音頻設(shè)備的指向性測試方案
揚聲器與其聲學(xué)環(huán)境交互的方式高度依賴于指向性，并直接影響聆聽體驗。從揚聲器設(shè)計師的角度來看，從音盆材料、系統(tǒng)設(shè)計到使用數(shù)字信號處理的有源控制，有無數(shù)種選擇可以使揚聲器具有指向性或全向性。然而，在三維空間中進(jìn)行準(zhǔn)確的聲學(xué)測量仍然是一個挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)測量技術(shù)
傳統(tǒng)指向性測試是需要在自由場中的遠(yuǎn)場進(jìn)行的，這就需要室內(nèi)溫濕度可控、邊界覆蓋吸聲材料的全消聲室或者半消聲室，利用Klippel的極平面遠(yuǎn)場測量POL（Polar Far-Field Measurement）模塊，全自動控制被測聲源在φ和θ軸上旋轉(zhuǎn)并測量其聲壓頻響。
硬件上有不同的設(shè)置方法，一種是只用一個轉(zhuǎn)臺進(jìn)行的一維極坐標(biāo)測量：
將測量數(shù)據(jù)通過可視化軟件的處理，就可以得到聲功率、指向性指數(shù)、等高線圖（contour plot）以及極坐標(biāo)圖（polar plot）等結(jié)果。
另一種測試設(shè)置是利用兩個轉(zhuǎn)臺進(jìn)行的二維極坐標(biāo)測量，可以得到額外的3D輻射特性氣球圖（Balloon plot）：
還有一種替代旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺的方案就是利用麥克風(fēng)陣列，硬件設(shè)置如下：
以上這些傳統(tǒng)遠(yuǎn)場測量方法有諸多的缺點：
消聲室浪費空間、費錢、不機(jī)動，試想若要遷址，消聲室怎么帶走？
低頻吸聲不夠，往往100Hz以下測得的響應(yīng)數(shù)據(jù)不可信
對于大型揚聲器系統(tǒng)來說，滿足遠(yuǎn)場的第一個條件就是測試距離要大于揚聲器系統(tǒng)的尺寸。而溫濕度在傳播路徑上的變化會影響相位響應(yīng)，使得最后的方向性不準(zhǔn)，舉個例子：5m測試距離時，2℃的溫度偏差在5kHz處產(chǎn)生90°的相位誤差。
要得到3D數(shù)據(jù)，要讓DUT在多個軸上轉(zhuǎn)動，對于重型DUT來說不能保證其定位精度
要得到1°角分辨率的數(shù)據(jù)往往不現(xiàn)實，一般都高于2°， 且需要假設(shè)一個或兩個平面是對稱的以減少測量時間
只有遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)可用，近場聲場不準(zhǔn)確，而近場聲場對于評估當(dāng)今便攜式設(shè)備、監(jiān)聽音響應(yīng)用很重要
近場全息測量技術(shù)
近場聲學(xué)全息技術(shù)（NAH: Nearfield Acoustical Holography）的中心思想就是用一系列球面波來近似揚聲器在近場的輻射聲場，再通過外推計算確定其在遠(yuǎn)場中任意一點的聲場情況?？筛爬橐韵氯剑?/p>
第一步是測量，在聲源近場定義的兩個掃描面上進(jìn)行掃描；
第二步為全息數(shù)據(jù)處理，用球面波函數(shù)進(jìn)行級數(shù)對聲場中測量的聲壓進(jìn)行擬合，確定展開階數(shù)，得到能描述特定聲源特征的系數(shù)。
第三步進(jìn)行聲場外推，計算得到聲源掃描面外（包括近場和遠(yuǎn)場）任意一點的三維聲場及指向特征。
基于該全息技術(shù)，Klippel目前提供兩個方案：一種就是近場掃描儀NFS（Near?Field Scanner）。
應(yīng)用Klippel的專利技術(shù)聲場識別（Sound Separation）提取直達(dá)聲，適用于任何房間的測試，因此無需消聲室！測試過程中，聲源固定在掃描機(jī)器人平臺上，軟件控制麥克風(fēng)移動定位進(jìn)行掃描測量，因此非消聲環(huán)境中的反射是保持一致的，通過分析軟件可以完全補(bǔ)償房間反射。
NFS掃描儀方案適用于多種類型聲源的指向性測量，包括專業(yè)揚聲器系統(tǒng)、陣列、喇叭單體、耳機(jī)、智能手機(jī)、智能音箱等等，請觀看以下視頻：
另一個方案是SCN NF附加組件（SCN Near Field Add-on），專門針對喇叭單體、小型智能音箱或入墻式揚聲器的半空間指向性測量。因為是SCN系統(tǒng)的擴(kuò)展，對于已經(jīng)擁有SCN系統(tǒng)又想測試指向性的客戶而言，就很實惠方便了。
經(jīng)過擴(kuò)展過后的系統(tǒng)就擁有了多重功能，變成了一個多功能掃描工作臺（Multi-Scanning Workbench），可以執(zhí)行由電氣域、磁場域、機(jī)械域到聲學(xué)域的測量！
多功能掃描工作臺的詳細(xì)講解，請觀看一下演示視頻：
