FIR现场扩声应用系列采用FIR处理器进行音箱相位优化示例

    音响师们必须集齐以上的软硬件设备，才能完成整个优化过程，一直以来这一整套软硬件的成本可能高达数万元，而熟练掌握这些软硬件的操作，也需要很高的学习时间成本。这让很多人对FIR处理技术望而生畏。

好消息是，技术的发展让FIR的应用越来越便利，市面上越来越多的软件和硬件能够完成以上工作。本系列文章将会展示用不同的软硬件做FIR优化的应用实例。

作为系列文章的第一篇，我们从较为简单便捷的FIR实现方式开始——采用Marani LPP480F处理器做音箱的相位优化。

  Marani品牌的线性相位处理器LPP480F，是市面上少有的一款集软硬件于一体的FIR处理方案，在经济成本和学习成本上大大降低了FIR技术应用的门槛。其处理器配套的PC软件内置的FIR wizard（FIR向导）模块，将脉冲响应测量、优化目标设定和FIR卷积生成等步骤集成到一个软件模块，并通过步步引导的方式，帮助用户完成整个FIR优化过程。我们将使用LPP480F来给不同分频结构的音箱做相位优化处理。

现实的扩声系统设计中，FOH系统的主扩音箱和补声音箱的分频结构通常不一样。比如户外的大型扩声系统，主扩系统常选用双12寸或更大尺寸的三分频系统，而常吊挂在主线阵下方，用作下补声的音箱，或者放在舞台口做近场补声的音箱，通常是尺寸较小的两分频系统，比如双8寸两分频音箱。

    做过系统调试的工程师，应该都深有体会，要将这几种不同分频结构的音箱做相位耦合，并不是简单的事情，往往需要用到极性、延时、分频设置以及全通滤波器等多个手段结合使用，才能勉强实现部分频段的相位耦合。对于理论不扎实或实践经验不足的工程师，很难熟练应用这些手段，而且演出现场的测量环境比较复杂，工程师做系统调试的时间也很紧张，这让不同分频结构的音箱之间的相位耦合变得非常困难。

FIR线性相位处理器，给了音响师们实现音箱相位优化的可能，且技术流程上比IIR处理器的步骤更为简便。

    需要明确的概念是，本文所演示的相位优化，是对音箱初始相位的优化。具体来说，是指单只音箱在近距离测试时的相位响应。

    由于FIR处理的时滞（Latency）和频率精度的限制，用FIR做音箱单元的分频，并不是首选。更好的方式是，先采用IIR滤波器做好音箱的分频设置，再用FIR滤波器，针对音箱的相位曲线做优化，使其在FIR有效工作频率以上的相位曲线全部变为平直。

我们分别将3组不同分频结构的音箱，接入到LPP480F的3个独立通道，因此每个通道可以做独立的FIR数字处理。测试系统的连接图如下：

   我们从三分频音箱开始做优化，打开第一通道的FIR Wizard(FIR 向导)，根据提示连接好声卡和测试话筒，在此之前，音箱已经做好了基本的分频、均衡调整以及各频段之间的相位耦合。我们是在音箱出厂预设的基础上进行相位优化！ 为了测量结果尽量准确，测量当然最好是在消声室环境下进行，当然这个条件对于绝大部分应用工程师来说是不具备的。在没有消声室的情况下，有两个比较实际的选择：一是摆放测试话筒采用近场测量，话筒和被测音箱都尽可能远离地面、天花和墙面等反射面，比如在空旷的场地，将音箱和测试话筒都尽可能架高一点；二是采用界面法，将测试话筒和待测音箱都置于强反射的地面上，同时音箱和话筒都尽可能远离地面以外的其它反射面（如墙面）。通过这两种方法，测试话筒拾取的信号直达声比例较高，而反射声较低，意味着测量信噪比较高。

另外，应该注意，这里所说的“近场测试”并不是提倡测试话筒离音箱越近越好，也不一定是某些参数指标测量时要求的1m的距离。实际操作中，测试话筒建议放在音箱最大尺寸的3倍距离左右的轴线上，如果受到反射界面的影响，可以适当将话筒摆近。