2.4 相干信号叠加分析

演出活动常用多只音箱共同覆盖，它们之间的叠加、抵消、干涉是非常复杂的物理问题，著名的美国系统工程师鲍伯· 麦卡锡（Bob McCarthy）的著作《SOUND SYSTEMS DESIGN AND OPTIMIZATION》（中文版《音响系统设计与优化（第2版）》，人民邮电出版社出版）是公认的经典著作之一。书中对相干信号叠加的分析能够使读者从理论上了解信号幅度对于叠加、抵消的基本状态。现引用其中部分内容，供大家参考。表2-1描述的是完全相干电信号在不同电平差下所产生的最大叠加与最大抵消的比较，可用于梳状滤波器效应的预测、叠加状态的预测、抵消状态的预测等。

Bob McCarthy先生将受幅度影响干涉的区域分为：耦合区、抵消区、梳波区、混合区、隔离区。

耦合区——指两声源相位差为0°～120°的区域，声压级变化在0～6dB。现场中两只全频音箱很难保证所有频率相位差都为0°～120°，故这个区域一般用于低音设备。

抵消区——指两声源相位差为120°～180°的区域，此区域两声音叠加后信号增加量为0dB～-∞。现场常使用这个原理将超低音的后部信号抵消以达到控制低音指向的目的。

梳波区——我们将电平差为4dB以内的范围称为梳波区，这个区域的波纹差为大于±6dB。现以动态范围-60dBu～+6dBu电平信号为例来说明问题。电平信号A为0dBu，而电平信号B为-0.01dBu，两信号若相位完全相同，叠加后为+6dBu，这是信号的最大增量。当两信号相粒差为180°，两信号叠加后为-60dBu（完全抵消）。它们所产生的叠加与抵消范围从+6dBu至-60dBu，有66dBu的差距。从66dBu的中间算起，也可以称为它们的波纹变化范围为±33dBu，如此大的幅度变化会在声场内造成极不平均的听音体验。

鉴于这个区域对听感会造成严重的影响，所以在安排两只音箱共同覆盖一个区域时要尽量避开此区域，或者将两音箱从频率上区分，以防梳波带来的巨大影响。

声混合区——将电平差5dB至10dB的范围称为混合区，这个区域的波纹范围从±6dB至±3dB。这个区域内一般被认为是可以接受的声混合区域，此区域内所产生的声干扰被认为是可以接受的。

声隔离区——我们将电平差大于10dB的范围称为隔离区，这个区域内两声源的梳波影响几乎可以忽略不计，在这样的区域摆放音箱不必担心梳波的影响。

表2-1 两完全相干且存在电平差的信号叠加分析