2.3 心形低音阵列
为了达到控制音箱系统指向性的目的，人们利用电子延时+反极性+物理延时+物理反相等手段，来控制超低音音箱的指向性。这种控制手段虽不能使低频能量增加更多，但是可以有效控制辐射范围，降低超低音的一些潜在干扰，因而被广泛地运用。
电子延时：指在处理器或调音台上调整延时数据。
反极性：指在处理器或调音台上反转极性，它能使扬声器的输出相位反转180°，这个做法跟将扬声器连接线的“+”“-”调换连接是一样的道理，将平衡卡侬连接的“2脚”与“3脚”对换也是同样的道理，如图2-25所示。
图2-25 一种处理器的输出部分
物理延时：指通过调整音箱位置达到延时的目的，对于听众而言，扬声器向后移动 34cm，约延时1ms。
物理反相：本指通过调整音箱的摆放方向，达到反相的目的，方向反转180°，相当于相位相反，如图2-26所示。
图2-26 音箱的物理反相
2.3.1 F.B.F（FRONT/BACK CARDIOID）
将3只超低音音箱一起摆放，并将其中一只朝后放置(物理反相)，将朝后放置的扬声器做电子延时并进行电子反相（图2-27所示中间的扬声器），即可获得F.B.F心形指向。下面介绍这种设置的步骤，虽然用尺子测量可以大致估算F.B.F的延时值，但笔者仍建议采用测试的方式来进行设置，因为这是最精确的。
第1步：将音箱按图2-27摆放好并连接好系统，音箱A与音箱C可以共同占用一个数字处理器的通道，音箱B必须单独占用一个数字处理器通道。声能辐射图见图2-28。
图2-27 F.B.F音箱的典型摆放
图2-28 F.B.F声能辐射图
第2步：设置好Smaart软件（或其他测试软件），准备好声卡与测试话筒，将声卡各端连接完成。
第3步：用界面法将测试话筒放置在F.B.F后方1.5～3m处，开启A音箱与C音箱，如图2-29所示。
图2-29 测量话筒摆位
第4步：首先估算出测试话筒到扬声器的延时时间，假如测试话筒距离音箱1.5m,1.5÷340（声速）×1000=4.4ms（但低频响应一般稍慢，可能延时为4.4～9ms）。
将这个时间（4.4～9ms）填写到Smaart的延时窗口（见图2-30），填写完后若发现相位与图2-30有较大差异，可通过“+/-”来微调延时时间，直到相位与图2-30接近为止，按空格键拍照，将数据储存。
图2-30 Smaart延时调整
第5步：关闭A、C 音箱并打开B音箱，观察相位曲线，这时候会发现B音箱声音比A、C先到达测试话筒，在处理器中调整B音箱延时，使B的相位曲线与 A、C完全重合，此时在测试话筒的位置，3只音箱声音完全叠加，能量最大。
第6步：在处理器里将B音箱反极性（反相），同时打开3只音箱，这时由于音箱B与A、C相位相差180°，故可以在测试话筒位置获得最大抵消，而对于前方（观众位置）来说音箱A、B、C的能量则可以最大限度地叠加。
在一些固定安装的场合，舞台下面是个巨大的空腔，当低频辐射到空腔后会形成很大的共振以及驻波，采用F.B.F可以控制低频指向，从而避免低频进入空腔内部，使低频听起来更干净、有力。在一些电声乐队演出的现场，当很多超低音音箱堆叠在一起时，台上的乐手与歌手会因为低频干扰而影响演奏与演唱，通过低频的指向性控制就可以完美解决这个问题。
一些资料中有关于F.B.F的运算公式，可以根据音箱尺寸计算出反相音箱的延时时间，经过大量的尝试，发现这些公式只适用于部分产品，并非所有产品通用，故此处不再赘述。
当低频不多的时候，两只超低音音箱经过正反摆放也可以组合起来控制低频指向，这种做法在现场经常使用。
若能量不足，可以采用堆叠的方式，将音箱成倍地增加，比如在图2-27所示的音箱上面再摆放一层，摆放方法与下层音箱一致，组成6只音箱的阵列，可将声压级增加6dB。
当反相音箱摆放位置改变后，群组的低音指向性也会改变。若反相音箱放置在3只音箱的最下方，将导致低频的辐射趋于向上，如图2-31所示。
图2-32提供了多种摆放参考，可用于不同的情景。
F.B.F有多种组合方式，其辐射趋势为：
反相音箱在下侧的声音辐射倾向于上侧；
反相音箱在上侧的声音辐射倾向于下侧；
图2-31 反相低音音箱在下方时低频辐射指向有向上趋势
图2-32 F.B.F的多种组合方式
反相音箱在中间的声音辐射倾向于前方；
反相音箱在左侧的声音辐射倾向于右侧；
反相音箱在右侧的声音辐射倾向于左侧。
可根据自己所需要覆盖的区域灵活调整摆放方式。
2.3.2 End Fire
基本原理
End Fire是常见的控制低音指向的做法，首先规划一个低频的抵消中心频率，计算出其波长λ后，按照其波长的1/4来前后摆放音箱（见图2-33和图2-34），并将前音箱（图2-33中A音箱）插入 (λ÷4÷340)×1000 的延时（ms），就可以做成 End Fire的心形指向组合。
图2-33 End Fire的基本设置
图2-34 End Fire的基本原理
例如，我们计划抵消频率为60Hz，其波长为340÷60=5.67m,1/4波长为1.42m。将前后音箱距离摆放1.42m，并将前音箱在处理器里调整延时为4.17ms即可：
5.67÷4÷340×1000=4.17ms
由图2-33可知，在观众位置C，图中音箱A经过延时后可以与后部音箱B声波完美叠加，故观众位置C声压级最大。而对抵消位置D,A音箱声波到达B时经过了1.42m（60Hz、1/4波长）的物理距离，同时由于A音箱又电子延时了4.18ms（60Hz、1/4波长），所以A音箱声波到达B音箱时刚好是60Hz 1/2波长的距离，因此声音刚好可以抵消。
在End Fire Sub Array排列上可以排列多组音箱，以获得更窄的指向，但问题是在演出场地常常不允许这么做。在实际的应用中，以前后2组音箱组合为多，有时候也会用到3组，这都要根据现场的实际需求确定。
由于这种摆位所抵消的频率是以某个频率为中心频率，因此其他频率并不能被完整地抵消，但这并不影响它成为最受欢迎的心形阵列组合之一。图2-35所示是两种典型组合。
图2-35 End Fire的典型组合
由图2-36可知，当采用前后2组音箱的组合时，对目标频率抵消最干净，前方辐射范围略宽；当采用前后4组音箱的组合时，前方辐射较窄，但后方会有波瓣形成。
图2-36 各种组成方式中心频率的指向性特点（60Hz）
其他应用
End Fire的做法不仅可以用于超低音部分，亦可用于主音箱或其他音响系统中某些频率的抵消。例如，某次演出主音箱的80Hz在舞台形成了干扰，影响了舞台上返听的清晰度，如果通过均衡降低80Hz，则观众席会受到影响。若超低音的低通分频点在70～80Hz，利用 End Fire的原理，可以算出80Hz的波长为4.25m，其1/4波长为1.06m，可将超低音音箱吊挂于主音箱后方1.06m，并将主音箱延时3.12ms，这时舞台上80Hz即很大程度被抵消，而观众席则不受影响（见图2-37a）。
在流动演出常用的“8+4”线阵列中，End Fire的使用也是非常方便的（见图2-37b）。
图2-37 End Fire的应用
与弧形阵列配合
弧形阵列可以控制指向性，但其有一个致命性的缺点，就是阵列对舞台的干扰太大。而如果用 End Fire与弧形阵列相互结合使用的话，就可以解决干扰问题，过程如下。
第1步：按照弧形阵列的摆放方法摆好第一排。
第2步：按照第一排的摆放方式摆放第二排，其前后间距为欲抵消频率的1/4波长。
第3步：用模拟软件算出弧形阵列的延时值，将数值写入第二排（靠近舞台的）音箱群组。
第4步：在第一排（靠近观众的）每只音箱里加上的延时如下。
弧形阵列延时（模拟软件计算得到的）+第一排到第二排距离所产生的延时之和。
弧形阵列的End Fire完成。
2.3.3 Gradient
两只超低音音箱一前一后摆放（建议靠近摆放），距离为某频率波长的1/4，将后音箱B插入λ÷4÷340×1000的延时，那么A、B两只音箱的声波就会在舞台区域完美叠加，而将B音箱反极性，利用前面所说的相位抵消原理，所选择的中心频点附近的低频就会随之被抵消，消除了舞台区域的低频干扰，如图2-38所示。
图2-38 Gradient的设置
这种做法对后部低频抵消的效果优于前面所讲的 End Fire（见图2-39），但两只超低音音箱的声波在观众席中不在一个信号周期内叠加，因而脉冲响应不如前者。
图2-39 End Fire与Gradient抵消情况对比（抵消中心频率为60Hz）