[资讯]汽车音响改装，喇叭安装的分析和建议-《指向篇》

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本文转载自：《车新活》网站    作者：磁石之南极

汽车音响改装的过程中，高音的定位、指向和倒模，很多人都知道有很大的作用，但是这到底是什么原因和到底有多大的影响呢？

一直想写一篇文章简单解释一下这个问题，但是每当我下手写的时候，就有一大堆困难挡在我面前，要怎么样简单的去解释这个复杂的问题呢？这需要到解释不少专业的知识，对于广大的车友，不具备这些专业的知识，这样的情况下，我就需要制作不少图片去解释。

万事开头难，不过既然决定要写，我将尽力把这个帖子写好，尽可能用简单的方法去把这个问题解释一下。让广大的车友能够比较容易的理解这个问题。

图片：1.jpg

喇叭安装位置及倒模

汽车音响改装，更换喇叭是最常见的项目，有些人只能接受原装位安装的，这里就不作介绍。这里说一下倒模方式的安装，什么是倒模方式的安装呢？就是通过各种方式把喇叭安装到非原装位置，或者在原装位置上，但改变了喇叭原来的安装方式的喇叭安装方式。
（这里只讲述喇叭的安装位置和指向，不讲述门板喇叭安装工艺和其他相关的处理方法。）

高音的安装位置，一般有：
1、A柱倒模固定
2、A柱铝苹果固定
3、仪表台上固定
4、玻璃三角位倒模
5、踢脚位倒模（国内比较少）

中低喇叭的安装，一般有：
1、原装位加木圈安装
2、把喇叭露门皮饰板安装
3、带指向安装

这么多的安装方式，难道是为了好看？这些安装带来了什么的影响呢？
后面再作分析说明。

图片：2.jpg

这里写的是《指向篇》

我们先了解一些要明白的基本原理。

双耳效应
定义：
当声源(包括复杂的集群信号)偏向左耳或右耳，即偏离两耳正前方的中轴线时，声源到达左、右耳的距离存在差异，这将导致到达两耳的声音在声级、时间、相位上存在着差异。

这种微小差异被人耳的听觉所感知，传导给大脑并与存贮在大脑里已有的听觉经验进行比较、分析，得出声音方位的判别，这就是双耳效应。

简单点说就是由于我们有2个耳朵，声音到达耳朵的情况不一样，由于这个双耳效应，我们能判断出声音的发生方位。解释了我们为什么能听声辩位的能力。

下面用几个图简单说明一下实际情况下双耳效应是怎么体现出来的。

图片：3.jpg

图中的红色圆圈是发生点，左边的图上下均在正对着人的中轴线上，所以聆听他者听到的发声点，上面的是正前方，下面的是正后方。
如果发声点在人的前方左边，由于左耳到发生点的距离比右耳近，所以聆听者判断声音来自左前方；反之相反。
如果发声点在人的后方左边，由于左耳到发生点的距离比右耳近，所以聆听者判断声音来自左后方；反之相反。


图解双耳效应：

再用我们最常见的方式解释一下：

在不考虑其他因素的情况下，一对音箱分别放置在聆听者前方的左右两边，播放一个单独人声中间位置录音的声音。

图片：4.jpg

中间的图，左右两个音箱与聆听者距离一致，均为864毫米，聆听者在两个音箱的中轴线上，两个音箱发出来的声音结像在聆听者的正前方。

右边的图，左右两个音箱位置不变，聆听者往左移动后，距离左边音箱779毫米，距离右边音箱1011毫米。由于左边音箱距离聆听者比较近，聆听者判断声音再靠左边的音箱发出，或者声音偏左。如果是右边距离近，聆听者判断相反。

左边的图，左右两个音箱与聆听者距离一致，均为864毫米，聆听者在两个音箱的中轴线上，左边音箱播放音量为90db，右边音箱为85db，根据音量大小的差距，聆听者判断声音再靠左边的音箱发出，或者声音偏左。左边声音比右边声音越大，声音结像由正前方往左边音箱移动。如果右边音响音量大，聆听者判断相反。

除了这些直观的现象，让我们感受到声音的方位，还有声音到达双耳的音色差、相位差，这些都可以让我们判断声音的位置。


双耳效应在车上的简单说明：

为什么要解释这个双耳效应呢？是为了回到车上继续说明情况。

不考虑有中置喇叭的系统，在车上有以下情况：
1、由于左侧喇叭距离左边的驾驶位比较近，所以驾驶位的聆听者认为声音是在左侧为主，结像在左边。
2、由于右侧喇叭距离左边的副驾驶位比较近，所以副驾驶位的聆听者认为声音是在右侧为主，结像在右边。

这就是为什么被动系统声音结像会偏向于近喇叭一侧的原因。

在安装位置不能改变的情况下，怎么能让聆听者听到声音定位往右边移动呢？
根据双耳效应，主要有3个方法：
方法1：改变喇叭跟聆听者的距离，但是前提是喇叭安装的位置有限，无论怎么移动，都是左侧距离左侧的聆听者较近，右侧距离右侧的聆听者较近，所以这个方法行不通。

方法2：改变左右喇叭的音量大小，车上主机一般都有Balance（BAL）左右平衡的功能。通过这个功能，可以把左声道或者右声道的声音衰减，从而达到移动声音结像的效果。比如把Balance调到R那边比较多，意思就是衰减了左侧喇叭的声音，使得右侧喇叭相对左侧声音大些，让聆听者认为声音往右侧移动了。

方法3：改变喇叭发声的先后时间，这就是延时功能。延时功能的作用是，让靠近聆听者的喇叭发声时间延长时间（慢一点出声），从而让聆听者觉得声音定位改变了。
这里需要解释一下，声音的一个特性，就是声波传播速度。声音在空气中传播速度是约 340m/s，在这样的情况下，只要我们让左侧喇叭发声的时间比右侧慢一点，达到与右侧喇叭同时到达耳朵的时间。聆听者就会认为声音发声点在两个发生点的中间，而不是在靠近喇叭的一侧。
这就是为什么带延时功能的主机能把声音定位调整到想要的位置的原因。

方法2和方法3，都能让聆听者觉得声音定位发生改变了，但是方法2是利用衰减一侧的声音达到改变声音定位的，这种方法对声音影响很大，减少了声音的细节，改变了左右耳朵的声压平衡，所以，方法3比方法2更有优势。

是不是声音定位在合适的位置，声音结像就会好呢？答案是否定了，这里只解决了声音发声位置的问题，结像的情况，还跟另一个重要的因素有关，这个因素就是频响。如果左耳和右耳的频响严重不对称，声音只能大概感受到在某个位置发声，但是不能形成良好的结像以及很好的分离度。


介绍离轴响应特性：

要解释结像这个问题，要解释几个词语。

声音是通过振动产生的，用赫兹HZ为单位表示。
我们人耳能听到的声音是20hz-20khz。20hz是低频，20khz是高频。
频响也称频响曲线，声音从机器到喇叭重放出来的声音，用一组曲线表示出来，用来反映声音还原的情况。“完美”的情况下，重放出来的声音的频响曲线应该是越平直越好的。

相信大家都有这个感觉，站在喇叭的不同位置，听到的声音感受是不一样的。比如正对着喇叭，声音清晰度会高些，越偏离喇叭正对的中轴线，声音就慢慢变得模糊。

这里就要介绍一个喇叭的特性，就是离轴响应特性。
喇叭的发声是以球状，从发生点向外扩散的。越是正对着喇叭的发生点正面（中心轴），声音越大、能量越强，随着偏离中心轴，声音会减弱，不同偏离角度下，频响情况也会根据不同喇叭有着不同的频响曲线，这样的现象就是喇叭的离轴响应特性。（非专业定义）

下图为某喇叭的球状发声模拟图。

图片：5.jpg

可以看出，中间0度的箭头就是喇叭的中轴线（在轴），这个时候的喇叭频响曲线是衰减最少的。越往旁边，偏离角度越大（离轴），喇叭的频响曲线会随着离轴角度的改变而发生变化。


下图为某喇叭的扇状发声模拟图。

图片：6.jpg

跟球状图一样，中间0度的箭头就是喇叭的中轴线（在轴），这个时候的喇叭频响曲线是衰减最少的。越往旁边，偏离角度越大（离轴），喇叭的频响曲线会随着离轴角度的改变而发生变化。


用丹拿顶级单元解说离轴响应特性：

下面以dynaudio丹拿110高音单元为例，解释一下不同角度下，喇叭频响曲线发生的变化。

图片：7.jpg

在图上有3条曲线，红色是0度在轴时候测试的频响曲线，绿色是30度离轴位置测试的频响曲线，蓝色是60度离轴位置测试的频响曲线。
1、从图上可以看到，红色曲线，在2khz-20khz的范围内，在90-94db之间保持着非常平直的曲线。即声音在有效的频响范围内各个频段响度都能保持一致，没有大波动。
2、从图上可以看到，绿色曲线，在2khz-16khz的范围内，在90-92db附近保持着非常平直的曲线。声音响度比红色相同区间低了2db左右，但是还是保持着比较平直的曲线，但是在16khz开始，声音开始迅速衰减，到了20khz的位置，声音已经下降至83db左右，下降了9db之多。
3、从图上可以看到，蓝色曲线，在2khz-6khz的范围内，在90db附近保持着比较平直的曲线。声音响度比绿色相同区间低了2db左右，但是在6khz开始，声音开始迅速衰减，到了20khz的位置，声音已经下降至73db左右，下降了17db之多。
4、从上面的解说得知，随着离轴角度的增大，高音的开始衰减的频率越来越低，衰减的音量越来越多，这在音乐中表现出来的效果是高频延伸不足，金属乐器失去光泽，声音变蒙。我们还可以看到离轴特性对高音上端频响的音响比较大，对高音下端频响的音响比较小，即在高音喇叭6khz一下的频段，频响曲线变化不单单在响度上变化不大，在线性波动的变化上也不明显。这点可以在日后安装定位中加以利用，提升中频。


再把dynaudio丹拿650中低音单元的离轴响应特性列举出来，方便后面的分析。

图片：8.jpg

在图上有3条曲线，红色是0度在轴时候测试的频响曲线，绿色是30度离轴位置测试的频响曲线，蓝色是60度离轴位置测试的频响曲线。

图中可以看到，这个中低音单元，在630hz一下，三种颜色的曲线变化不算很大，大概在2db左右变化，频率越往上，离轴曲线的频响差距越大。到了2.5khz之后，相差有10db以上了。到了3k左右，0度曲线和60度曲线相差达到20db。

从上面的解说得知，随着离轴角度的增大，中低频的开始衰减频率越来越低，衰减的音量越来越多，这在音乐中表现出来的效果是离轴越大中频越少，声音的凝聚力和张力减弱。

我们还可以看到离轴特性对中低单元上端频响的音响比较大，对低频的频响影响比较小，即在高音喇叭630hz一下的频段，频响曲线变化不单单在响度上变化不大，在线性波动的变化上也不明显。在630hz以上的频段，由于离轴的增大而衰减越来越大。


结合车上，解释离轴响应特性对声音的影响：

在车上，由于喇叭的安装位置受到车上环境的限制，可以选择安装喇叭的位置并不多。一般我们会把高音安装在仪表台、A柱、三角区等位置，门板上的中低单元一般安装在门板的靠近门较的角落。这样的安装位置，带来了怎么样的声音情况呢？

为了简单说明，先单独分析高音指向的情况。
以下是3种指向以及对应的离轴曲线对比，以上面介绍过的丹拿110高音为例。
线段说明：红色线是喇叭在轴0度指向，黄色线是从喇叭到耳朵的直线，黄线跟红线形成的夹角，就是喇叭到耳朵的离轴角度。
在丹拿110离轴响应曲线图上，黄色手绘线是左高音的离轴曲线，紫色手绘线是右高音的离轴曲线。
这里不考虑其他反射、衍射、散射等其他因素。

图一，高音指向在驾驶位和副驾驶位的头枕位置，左侧高音指着右侧头枕，右侧高音指着左侧头枕。

图片：9.jpg

从图上可以看到，左侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是45度，右侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是2度。

图片：10.jpg

从离轴响应曲线图上得知，左侧离轴角度在45度的时候，大概是喇叭离轴曲线30度和6度之间的位置左右，推测高音在10khz附近开始快速衰减，到20khz大概衰减12db左右。
右侧离轴角度在2度，相当于喇叭离轴曲线0度的曲线，频响曲线一直平直延伸直20khz。
这种指向下的声音，右侧清晰延伸好，空气感和细节都比较好，左侧也具有较好的高频响应，但是左侧高音在表现10khz以上的频段是，明显比右侧弱不少，这种状态下，声音听感会有左侧蒙一点，右侧清晰一点的感觉。结像情况右侧轮廓清晰，右侧稍蒙。


图二，高音指向正对后方，跟车体平行指向车尾，左侧高音指着左侧车尾灯，右侧高音指着右侧车尾灯。

图片：11.jpg

从图上可以看到，左侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是20度，右侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是60度。

图片：12.jpg

从离轴响应曲线图上得知，左侧离轴角度在20度的时候，大概是喇叭离轴曲线0度和30度之间的位置左右，推测高音在16khz附近开始慢慢衰减，到20khz大概衰减3左右。
右侧离轴角度在60度，在6khz开始，声音开始迅速衰减，到了20khz的位置，从之前的解说中得知，将下降了17db之多。
这种指向下的声音，左侧清晰延伸好，空气感和细节都比较好，具有较好的高频响应，但是右侧高音由于有着60度的离轴角度，高频在6k就开始严重衰减，高频表现明显不足，右侧蒙。声音结像集中在左侧，右侧很多高频细节缺失，声音会显得压着左侧，左右耳不平衡，听感别扭，即使加入延时，结像也是会向左侧飘的情况出现。


图三，高音指向中间后视镜附近，左侧高音指向副驾驶位玻璃窗中间位置，右侧高音指向驾驶位玻璃窗中间位置。

图片：13.jpg

从图上可以看到，左侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是60度，右侧高音的在轴红线跟黄线的离轴夹角是20度。情况与图2的情况相反。

图片：14.jpg

从离轴响应曲线图上得知，左侧离轴角度在60度，在6khz开始，声音开始迅速衰减，到了20khz的位置，从之前的解说中得知，将下降了17db之多。
右侧离轴角度在20度的时候，大概是喇叭离轴曲线0度和30度之间的位置左右，推测高音在16khz附近开始慢慢衰减，到20khz大概衰减3左右。
这种指向下的声音，右侧清晰延伸好，空气感和细节都比较好，具有较好的高频响应，但是左侧高音由于有着60度的离轴角度，高频在6k就开始严重衰减，高频表现明显不足，左侧蒙。声音由于双耳效应，定位在左侧，但是结像左侧很多高频细节缺失，声音会显得压着右侧，左右耳不平衡，听感别扭，即使加入延时，结像也是会向右侧飘的情况出现。


车上中低离轴响应情况：

以上是不同高音指向下，对声音的影响。一般系统都采用2分频系统，除了高音之外，我们还要考虑中低音的情况。那么中低音在车上是怎样的一个情况呢？



从图上看到，由于中低喇叭安装位置一般是在门板角落，指向一般是跟车子垂直，左右中低喇叭相对而安装，左侧喇叭正对着右边车门，右侧喇叭正对着左侧车门。在这样的安装位置之下，喇叭的离轴情况又是怎样呢？

图片：15.jpg

图片：16_副本.jpg

由于安装位置的特殊性，我画了2个角度的视图去表示出这个离轴角度，第一幅图是俯视图，俯视角度下，左侧喇叭的俯视离轴角度是60度，右侧喇叭的俯视离轴角度是20度。
第二幅图是侧视图，侧视图可以看出，由于安装在脚附近，还有一个往上的倾角，侧视离轴大约在45度左右。
结合这两个图，左侧喇叭的实际离轴角度大概在75度左右，右侧的离轴角度大概在45度左右。
由上面的关于丹拿650中低单元的解说中得知，这款中低喇叭在630hz以下的频率，离轴角度变化不是很大，到时由于左右两侧相差了也有30度之多的离轴角度，左侧会出现中频稍弱的情况，右侧中频能够保持比较平直的曲线。如果不加以处理，也会出现中低频负责的频段左右频响相差很多的情况。


车上安装喇叭指向的建议：

根据车上的特殊情况，我们从上面一系列的解说中得知，喇叭安装在车上由于距离和安装角度的限制，表现出来的效果已经受到很大的影响，即使这丹拿这款顶级2分频单元，如果不考虑车上这种实际情况，简单安装的话，也难以发挥出该有的声音表现，如果不合理安装更会出现难听的情况。
如果使用的不是这两款喇叭，而是其他喇叭，由于素质不一样，离轴情况可能会更差，这样就能难得到比较好的音响效果了。所以这里也从侧面说明了“安装”在汽车音响改装工程中有着非常重要的决定作用。

那么接下来，我给大家介绍一种安装的方式，这是能够相对容易得到效果方法。希望能帮到有这方面困惑的朋友。

在这个基础上配合高音喇叭的指向、分频、斜率、延时、以及EQ。可以做出比较对称的左右频响曲线，使得听感舒服自然，这样的安装能够相对容易得到比较好的音响效果。

从另一个角度看，二分频喇叭由于受制于车上安装环境，即使指向上做了适当的调整，在630hz-3khz这段中频区域，由于中低喇叭安装位置难免出现较大的离轴角度差，左右两侧的频响对称性都会受到很大的影响。三分频喇叭的使用，可以有效解决中频左右不对称的问题，使得中频清晰度提高，左右频响一致性更好，这是三分频相对于二分频在车上的绝对优势，但是由于三分频安装和调试比二分频难度更大，考虑的因素更多，所以如果没有把握能把三分频处理好的，按照上述的方法把二分频玩好，也是不错的选择。大家不必急于升级三分频的玩法，可以先把二分频的系统搞好，再尝试玩三分频的系统。

为什么能够“看”出一套汽车音响改装是否难听。

其实根据上面的内容，我们就可以很容易判断出有些车的声音情况大概是怎样。比如看高音安装的位置和指向，如果离轴角度较大，而且左右离轴角度差距较大的，这时候我们基本就可以判断这套汽车音响的声音结像不好，声音飘，离轴角度小的一侧声音清晰，离轴角度大的一侧声音偏蒙。

有了一定的经验之后，如果车友能把功放和主机设置参发出来，结合安装工艺和喇叭安装指向图，就能大概判断出声音的情况，可以给他们提出一些有效的建议。这些都是这几年来我总结的一些经验，利用这些经验在网上，我帮助了不少车友解决了一些问题。

写出这篇文章的另一个目的在于，使得有志于把汽车音响搞好的车友或者店家朋友，都可以结合自己在玩汽车音响中的实际经验，了解和吸收这个帖子中我给出的一些看法和方法，让大家共同进步，把汽车音响系统搞得更好，不花钱去改变器材，而是改变一下安装的思路，把汽车音响器材的效果发挥得更好，共同寻找更好的声音。


有关专业术语解释

双耳效应概述：
如果声音来自听音者的正前方，此时由于声源到左、右耳的距离相等，从而声波到达左、右耳的时间差（相位差）、音色差为零，此时感受出声音来自听音者的正前方，而不是偏向某 一侧。声音强弱不同时，可感受出声源与听音者之间的距离。

1、声音到达两耳的时间差
由于左右两耳之间有一定的距离，因此，除了来自前方和正后方的声音之外，由其他方向传来的声音到达两耳的时间就有先后，从而造成时间差。如果声源偏右，则声音必先到右耳后到达左耳。声源越是偏向一侧，则时间差也越大。实验证明，当声源在两耳连线上时，时间差约为0.62ms。
对于瞬态声，可以有效地利用时间差来判别声音方位，这时的定位作用取决于声音传来的最初瞬间。这也是人耳对打击乐器、语言、求救声等瞬态声更易判别方位的重要原因。对于持续音，由于它们分别先后到达两耳所引起的遮蔽效应，致使定位效果稍差。所以，时间差可以提供比声级差更多的方向性信息，是双耳听觉定向的主要依据，尤其对瞬态声方位的判别更有利。

2、声音到达两耳的声级差
两耳之间的距离虽然很近，但由于头颅对声音的阻隔作用，声音到达两耳的声级就可能不同。如果声源偏左，则左耳感觉声级大一些，而右耳声级小一些。当声源在两耳连线上时，声级差可达到25db左右。

3、声音到达两耳相位差
声音是以波的形式传播，而声波在空间不同位置上的相位是不同的（除非刚好相距一个波长）。由于两耳在空间上的距离，所以声波到达两耳的相位就可能有差别。耳朵内的鼓膜是随声波而振动的，这个振动的相位差也就成为我们判别声源方位的一个因素。当然频率越低，相位差定位感觉越明显。

4、声音到达两耳的音色差
声波如果从右侧的某个方向上传来，则要绕过头部的某些部分才能到达左耳。已知波的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关。人头的直径约为20cm，相当与1700Hz声波的波长，所以频率为1000Hz以上的声波绕过头颅的能力较差，衰减越大。也就是说，同一个声音中的各个力量绕过头部的能力各不相同，频率越高的分量衰减越大。于是左耳听到的音色同右耳听到音色就有差异。只要声音不是从正前方（或正后方）来，两耳听到音色就会不同，这也是人们判别声源方位的一种依据。

5.人耳区分回声和原声的最短时间间隔是0.1秒。

时间差效应：
如果左耳先听到声音，那么听者就觉得这个声音是从左边（先听到声音的耳的一侧方向）来的，反之亦然。这种现象我们称为左右之间的时间差效应。

时间差效应是我们听觉辨别声源方位（发出声音的位室）的重要根据之一。它的原理是：耳在头的两侧，如果一个声音来自听者正前方（中轴线），那么这个声音到达两耳的距离是相等的，因此，听者就觉得这个声音出自正前方；如果这个声音来自听音人的左例，那么左耳就比右耳先听到这声音，于是听者便觉得声音出自前方的左侧。换句话说，如果声源偏离正前方中轴线的角度越大，左耳比右耳的听音时间差就越大。

有人可能会问，双耳在人头的两例，人头直径大约20cm，声音在常温情况下每秒钟速度是344m，那么一个偏离人头前正方的声音到达两耳的时间差是非常微小的，人耳能分辨出来吗?值得怀疑。但是实验和实践证明，怀疑是没有道理的。

声强差效应：
如果左耳听到的声音比右耳的要大，那么，听音人会觉得声音来自左侧方向，反之亦然。这种现象称为左右耳之间的声强差。

声强差效应也是我们听觉辨别声源方位助重要根据之一，它的原理是：如果一个声音来自听者正前反正前方的中轴线上，那么，声音到达双耳的声音大小是一样的，于是听者就觉得这个声音处在前方；倘若声音来自听者人的左侧，听者人就觉得声源偏左。

南极兄，请问如果中低音有音锥是不是影响没那么大？？？（那子弹头是不是叫音锥？？）