汽车音响改装知识之车内喇叭指向细研究

　　在国内常见的汽车音响改装中，仪表台上的高音、前门中低音的安装方法可谓“各师各法”。比如高音有原装位、A柱倒模、固定支架如“铝苹果”等，中低音“花式”更多，除了原装位，还有加木垫圈、做造型，甚至将前门下半部的塑料门板废掉，用中密度板或者玻璃钢做一个完整的箱体。至于那些在喇叭边上加灯光、在喇叭罩上做各种装饰的，这里就略过不谈了。一些有一定改装实力或“自认有一定实力”的改装店，还会跟客人说，A柱装高音的时候，不是“随随便便”挖个洞把高音塞进去的，而是左边高音要指向右边B柱，右边高音要指向左边耳朵。而门板中低音一定要做出来，斜向上对着耳朵，这样做了之后声场定位就会好很多……

　　很多玩汽车音响的朋友一上我的车，都会马上“咦”出声来。因为我的装法、定位与上述完全不同——高音我尽量直对两只耳朵，而中低音反而没有一点指向，甚至只是在原装位用了木垫圈，而且没有装出来。再一听，又会发觉我的声音与很多汽车音响声音完全不同——平衡、不刺耳、中频密度高、高频泛音丰富完整、有清晰的声场定位。这里到底是什么原因呢？其实在此篇文章之前，我也并没有系统的对喇叭指向对声音的影响有过太多的研究，只是凭着耳朵听觉去调试，发觉我这样的喇叭安装方式对于主动分频来说可能是最好的。前段时间帮某台车调音时，他的车上中低音做了对耳朵的指向，调试过程中我总觉得中频有一段异常凸起，而且会令到声音分成明显的上下两截，使得人声定位飘忽。几经思考初步找到原因后，在主机上做了一些修正，才把这个问题稍微的掩盖住了。经此一役，我就开始四处找资料，并结合以前分析车内声场问题的思路，得出了一些结论。不敢独享，特写出来抛砖引玉：
 

　　分析之前，首先还是用我在管理学上学到的一句说话：“严格假定，得出结论；放宽条件，逼近现实”。我们假设这台车的喇叭频响平直，采用主动分频模式安装，不考虑车内喇叭之间由于角度不同而存在的相位差，喇叭箱体的衍射现象也忽略，还假设喇叭的电平已经调节好……总之，这是一部从一般意义上来说可以“交货”的车。然后，由于很多思路尚在整理之中，可能行文的逻辑没有平日看的文章那么“完整”，所以希望大家也采取一种开放性的态度去一起研究。

　　一、理论及数据铺垫

    1、在我的帖子《一次暂时毁誉参半但我会一直坚持的调音实践（理论篇）》中，有如下理论：

“   室内的声音可以分为三类，一是直达声，它反应声源的信息，对声像定位也有决定性意义；二是初期反射声，它比直达声滞后但有清晰的方向，所以它和直达声的时差能让我们感知空间的大小；三是后期反射声（也叫混响声），它通常决定了声音的音色。”

“混响声的特点：一是由于混响声是从非常多的不同方向和路径到达听音者，因此各个反射声在到达时间上反而非常靠近，听到的是一种“密集的反射声”；二是混响声能使不同乐器的声音融合，使听音者听到相互融合的所有乐器的声音。三是混响声的声压级不随听音者位置变化（实际车上由于座椅遮挡，这个比较难实现）。四是在某密闭空间中，声源到听音者的距离达到一个具体数值时，混响声的声压就超过了直达声！此时形成的声场，我们称之为“混响声场”。”
 

　　2、在CarCAV2011年年刊的《关于声场结像的闲言碎语》一文中，作者曾阐述了这样一个理论：

“掩蔽效应：
    当我们同时听到两个或两个以上的声音的时候，对其中一个声音的感觉会因为其他声音的存在而受到干扰。这种因为另外一个声音的存在，使得这一个声音的判断要求提高了，就是掩蔽效应。”

“一般来说：低频有时能有效的掩蔽高频声，但高频对低频的掩蔽作用不大。总体上，中高频和中高频之间的掩蔽效应的影响最大。”
 

     3、请看以下两幅频响图：图一是一款顶级家用25mm球顶高音的正轴响应（on-axis response）和离轴响应（off-axis response）图，图中的黑线表示正轴响应，绿线表示15度离轴，红线表示30度离轴。图二的单元，则是一款顶级家用6.5寸中低音。为什么要用到家用单元做例子呢？原因有二：一是我尚未找到汽车喇叭有如此详细、清晰的图示和参数标注；二是用顶级单元，更有利于说明问题（车用单元敢说比这个单元正轴频响好的不多吧？）

（图一：25mm球顶高音频响图）

 

（图二：6.5寸中低音频响图）

　　由图一可以知道，当高音喇叭偏转30度时，10kHz处已经衰减10dB，越往高越惨不忍睹；由图二可以知道，当中低音喇叭偏转30度时，2kHz处已经衰减10dB，4kHz之后由于不属于中低音的常态工作频率，可以忽略。

　　二、推导以及得出结论的过程

　　1、对于高音头而言，其安装位置附近有着大面积的玻璃；我们知道玻璃的吸声系数在4kHz时为0.04，2kHz时为0.07，就是说，高频的初期反射声非常多，且能量极强！而对于要在车内重现混响声场来说，这样的初期反射声是一定要控制的。除了“ohno氏纸巾遮盖大法”之外，还有一个方法，那就是增加直达声的比例！这样做的好处是显而易见的：一是直达声的能量增强，提高了声音的清晰度；二是10kHz以上的泛音更完整，使女高音、小提琴、钹等乐器的更“像真”。而不好的地方，就是由于左边高音比右边高音离人更近，所以声音更加“压边”，一定要用到时间延时去校正；
 

　　2、对于中低音而言，其安装位置附近没有玻璃，但处于脚部位置，那个空腔和车内空间的关系是“小房间与大房间”的关系，声音从小房间进入大房间，衰减速率较慢的频率在声场中占主导地位，加上车内驻波，所以中低音喇叭做指向耳朵，可以一定程度上提高声音的清晰度。但是，由于“掩蔽效应”，中低音喇叭较强的指向性，会使得中低音的中频会时不时掩蔽了高音的中频，从而令到实际听到的声音，出现一会儿由中低音喇叭主导，（比如2kHz附近），一会儿由高音主导（比如3kHz附近），而不是两者发生良好的“媾和”反应所形成的一把声音！导致的结果有三个：一是声音刺耳（通常刺耳的声音都是由中低音喇叭的中高频发出的），二是人声会“分阶梯”，女高音最高，在仪表台上面，男低音最低，在裤管；或者女高音比较远，男低音比较近……三是整体声场会严重下移，或者出现“斜插水式声场”，记得以前曾经看过一个图示，汽车音响的声场是由近及远，由高及低的；作者说这才是汽车音响应有的声场，真是赖屎还嫌别人不知道，特意脱掉裤子给人看。
 

　　3、由以上推导，我们是否可以得出一个通行的结论：“高音喇叭应该尽量指着耳朵安装，而中低音喇叭应该尽量不指着耳朵安装”呢？答案显然是否定的，因为这是一个将其他因素都统统排除在外时得到的结论。比如说，如果高音不是球顶的而是带式的，小号角的，或者360度的，那结论就明显不对了；又比如说，我自己安装的是思普喇叭，其特点一是高音频响相对平直，二是中低音的中高频部分有特意的加强，所以一旦中低音用指向性安装，声音反而会容易刺耳；如果换用其他品牌的中低音喇叭，可能这个现象就不那么容易出现。再比如说，我们刚才分析的时候，是忽略中低音喇叭后部和车门钢板之间的距离的。而实际上这个距离无法忽略，指向安装方式其喇叭后部空间显然更足，其低频气流不是垂直打向门板，也减弱了车门共振，这一点点的角度差，就足以使得车门的低频量感得到改善，对于不想加装低音炮的车主而言，这种感觉显然比人声指向更容易察觉到。因此，具体采用怎样的指向，的确需要再进行细致深入的分类研究。
 

　　4、还有一个最重要的因素，就是喇叭采用主动抑或被动分频方式。虽然我极力提倡、推荐在车内使用主动分频+时间校正+EQ的“组合拳”，但目前的主流毕竟还是被动分频。所以我将其单独拿出来讨论。对于被动分频而言，分频器实质上是能量的分配，这个分频器的参数在实验室中是如何取得的呢？以我曾经调试被动的分频器的经历而言，其是采用单声道、两喇叭在一个箱子里同时正对人耳、并且距离远远大于车内距离时进行调试的。而到了车内，由于角度的偏转、喇叭距离的拉开、人和喇叭距离的靠近……一系列的因素，使得事情变得复杂了。而这也是为什么店家在实际安装时会明显发觉高音指向差一点点，声音偏差很大的真正原因——分配给喇叭的能量已经定死了，那剩下的影响参数就只能是距离和角度嘛！那么，店家找定位的方式，就类似于在无穷多种指向组合的大海中打捞出一根刚好使得声音和声场都没有大的衔接问题的针……其概率大概和双色球的特等奖差不多。或者，有玩家会想到将喇叭安装好“正确”的位置后，再细调被动的分频器，只是这样，与玩主动分频又有神马质的区别呢？

　　三、再次需要申明，本文只是我一个阶段以来思考的总结，目前远未成熟；如有觉得不同意之处，请大家热情讨论！本文的完成，汽车音响玩家国度论坛上小小吉、半支烟、tonychueng、磁石等网友都提供了很大的帮助，特此致谢！