如何使用Marani LPP480F 喇叭FIR優化處理(一)

今天要跟大家介紹的是Marani LPP480F FIR Speaker Management System，它主要的功能是喇叭訊號分配器跟FIR的優化，當然這裡的FIR不是那個唱歌的FIR，而是有限脈衝響應Finite Impulse Response的縮寫，這個文章真的是有史以來花我最多時間的，燒死了我很多的腦細胞，如果我以後會禿頭一定是這一篇文害的

首先很快的跟大家解釋一下什麼是FIR還有無限脈衝響應Infinite Impulse Response

IIR 或是 FIR都是濾波器的一種，就像是我們常用的高通濾波器(High-pass filter)和低通濾波器(Low-pass filter)，主要的功能是能夠讓我們對某個系統或是通路的頻率響應曲線進行調整，但有一好沒兩好這種調整方式也會帶來副作用，就是它會破壞音響系統的相位響應

而有限脈衝響應FIR則是可以修正通路的頻率響應曲線且不影響相位，同時也可以修正音響系統的相位問題且不影響通路的頻率響應曲線，這麼強的的功能性聽起來根本就無懈可擊呀，但FIR還是有它自身的問題在的，因為FIR本身是一種數字濾波器，所以不是模擬電路，因此它在對訊號進行處理時，就會有「需要多少時間的問題」，而要花多少的時間處理，就得看你是處理那一個頻段了，在處理中、高頻段因為頻率的週期短所以要花的時間就少，可能只是毫秒的時間所以你會無感，但對於低頻或是超低頻你可能就得花上20ms或更多的延遲時間，這一點就會讓音控師頭痛了

所以很多人使用IIR濾波器來處理低頻或超低頻段，而用FIR濾波器來處理中、高頻以上的頻段

IIR濾波器校正相位的方式是以產生一個相反振幅的響應頻率來作校正，另外IIR濾波器是將一部份的輸出訊號再送回到輸入端再作處理，以這種循環的方式運作，所以IIR濾波器的脈衝響應理論上不會有衰減到零的問題，另外IIR濾波器與FIR相比在處理低頻上也不會出現時間延遲

接下來我們就要來介紹今天的主角Marani LPP480F FIR Speaker Management System，它是一款4進8出的喇叭訊號分配器，並帶有處理FIR的功能，我們先從他的訊號分配器開始介紹，字面上他是4進8出的喇叭訊號分配器，但實際上他是4個類比輸入(Analong Input)與4個數位輸入( Digital Input)，所以如果你有搭配使用Dante這一類的器材的話，像是Unika的NBB-­1616的話就能使用這4個數位輸入

PS：這一套Marani LPP480F加上Unika NBB-­1616的搭配，在今年的台北燈會西門町展區佔有很重要的地位，讓我們省了非常多的時間與器材，有機會再跟大家解說^^

我們可以把訊號路徑的處理方式分成三個區塊，分別是Input端、FIR端、Output端，Input端包含了Noise Gate、Gain、Delay、Phase、PEQ、RMS Compressor，而Output端包含了High / Low Pass Filter、PEQ、Delay、Phase、Gain、Limiter，更棒的是LPP480F在訊號的路徑上有四種的配線方式

上圖由左到右的紅框分別是Input端、FIR端、Output端

1、Input端到Input訊號處理端(即Noise Gate、Gain等…)：採兩兩一組交叉放送，即「A B」、「C D」、「E F」、「G H」每組訊號可以互送，即A訊號可送給A本身也可送給B，B訊號可送給B本身也可A，但無法送給其他組，像是A訊號無法送給A B本身以外的訊號處理端，像是C、D等就不行

2、訊號處理端到FIR端：採大放送，每一個訊號都可送至每一個FIR端，也就是說一個訊號最多可同時送8個到FIR端

3、FIR端到Output訊號處理端：同上採一個訊號最多可同時送8個到Output訊號處理端

4、Output訊號處理端到Output端：與第一種模式相同採兩兩一組交叉放送

你可以在圖中下方的Routing 區作這一些路徑的設定

在路徑的設定中還要注意到一點，如果你是採用Dante的數位訊號時，在右下角的部份會有一個Dante Output Source要設定，例如在Dante 1時你可選擇類比訊號的Output 1或數位訊號的Output 5，或是不過Output訊號處理端直接從類比訊號的FIR 1或數位訊號的FIR 5，當作指定的訊號來源

有使用數位訊號時，請務必檢查上圖右下角的Dante Output區

接下來我們要開始使用FIR來修正相位的問題

在LPP480F裡有一個Wizard的功能，進去之後可以選擇三種測量的模式，當然這三種模式是不可能完全符合我們在現場時喇叭的擺設狀況，所以我作了一個測試，我把同一種喇叭的擺法用三種不同的測量模式下去測量，發現得到的結果是一樣的，然後我又試了二種不同的喇叭擺法，每一種擺法都用三種測量模式量，得到的結果都是差不多的，所以我認為不同的測量模式對測量結果並沒有太大的差異性，但比較有差的是喇叭與測量Mic的擺設位置，擺設位置不對會測量到空間的反射音，這會影響到優化的程度，所以在優化前盡量讓曲線平直，優化的程度就會愈好

再來我們要測試收音測量Mic的Input Gain值，官方建議是到-6dB而喇叭是開到大聲但不刺耳富有感情但不矯情的程度，如果是像我在小空間裡的測試，我會把I/O的Gain值調大然後這樣子喇叭就不用開到很大聲就能達到-6dB，如果在測試的過程中聽到有爆音的出現，請把你的I/O Buffer Size調高就能解決這個問題

按下Test測量Gain值，你就會聽到外星人要降落地球的聲音

接下來我們要示範第一種模式

1、不同廠牌的2音路喇叭同時使用

我想這是很多小型的出租公司的用法，錢不夠時喇叭就是分開購入，所以手上會有JBL、EV等…很多不同廠牌、不同型號的喇叭，但在同時使用時聲音往往不盡理想，這是因為不同廠牌、型號的喇叭會有彼此之間相位的問題，所以我們要幫它們作相位的耦合，這樣才會讓各個喇叭身心靈合一，達到琴瑟合嗚的效果

首先我們先把器材接好，以下是我使用的器材

喇叭、混音機Yamaha TF-5、擴大機Yamaha PX10、Marani LPP480F、錄音界面Yamaha RT-4、測量Mic Behringer Ecm8000、Mac筆電

訊號的走法是Marani LPP480F、Yamaha RT-4接在筆電上，Behringer Ecm8000接在RT-4 Input 1，然後RT-4的Output 1進到TF-5的Input ch 1，然後TF-5的總輸出一邊送回RT-4的Input 2，一邊送給Marani LPP480F的Input 1，再由Marani LPP480F的Output 1、2送給Yamaha PX10的左、右聲道，PX10一邊送給Yamaha CZR15，另一邊送給Mackie C300Z完成整個測量系統

我們先來看在FIR優化之前兩個喇叭的相位

紅色是Yamaha CZR15藍色是Mackie C300Z的相位圖

按下測試後你會得到一個脈衝響應Impulse response、振幅Magnitude、群组延遲Group Delay、相位Phase的圖

 藍框裡的突波就有可能是我們之前講的空間的反射音，所以如果允許的話你可以把喇叭架高，或許就可以消除掉這個突波，讓優化更完美

再下一步，你會看到計算之後的結果

紅線的IR是之前測量到的值，綠線是Marani LPP480F計算出來要補償的FIR，黃線是啟動FIR之後得到的結果，你會發現在250Hz到10kHz的地方變的平坦了，這是因為上方的Min~Max Frequency值的設定就是在250Hz到10kHz，這是因為在低頻的部份FIR濾波器的精度會比較低，而10kHz以上的頻率會受測量Mic的品質及擺放的測量位置影響，所以原廠的設定就定在250Hz到10kHz，不過這個部份是可以自己再作更改的

另外在這個頁面裡，你可以把這個計算的結果存到機器裡(右上的Store FIR)，也可以把它輸出成檔案供其他的器材使用(右上的Save FIR)，在執行FIR之前你還可以按下左上角的EQ Target

裡面是一個10段的IIR濾波器，你可以在這裡作頻率的增加或減少，來達到你心目中想要的喇叭曲線，怎麼感覺好像在整型一樣…，不過如果你像我一樣心裡沒個底的…也可以跳過這一步

最後回到主頁面按下左上角的Calculate FIR，開始七龍珠裡的合體技!!!

合體完成了，一切都來的太快太突然，我們再來看看兩個喇叭的相位產生了什麼變化

這是兩個喇叭的相位圖，你會覺得看不清楚對吧，好像只有一隻喇叭，來小弟分開給你看

這是CZR 15 

這是Mackie C300Z

這真的太神奇了!!250Hz到10kHz的地方簡直跟飛機場一樣平呀!!

如果要我說優化前跟優化後的差別，優化前的聲音較不清楚，聽覺上是比較糊的，而優化後你會感覺到聲音變的比較清楚，而有幾個頻率或許是因為變清楚的關系，聽覺上跑的比較前面，但你說好不好聽這我倒說不準，我只能很確定的說不同品牌、不同相位的喇叭在優化之後的確是提高了一個檔次，但跟真正原來就已經匹配的啦叭在聽覺上還是有差的，供大家參考

之後我們還會再介紹其他的用法未完待續…