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[设备评价] 【测评】揭秘线阵列音箱Voice-AcousticIkarray-8的幕后故事! ...

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发表于 2020-3-1 23:25:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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对于大多数简单的工程,比如乐队或租赁公司到达了一个演艺厅、庆典等活动时,需要快速完成线阵搭建。这种情况更多适用“固定-角度”的阵列,阵列中各单元被优化为某一角度。


Voice-Acoustic全新推出双8寸线阵列音箱 Ikarray-8其概念为“即插即用线阵列”:即插即用意味着估算出的纵向覆盖和距离配置到系统。一个阵列包含最多4只全频,可覆盖纵向15°到60°。这意味着不可以设置全频间的弯曲角度,但可通过选择5°或15°不同角度的全频来更改纵向覆盖角。


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Ikarray-8最多4只为一组,组成一个阵列


通常厂家的一些软件,或者熟知的EASEFocus,将被用于决定阵列的配置和各单位的弯曲角度。这些软件都可以输出阵列的角度设置、吊点、重心、机械应力等信息。有些程序更先进,也能计算合适的EQ设置。如果弯曲角度需要电子波束成形,那么滤波器也要被计算(通常为FIR-滤波器)。输入数据需要被覆盖的交叠区和地面的信息。像Ease Focus,Array-Calc,Display或Soundvision提供了较宽的适用范围并且允许你设计预测项像体育场或音乐节这些复杂的现场。

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Ikarray-8没有前隔栅,左侧是8”带有短号筒的驱动器,右侧是高音系统,四个驱动器使用了波导式号筒界面,100度横向开角。Ikarray-8中包含两个8”低音,产于意大利制造商。

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使用优质零件的被动分频器


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阻抗曲线 15度Ikarray-8全频。绿色为被动分频下的整体系统。独立通道LF(红)和HF(蓝)为单元原始的未经分频。调谐频率大约是80Hz.标称阻抗是4欧。最小阻抗在230Hz为2.9欧。

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进一步观察,一只Ikarray-8由两只线阵音箱合并到一个箱体中,有四种独立成角度的箱体,使用了从5°到15°的波导器和压缩驱动器。这样的优势是预定义的各音箱间的弯角是小的并且双声源效应会非常小。


一只或两只Ikarray-8可以装到一个三角架上,最大4只音箱时需要吊挂。它们也可以使用2合1吊杆连接器,连接器可以安装于线阵的顶部或底部,仅需两个固定点。在三脚架上,转换器的支点位于重心下方。不会有倾斜的情况出现。Truss连接器可以安装于吊杆。连接器上的套筒可以精确调节纵向角度。

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图左:15°和5°音箱的LF和HF未经分频电路下的独立测试。两个低音非常相近。5°的高音在高频有大约3dB提升。

图右用于LF(红)和HF(蓝)的被动分频器的滤波函数,5°和15°音箱的分频完全相同。


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低音的构成由一个大尺寸钕磁,铸模铝盆架,聚酰亚胺音圈和当前音箱技术较先进的开孔式弹簧板喇叭供应商指定使用2小时AES测试,功率承受为300W。低音的防水纸盆安装短的横向号角以增加灵敏度并塑形为期望的100度指向。倒相孔位于号筒旁边,是一条贯穿顶部到底部的狭缝。


另外一侧是4个1”号筒驱动器紧密毗邻的纵列。这些驱动器由成立于1989的欧洲单元制造商制造,安装了独立定制的波导器,使驱动器圆形开孔通过纵向狭缝传输线声源。Voice-Acoustic设计师Henry Dahmen信任他们高清晰度的高频。


从侧面观察Ikarray-8,5°和15°曲线的“2合1”概念很容易被发现。另一特点是精致的吊挂五金件完全融合于箱体且与箱体角度一致,仅在把手处可见。


因此箱体总是紧密的组合为阵列,前后都没有缝隙。这样吊挂件也隐藏了。Fig.1显示了一些4只箱体的不同吊挂范例。4箱体阵列时,通常3个或2个5°音箱在顶部,下面衔接15°音箱。这样上方的线阵有更高的能量密度也可以投射到更远处的听音区。底部阵列更宽的开角衰减观众区更近的区域的能量密度。

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Ikarray-8的设计是一个两分频系统,通过内部被动滤波器进行分频。低音是内嵌的以达到两个通道声学中心的匹配,这样就避免了过度复杂的被动全通滤波器的应用。两个组件和驱动器的被动分频点完全相同。系统使用NL4接口传输信号,并设有一个Link输出。接口路由上喷涂的有输入输出提示:Input pins 2连接到输出pins 1.这样两个Ikarray-8可被连接到两个独立的系统功放通道,使用4芯缆。

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图左:两只Ikarray-8在无控制器状态下,带灵敏度的频响曲线如图。在4Ω系统中,1W/1m 灵敏度低3db

图右控制器对15°版本(红线)和5°版本(蓝线)的作用。下方线表示对线性内耦合效应的修正。


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5°版本(左)和15°版本(右)侧视图


对于测试让我们回到Fig2的阻抗曲线,它显示了未经过被动滤波的15°版本的LF和HF驱动器的阻抗曲线,以及音箱整体的阻抗曲线(绿)。两个8欧低音并联形成了一个4欧单元,4个8欧高音进行串并联形成一个8欧单元。最小阻抗在230Hz是2.9欧。这没有完全遵循最小阻抗应该是3.2的标准。但是不必担心,因为使用了系统-功放。图中的另一个信息是80Hz为调谐频率。这使Ikarray-8只能工作于合适的范围,语音,人声,声学乐器等。更强的低音需要超低的补充。


阻抗旁边是分频滤波未介入的高低频的纯频率响应,15°和5°音箱的低频几乎是相同的,150Hz以下的小差别是微小的箱体容积差异造成的。


2kHz有一个急剧的抵消,这是由于安装低音用的腔室造成的,这个腔室可以使低音部分耦合为较好的线声源。然而这个抵消是在工作频率之外。1,5kHz下方,短号筒表现出了非常好的结果。两个8”低音的灵敏度从100Hz的97dB提升到了108dB。仅在900Hz有一个小凹谷。然而当和高音叠加后这个凹谷会被补偿。高频单元在较宽范围内灵敏度都超过110dB,并为线阵列提供良好的条件,即提升了高频,通过增加阵列的长度以补偿仅低频具有的耦合特性。

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被动滤波器的分频点刚好高于1kHz。一个阻抗修正会被用于高音阻抗和分频相互干涉引起的共振峰。滤波器斜率是18 dB/oct。除了主要的高通和低通滤波器函数,还有一些小波动,尤其在低频这边,也是扬声器阻抗和被动滤波器相互干涉引起的。Henry Dahmen使用150V和250V膜片电容以及空心电感和实芯电感。空心电感不会产生任何饱和效果,实心电感仅使用特别小的。它们都能在高电流下良好工作并且不会产生饱和失真。

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图左带控制器的频响测试图

图右5°版本(蓝线)和15°版本(红线)的频响


Fig.5 显示了整个扬声器的交叠。高音和低音接合的非常好。5度音箱在高频处灵敏度有3dB提升,因为对比15度音箱它指向性更窄(能量密度)。

 

电子

两台功放/控制器用于Ikarray-8的处理。它可以是一台HDSP-type系统功放,或一个有源超低,内部具有完全相同的放大器和控制模块。一种可能的组合是搭配一只Paveosub-118P。有源版本提供了一个3通道放大器模块,带有一个强大的1580W/8欧(2400W/4欧)通道用于超低自身,其它两个800W/4欧通道可用于外接。控制器提供了所需的与全频组合的预置。两个“小”通道可各自驱动一个Ikarray-8,大通道可以驱动超低自身并且可以并联一只被动超低,所有单元都是功率优化配置。


另一个选择是使用室内HDSP功放。这个设备由Voice-Acoustic生产并且装备了著名的PascalX-Pro模块。适配可用的1,2或3模块类型功放,HDSP功放有2,4和6通道版本,装备两个X-Pro模块。


HDSP-2提供了2x1.5kW/8欧。HDSP-4与之类似但提供了额外的2x450W/8欧通道。带有X-Pro的最高配置是HDSP-6,提供了额外4x450W/8欧通道。所有的功放在A模式下仅为模拟输入,D模式下有额外的AES/EBU数字输入。HDSP-6的两个3通道X-Pro模块似乎能理想匹配Ikarray-8并且能够驱动4个Ikarray-8和4个Paveosub-118。这个解决方案使用有源超低当然更紧凑且简单。但对比下,外部的HDSP功放提供了更高的灵活性,也可用于其它系统和超低,或作为库存备用。

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用于Ikarray-8的控制器预设提供用于5度和15度音箱的设置,包含所有的阵列组合和长度(查看搁架滤波器 Fig.6)。Fig.7显示控制器处理后的两种音箱。超低的分频点在100Hz靠上。滤波器设置显示了根据HenryDahmen的初调和一些细调的微小更改。7.3kHz的陷波是听测调节而不是测试的。一个单独的Ikarray-8几乎是基于轴线频率响应进行滤波器设置。这些设置是根据Henry Dahmen阵列耦合滤波器,然后根据阵列的纵向覆盖比例不同长度,会使用平均频响响应做适当调整。


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图左带控制器下的相位频响。15°和5°版本可共同运作表现完美

图右光谱图显示无不规则因素需要修整


Fig8.中的曲线经过了纵向平均,从-25度到+25度,-10度到+10度(3x5度)。结果曲线良好,便于使用无需额外设置,就像你期待的“即插即用”系统。


Fig.9显示了Fig.7对应的相位。注意这是5度和15度音箱的相对对比相位图。假设两个系统进行组合成相干线声源那么他们的相位响应应完美一致。


Ikarray-8完美满足这个需求。整体上,声学高通滤波结合电学高通滤波,它们的相位响应达到了预期。

最终我们来看下Fig.10中的频谱。共振区没有奇怪的响应。使用复杂的波导器/号筒和号筒式低音的线阵趋向展现出共振,这里无法察觉。控制器的功能也无法补救任何共振。

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图左Ikarray-8的能量辐射平面图

图右Ikarray-8 15°版本的能量辐射直面图


横向/纵向:指向

线阵的指向在横向上由单个音箱辐射角决定,纵向由整体线阵决定,比如长度和弯曲角度。大多数线阵扬声器因此设计为水平面上单维号筒。纵向上常见的方法是建立一个完美的平滑波阵面或应用一个可控的预定义连贯弯曲角度的阵列。Ikarray8指定100度水平覆盖。纵向是预定义的5度和15度音箱。箱体内部独立的波导器彼此之间都有夹角,3.75度(15度音箱)或1.25度(5度音箱)。3种组合(15°+15°,15°+5°和5°+5°)使外部波导器毗邻间为3.75°,2,34°和1.25°,平滑过渡。


让我们了解水平覆盖情况,和常规音箱没有区别。扬声器固定在一个消声室中可旋转的装置上,旋转角度为测试面内-180°到+180°。测量通常为5°步进,以使一面进行73次独立的测试。  对于非常窄的辐射系统分辨率可以增加到2°或1°。Ikarray-8的水平等压线显示在Fig.11。-6dB过渡,相对于0°轴线,表现为过渡从橘色变为黄色。


100°的标称覆盖几乎到了500Hz。由于高音和低音毗邻的布局,1kHz处有个较窄指向出现。

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一个线阵列的纵向等压线测试是必要的。有必要先进行一只音箱的测试然后再进一步测试一个线阵中的若干音箱。一个独立测试中,理想的等压线是曲线且越来越窄,最好是没有二次放大的范围。现在实际情况中Ikarray-8没有单独的音箱。因此,一次测试至少是两个高音,内部高音和高音之间的角度5°版本为1.25°,15°版本为3.75°。相应的等压线可以在Figs12和13中找到。预期的结果是典型的:标称角度是合理的且等压线显示为连续的收窄,而没有明显的不自然的边缘放大。


3个Ikarray-8/15和3个Ikarray-8/5系统的纵向等压线的测试。整体阵列的预期开角应为约45°和15°。用于此的等压线的测试在Fig14和15中,有些宽,趋向60和20度,是由相对阵列长度和测试距离造成。

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Ikarray-8  5°版本能量辐射直面图


总之,等压线在两种配置下可效仿垂直线阵。在这点上,被优化设计成固定角度的线阵的优势就显而易见,没有必要使用更大的角度范围。如果一个线阵在0°到15度毗邻音箱都工作良好,那么在某一角度固定的情况下,不可避免的妥协就不会出现。

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图左:3只Ikarray-8  15°版本的能量辐射直面图

图右3只Ikarray-8  5°版本的能量辐射直面图


仔细查看1kHz以下,很难认出3x5°的阵列,3x15°可被观察到,对比高频的角度有些收紧。这个中低射线的基础原理是由独立的音源在低频部分重叠的增加而导致,它们之间不再细分角度,而是像一个大声源,根据长度。这个影响可以添加电子波束成形来避免,比如受DPS控制的线阵。然而,Ikarray-8的最大长度只有四组音箱,在实际应用中中低的射线效应没有产生。


最大声压级:能有多响?

在我们的测试报告中,我们用两种方法评定最大声压级,以接近最实际的扩声应用下的情况。首先,我们使用185ms正弦骤发信号。电平增长到某一失真总量,通常为3%或10%。测试声压级为测试时长内的平均声压级,记录为测试数据。测试频率范围精度为1/12倍频程。Fig16和17显示了用于Ikarray-8 15°和5°版本的测试,Fig16是单只下的,Fig17是3只组成的阵列下的。频率范围显示音箱整体特性和一致性,是否某个点有突出或弱的点。Ikarray-8表现的较好。

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图左:单只Ikarray-8在10%失真下的最大声压级如图。红线为15°版本,蓝线为5°版本

图右三只5°Ikarray-8在10%失真下的最大声压级如图


第二个最大电平的测试方法是复音测试,捕捉整个谐波失真(THD)和互调失真(IMD),统称为整体失真(TD)。复音信号的基础组成由60个带有随机相位的正弦信号组成,频谱加权也可被调节。测试如图18和19,平均音乐信号(绿色曲线)加权被选择。合称信号的峰值因数,用于描述峰值和RMS值的比,是典型的12dB.


类似的,声学方面,有声压级为平均电平Leq,即时间周期内,连续声压等效能量。有峰值电平Lpk。值得注意的是对于声学测试平均测试Leq用于评价扬声器系统的最大电平。对于这个测试下产生的失真数据,激励信号被添加在一起,即添加了谐波失真和互调失真。这种测试方法,电平增加直到总失真成风(TD)达到10%。这些条件下,单独的Ikarray-8 15°系统,根据EIA-426B的音乐频谱,达到137dB峰值电平,在距离1M处,自由场下。平均电平是124dB。数据手册给出了131dB和137dB的值,参考了6dB峰值因数的信号。5°版本的值会多1dB。


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在一个3只Ikarray-8 15°组成的阵列中增益显著提升。结果为132dB Leq和144dBLpk,是这套系统有资格适配更大型的应用。自由场下40米可以达到良好的100 dB Leq。由于现场中多于12dB的动态余量是需要的,这个值有些被高估。然而它展现了Ikarray-8系统良好的潜力。

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VoiceAcoustic也提供Ikarray-8完整配置方案,适用基础,标准和大型版本。基础版包括两个全频,两个超低和一个3通道功放以及各种附件。立体声应用中,基础版中的两个超低为单声道合并超低。标准版的数量是基础版的一倍,4个全频,四个超低和一个6通道功放。附件也加倍。最大系统版包含8个全频和8个超低,两台6通道功放。所有的版本都可使用主动有源Paveosub超低来代替独立的功放。有源版的价格和独立功放版仅有一点差别。


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结论

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Voice-Acoustic的“即插即用线阵”Ikarray-8是紧凑线阵市场的新秀。如果你在展会中观察,你将发现流行的8”线阵列型号有非常广的选择范围,已经变成了音响公司普遍的工具。90%的应用几乎是相对小型的30m距离的场地。


这正是吻合Ikarray-8的设计。两个固定角度的“二合一”理念意味着最大4只组合的系统可以良好覆盖多数任务。在部分场景中阵列的组合可被预估,而无需软件的使用。2点吊挂使装卸安全快捷。从声学角度来看,这套系统5°或15°的固定角度,定制箱壳和波导也提供了一些优势,无需因大角度范围产生构造上的妥协。相关的系统功率放大器或有源超低,配合预设置和明了的接线,也提供了期望的即插即用的感觉,不仅操作简单,也提供了高度的操作可靠性。Ikarray-8 在实验室测试中也展现了它的技术性能。高声压级,低失真可控性良好的角度控制说明了这套系统的优势。在工艺和附件方面,Voice Acoustic在一段时间中已处于较高水平,所以所有的需求都可以满足。

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