
瀑布圖的剖面圖，顯示軸上響應、45度和90度的響應
隨著45度測量的增加，我們可以更好地了解揚聲器在其前半球內的行為，更重要的是，45度是一個比90度更貼切的角度，因為很少有人會以直對方式聆聽揚聲器的正面。我們可以看到，在45度時，揚聲器的振幅幾乎保持在同一水平，直到4千赫茲左右，它開始以漸進的速度滾降。這種漸進式的滾降在15kHz左右會有一個較陡的轉折，所以那些想從這個揚聲器中聽到高頻的人，應該以比45度更接近其前軸的角度去聆聽。
雖然我們可以通過加入45度角來了解這款揚聲器的擴散情況，但它仍然不能非常詳細地了解其整體離軸響應。讓我們以10度的增量填入所有這些角度。這將使我們很好地了解這個揚聲器在離軸方面的表現。我們也放大這個圖，以包括這些角度的另一半，這樣我們就能更好地了解這款揚聲器的整體擴散形狀。
瀑布圖的對角線視圖，顯示了從10度到100度的所有響應。
瀑布圖的剖面圖，以10度的增量顯示所有響應，直至100度。
這種更全面地觀測揚聲器的離軸響應的一個好處是，我們可以看到高頻在什么角度真正開始下降。這對于確定該揚聲器在什么角度下仍能提供一個音調 "飽滿 "的聲音是很有用的。從觀察這些圖表來看，這款揚聲器的高頻在40度角和向外的角度會有很大的落差，所以那些想聽到全方位聲音的人應該在前軸的30度角內聆聽。這構成了揚聲器前面的60度角，所以在任何正常的聆聽情況下，這都是很容易實現的。然而，即使一個人聽得比這更偏離軸線，高頻也會被反射到混響場中，也就是室內的正常聽音位置，所以，在實際使用中，聽眾仍然可以得到比偏離軸線的滾降更高的高頻水平。
從檢查像這樣的瀑布圖中還有一些有用的東西，那就是當我們遠離軸上角度時，看到高頻被衰減的程度，我們可以選擇哪一個軸響應更適合我們的喜好。例如，如果在軸上聽，這個揚聲器可能對某些人的口味來說有點亮，但20度角會調低高音頻響應，而不會完全失去它。將20度角作為直接聆聽的軸線，對于那些喜歡這種方式的人來說，可以使這款揚聲器具有更溫暖的特性。你聆聽揚聲器的角度往往可以作為一種音調控制，這些瀑布圖讓你知道不同的角度可以產生什么樣的效果。有些揚聲器并不適合在軸上聆聽，而瀑布圖可以讓你了解它們在哪個角度聽起來更好。
在Audioholics的揚聲器評測中，當瀑布圖在水平軸上描述響應時，我們用白-藍的顏色圖來表示。對于縱軸，我們使用藍綠色的顏色圖來表示描繪縱軸響應的瀑布圖。我們決定為垂直圖采用藍綠色的配色方案，因為它看起來很清爽，但我們也希望它們能與水平響應圖容易區分。正如我們在評測中一直指出的那樣，垂直軸的響應并不像揚聲器在水平軸上的行為那么重要，所以如果揚聲器的垂直離軸行為變得相當粗糙，也不要驚慌。在垂直瀑布圖中應注意的是，在垂直軸上的角度有多窄?如果揚聲器只在軸上角度產生平滑的響應，那么在聆聽揚聲器時，耳朵應與揚聲器保持水平，通常是在高音單元處。如果在軸心角周圍的角度也有類似的平滑響應，那么耳朵在同一水平上聆聽揚聲器就不那么重要了。
瀑布圖的對角線視圖，顯示垂直軸上以10度為增量到100度的所有響應。
極坐標圖
讀者在Audioholics的評測中會看到另一種類型的圖是極坐標圖(有時也被稱為指向性聲像圖)。極坐標圖顯示的信息與瀑布圖相同，但它們從不同的角度顯示這些數據。它是在一個測量角度上的頻率響應的 "自上而下 "的視圖，由于在這樣的角度上失去了振幅軸，它是一個二維視圖。極坐標圖沒有使用軸來表示振幅，而是使用顏色;較暖的顏色表示更大的振幅。為了說明瀑布圖和極坐標圖之間的關系，讓我們用相同的測量集對角線看一下它們的對比。
瀑布圖的對角線視圖和極地圖的對角線視圖。
從上圖中可以看出，極坐標圖基本上只是給瀑布圖換一個皮膚。雖然從對角線上看極坐標圖很有趣，但從自上而下看極坐標圖更有用。
極坐標圖--自上而下的視圖。
在這個自上而下的視圖中，我們可以很好地觀察到揚聲器擴散模式的廣泛趨勢。顏色為純正、一致的紅色色調的區域應該有一個完整、平衡的聲音。從上面的例子中，我們可以看到，揚聲器在大約6千赫茲之前有一個相對均勻的覆蓋模式，在更高的頻率下，擴散開始收縮。這不一定是品質問題;這款揚聲器在軸上角度附近應該有一個音調平衡的聲音，但那些想要一個更溫暖的聲音的人，在高頻被調低一點的情況下，可以在高頻被部分滾落的角度下聽這款揚聲器，比如說40度角。理想情況下，我們要尋找的是每個角度的均勻覆蓋，這樣揚聲器的特性就不會因角度而改變。類似于下面的圖表將是一個理想的結果。
極坐標圖的理想狀態。
當然，上面的例子在現實中是不可能實現的。然而，它確實說明了一種指向性控制，揚聲器應該努力做到這一點。但不符合這種完美行為的揚聲器也不一定是差的。考慮一下我們理想中的上圖，其中的高頻在6千赫茲以上收縮;這種收縮的高頻可以被用來滿足聽眾的偏好。還有一點需要考慮的是，沒有一個現有的揚聲器可以控制低頻的指向性，但這種特性的聲學效果不一定會被認為是一種缺陷(正是因為這個原因，我們不對低音炮進行指向性測試--它們在預定的頻率范圍內都是全向的使用)。此外，有時在測量圖中被視為重大缺陷的東西，在實際中可能很難被聽到。在某些方面，人的聽覺對聲音再現的缺陷非常敏銳，但在其他方面，人的聽覺對測量中可以看到的問題非常不敏感。我聽過很多揚聲器，它們有許多測量上的問題。然而，我仍然認為它們聽起來不錯。下圖就是這樣的一個案例。
不理想的極坐標圖--你能發現其中的缺陷嗎?
上述揚聲器在以2kHz為中心的指向性方面表現出非常明顯的收縮。然而，在我看來，這個揚聲器的聲音并不壞，我很喜歡它們。也許，如果將它與在這一區域具有出色指向性控制的揚聲器進行一對一對比，問題會變得更加明顯。事實上，如果一個人在40度角之外聆聽，我猜這個缺陷會更加明顯，但在軸線內聽時，我并沒有感覺到有什么嚴重的缺陷。
也許看極坐標圖的一個更直觀的方法是把它放在徑向圖中，因為這類似于更接近于揚聲器的實際表現。上述極坐標圖將所有的角度放在笛卡爾網格中，但這是為了使某些特征更容易檢查而做的額外的抽象層次。另一方面，徑向圖是根據它們相對于揚聲器的實際測量方式來觀察角度的。以下是在上述笛卡爾極坐標圖中使用的相同測量值，現在用徑向圖進行了映射。
徑向圖的極坐標圖
雖然從某種意義上說，徑向圖是一種更 "真實 "的顯示揚聲器頻散的方式，但要找出細節并衡量其重要性確實有點困難。將極坐標圖布置在笛卡爾網格中，更容易讓人一目了然地了解測量集的關鍵特征。出于這個原因，我們用網格而不是徑向圖來顯示極坐標圖。
現在，對于那些好奇的人來說，讓我們來看看我們完全均勻的擴散揚聲器在徑向圖中的樣子，也就是上面幾個圖中的 "理想化的極坐標圖"例子。
來自一個具有完全均勻頻散的假想揚聲器的徑向圖的極坐標圖
請注意，這些徑向圖涵蓋了揚聲器周長的整個360度。我們可以在直角坐標圖中顯示這些數據。揚聲器輸出的后半球通常不是一個重要的指標(也許在偶極揚聲器設計中除外)，所以我們通常省略這些測量。對于好奇的人來說，這里是那個完整的360度測量集在笛卡爾網格中的樣子。
顯示全部圓周角的極坐標圖
在上圖中，顯示了揚聲器在笛卡爾網格中的全部360度，我們看到的一個明顯特征是，高頻以非常狹窄的角度發射，而低頻看起來以差不多的響度水平向各個方向投射聲音。應該記住的是，360度圖的頂部和底部代表了揚聲器的后部。高頻能量包含在上端，以至于記錄的輸出在與直軸相反的角度下降到展示的振幅范圍以下，所以在高頻圖中留下了一個小的空白區域。這里一個顯而易見的常識是，如果你想聽到這個揚聲器的高頻，你必須在它前面聽，而不是在它后面。
希望這篇文章能讓讀者對這些圖表的內容有更深的體會。它們不僅僅是漂亮的圖片。它們是測量揚聲器行為的圖示，不僅可以作為確定揚聲器聲音特性的重要指南，還可以確定最佳的定位和擺放指南，以獲得最佳的聲音。
第三部分
了解低音炮評測失真測量
在Audioholic的低音炮評測中，我們的測量是對低音炮準確再現原始聲音內容能力的分析。這包括測試其在線性失真和非線性失真方面的表現。對于熟悉基本頻率響應圖的人來說，線性方面很容易理解;平坦的曲線意味著它們不會過度強調或忽略任何特定頻率范圍。我們的群延遲測量也是對線性失真的測試。然而，關于非線性失真，我想就一組描述非線性失真的低音炮圖示來做個補充說明，這對我們的一些讀者在理解其含義時可能會有啟發。因此，現在讓我們試著用更清晰、易懂的術語來解釋這些圖形，讓它們變得不那么復雜。
FFT分析圖
我所指的圖形是在突發測試中測量的豐富多樣的能量/頻率量，上圖是一個例子。這是一系列圖形的瀑布圖，這些圖形是通過被稱為快速傅里葉變換(或簡稱FFT)的過程分解記錄的測試信號而產生的。這些變換可以在圖表中看到，它描述了在一段時間內哪個頻率下釋放了多少能量。
快速傅里葉變換的案例
在繼續之前，讓我們再簡單地解釋一下FFT的工作原理。FFT圖是一種可以查看每個頻率的能量數量的方法，很像基本的頻率響應圖。然而，它是衡量在一段時期內測量的能量的多少。基本的頻率響應圖沒有時間這個維度作為其度量的一部分，但傅里葉變換將時間的函數(記錄的波形)轉換為頻率的函數(頻率響應圖)。舉一個例子，上圖是一個傅里葉變換，顯示了在一個非常短的時間內有多少聲能被釋放。我們可以看到，在100赫茲附近它釋放了大量的聲能，在200赫茲和300赫茲附近還有一些少量的聲能。在這個短暫的時刻里發生的任何事情都導致在100赫茲產生大量的噪音，在200和300赫茲也產生了一些輕微的噪音。FFT可以觀察任何時間段的能量測量，從納秒到十億年不等。當然，為了使FFT圖有實用價值，必須設定一個合理的時間來觀察被研究的事件。
那么，FFT是如何用于分析低音炮表現的呢?我們測量低音炮性能的一種方法是，在某個特定的頻率下通過它們運行測試音，并在其他頻率下查找輸出。任何在其他頻率上產生的、不屬于測試音的輸出都是失真的產物。因此，可以舉例來說，如果我們將一個純正的100赫茲信號送入一個揚聲器，而我們在200赫茲聽到一些額外的聲音，這將是一個意料之外的失真產物。揚聲器總是會與原始信號一起產生失真，因為完全沒有失真的揚聲器或低音炮在現實生活中并不存在。工程師們也并不會去挑戰建造完美的、毫無失真的揚聲器，而是努力使失真水平低到無法在預定的源信號上聽到，所以越低越好。
我們在低音炮上進行的一項基于FFT的測試，在出現嚴重失真之前查看其動態范圍，該測試被稱為 "ANSI/CEA-2010-A供電式低音炮的標準測量方法"，但為了簡潔起見，我們將直接稱之為CEA-2010。CEA-2010是對爆破輸出的測試;它測量低音炮如何處理以特定頻率為中心的短暫的輸出時刻，或者，更具體地說，CEA-2010考察在特定驅動水平下對特定頻率產生多少失真。只要頻率不是太低，大多數低音炮可以在足夠低的驅動水平上管理相當干凈、相對不是很失真的輸出。在更高的輸出水平上，隨著低音炮在機械和電子方面的運作，失真會急劇增加。CEA-2010是一個關于合格/不合格的測試，因此如果失真產品相對于基音(基音是源測試音的頻率)超過了一定的水平，那么低音炮就不能通過測試。CEA-2010測試中的記錄測量值是指，在低音炮遇到如此多的失真以至于故障之前，或者在它根本無法獲得更大的音量之前，它可以管理多少輸出。
讓我們來看看一個沒有失真的CEA-2010突發音的FFT，頻率為25Hz。
上圖中的綠色曲線是突發音的頻譜形狀，這張圖只是顯示了突發音信號本身的FFT，它并不是現實中任何低音炮所產生的東西。你可能會注意到的一點是，大部分的聲學能量似乎都集中在25赫茲左右;這就是我們通常稱之為 "基頻"的東西，也是這個特定測試音的主要頻率。在基波周圍有一些小的峰值，這是因為這個音是一個非常規的突發音，所以雖然波形的頻率主要是25赫茲，但波形的爆發形狀確實稍微有些分散，影響了音調的頻譜構成。還有一點需要注意的是，如果你看一下涉及測試音曲線頂部的紅色階梯線，這顯示了失真的閾值;如果任何失真產品由于具有較高的振幅水平而超過了這些線，那么該低音炮就不能通過測試。現在讓我們來看看真實測試中25Hz CEA-2010音調的FFT。
從我們的真實測量圖中可以看出，在更高的頻率上有比純突發音信號的FFT中看到的更多的聲能。這個測試是在現實世界的條件下進行的，所以其中一些額外的噪音是來自環境，如風和遠處的交通噪音。然而，與直接從炮本身測得的聲壓相比，環境噪音通常是很微弱的，因為我們試圖在低噪音條件下進行測量。有時，突然出現的環境噪聲，如低空飛行的噴氣機，會污染錄音，這些測量結果被丟棄。那些在測試音信號的FFT中看不到的額外噪音，大部分都是來自低音炮的失真。這個特殊的測量表明，雖然這個低音炮沒有超過CEA-2010測試的失真閾值，但它仍然表現出一些明顯的非線性。然而，在基音和次高失真成分之間仍有近20dB的差距，因此基音的振幅仍是次高失真成分的近10倍。很有可能的是，即使在這張圖上看到了那么多的失真，它仍然是完全聽不見的。
如果仔細研究上述圖表，觀眾會注意到，與基音相比，主要的失真成分有一定的頻率規律性。基音以25赫茲為中心，但主要失真成分以50赫茲、75赫茲、100赫茲為中心，依此類推。主要的失真成分是基波的倍數。這些是 "諧波"，所以這種類型的失真被稱為 "諧波失真"。諧波失真與驅動電平的關系以及失真的偶數/偶數特性都可以作為失真來源的指標。它們也可以作為失真可能的可聽性的指標。
CEA-2010測試
希望讀者現在能理解FFT圖的性質，以及這些突發音測試測量結果是如何顯示的。現在讓我們來談一談CEA-2010測試通常是如何進行的，以及傳統上顯示的結果的意義。CEA-2010測試通常是通過從某個額定驅動電平開始運行，然后提高電平，直到低音炮被推得太猛，超過失真閾值，或者直到它不能再大了。如果低音炮的輸出被推過了任何一個失真閾值，那么測量結果就是它在達到失真閾值之前的最高驅動電平的記錄SPL(我們聽到的響度的聲壓級)。如果分頻器不能再高了，但沒有超過任何失真閾值，則使用其最響亮的通過測量的SPL。所以CEA-2010的測量基本上是每個頻率的單一數字，即SPL記錄。一些低音炮評論人會注意到通過CEA-2010測量的失真量，以及該數字是失真限制還是輸出限制，但最終的測量結果仍然只能告訴我們一點關于低音炮在其性能包絡中的某一點上的表現。
CEA-2010只告訴我們低音炮在其性能的一個極端的表現。不可否認的是，知道在什么情況下會出現這種情況是很重要的，但是大多數人通常不會把他們的低音炮開到極限。絕大多數低音炮的使用都是在最大輸出水平以下或在主要失真輸出水平以下。那么，在低于極限值的水平上，低音炮是如何表現的呢?這就是我們的爆裂測量圖的瀑布圖所顯示的：在其性能包絡范圍內，低音炮在標稱到高電平下的聲音能有多干凈，以及標志其聲音的失真性質。
CEA-2010的FFT圖的瀑布圖顯示了從普通到高驅動水平的炮的頻譜行為，而不僅僅是最大輸出。它們是通過測量突發音的輸出，從某個沒有挑戰的額定電平開始，每次提高一個dB。因此，我們在一個較低的水平上開始測試，記錄一個測量值，將水平提高一個分貝，記錄另一個測量值，如此反復。然后，我們將所有的FFT圖表測量結果分層為瀑布圖，從低驅動水平到高驅動水平，這樣我們可以看到什么樣的失真表現，以及在什么電平上失真開始變得更頻繁。
讓我們從一個單獨的測試音信號的記錄開始檢查這些圖，這樣我們可以看到在一個完美的世界里它是什么樣子。
這是對信號本身的FFT圖的簡單分層，從低電平到高電平。你可以從之前CEA-2010信號的FFT圖中認出這個形狀。當然，這種行為在現實世界中是不存在的，但這仍然可以作為一個有用的對比點。現在讓我們看看一個真實的案例，為了清晰起見，我們加了一些標簽。
就像我們前面看的真實的FFT圖一樣，我們看到測試信號之外的聲學能量要多得多，特別是在這個測試的較高輸出水平上。我們可以看到60赫茲左右的失真大峰值，這是本次測試中20赫茲的基本測試音的三次諧波。我們還看到，在三次諧波之上的其他失真急劇增加，看起來像高階諧波。4次、5次、6次，等等。不應忽視的是直到最高驅動水平的表現;是的，在接近該低音炮輸出的最大極限時，有非常大量的失真，但如果我們看一下僅比峰值輸出水平低5dB左右的測量結果，我們可以看到，相對于基波，失真數量急劇下降。只要這個低音炮沒有被開到極限，它的聲音應該都不錯。
讓我們從一個稍微不同的角度來看看另一個圖。
上面的圖顯示，這個低音炮不可能被推到產生幾乎與前一個圖一樣多的失真。這是一個更干凈、更乖巧的低音炮，即使在其最高驅動水平下，失真也可能聽不到。這里有幾件事需要觀察：在其中一個FFT "切片 "中，我們可以看到在通常的失真脊線之外有比其他更多的波紋。這可能是由于一些瞬時的環境噪聲造成的。我們還看到在測試音基的左邊有很多活動，基本上是一堆隨機的活動。這些東西都應該被忽略，因為它似乎是隨機出現的噪音。它出現在所有的測量中，說實話，我不知道它到底是由什么引起的。不過它是聽不見的，也不是CEA-2010測試的內容，因為它位于基本測試音以下。在有人認為它出現倒相孔噪聲之前，它也出現在密閉炮的測量中。它不是環境噪聲，因為它總是以幾乎相同的數量出現在基音之下，無論基音測試頻率是多少，所以如果它不是由低音炮產生的，它也會出現在測試頻率之上，但它從未出現過。這是我們如今還不清楚的一個大謎團。
希望對突發音測量的瀑布圖的解釋，能幫助那些在理解這些圖表時遇到困難的人，能更好的弄清這些圖表的含義。為了重申在這些圖表中要尋找的質量，基本測試音以外的聲學活動越少越好，這通常是這些圖表中最大的 "峰脊"。諧波失真成分總是與基本測試音的輸出一起顯示出來，所以應該尋找的是在什么驅動水平上的失真量。如果失真量只在最高的驅動水平上出現，那么在那之前，失真將不是一個大的因素。如果失真量在所有的驅動水平上都有穩定的數量，那么需要看的是基音和失真水平之間的差異。基波和次高諧波失真成分之間的水平相差20分貝，這沒什么可擔心的，但10分貝的差異可能是可以聽到的。即使如此，在解釋這些圖表中顯示的測量行為時，更多的描述是有用的。Audioholics的評測總是在解釋這些瀑布圖時提供一些描述，所以即使讀者沒有抓住這些圖表中涉及的所有細微差別和錯綜復雜的信息，評測也會提供一些對這些信息的分析和理解。
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