如何能设计出深沉震撼的低音炮(「技术」建议收藏!一文读懂低音炮的常见设计)

admin 会议暖场 2023-04-11 02:16 162
如何能设计出深沉震撼的低音炮(「技术」建议收藏!一文读懂低音炮的常见设计)

如何制作自己的低音炮& ampquot技术与工程。quot建议收藏!了解低音炮的常见设计

说到超重低音扬声器,一般的印象是& ampquot越大越好。quot。低音单元要大口径、大功率、大音量,才能输出足够能量、低频的低音。那个& amp#039;s为什么日本的Diatone疯狂到做了一个1600mm的低音单元,然后用这个单元做了一个巨型低音炮D-160,很重很大,只能用来研究。

JBL 2269H 18英寸低音炮阻抗曲线的峰值位置落在30Hz处,因此30Hz是该低音炮的谐振频率(f0)。

目前低音炮使用的大口径低音单元最常用的规格是15寸和18寸,最大的是21寸或24寸。对于那些追求极致的发烧友来说,越大越好!但是这些低音扬声器在家庭环境中仍然是巨大的,除非你有足够的空间来放置它们。但是到了实际应用的时候,就复杂多了。例如,不同的设计应该用于不同的定位和安装需求。这次的内容是介绍家庭影院的几款低音炮的设计。

有源伺服技术

记得80年代雅马哈有一款ATS-S1的小书柜音箱,2声道2频低音反射设计。低音音箱直径只有160mm,箱体体积不大,但低音扩展标称达到28Hz!Isn & amp#039;这难道不是命运吗?这到底有没有可能?答案是肯定的!因为ATS-S1采用主动伺服技术,所以需要配合原装的AST-A10功放使用。这项技术并不是什么新技术,现在在有源低音音箱中也有广泛应用。

雅马哈在1988年推出了ATS-S1扬声器。通过主动伺服技术,低频下限扩展至28Hz。

主动伺服技术主要采用负阻驱动。负阻驱动起源于20世纪70年代飞利浦公司开发的运动反馈,简称& ampquotMFB & amp;quot简称。负阻驱动使用一个输出阻抗等于扬声器阻抗的放大器。#039;s音圈,但为负,来驱动扬声器,从而抵消音圈阻抗,使得总阻抗趋于零,功放的驱动力趋于无穷大。最重要的是把低音扬声器的共振峰压平。此时,锥体在所有频率下以相同的速度振动,从而扩大了低频播放的下限。而且运动反馈还可以将低音扬声器的输出信号反馈到输入端进行比较校正,可以减少失真。

飞利浦利用运动反馈技术推出MFB系列有源集成扬声器。比如MFB 545,MFB 544,MFB541等型号。时至今日,这些型号的音箱在二手市场上也很受欢迎,甚至有国外的小音响公司专门将这些音箱的功放电路复制出来出售,以替代原装的功放。

飞利浦在20世纪70年代开发的运动反馈技术;可扩展低音扩展下限;其次,通过反馈校正减少失真。

主动伺服技术的优点是扬声器本身可以& amp#039;不要这样做。可以通过电子电路的相互优化来实现,在低音喇叭& amp#039;s口径和相对较小的箱体体积。但必须配合专用功放使用,这也是有源集成低音音箱被广泛使用的原因。

Rythmik音频有源低音扬声器采用的直接伺服技术是一种典型的有源伺服技术。

融入电子修正,改善重播效果

低频效果在99%的家居环境下都难以处理,即使在视听室也是如此。那个& amp#039;因为房间的比例。低频声音在不同的位置是不一样的。有些地方听起来很轻,有些地方很重,它的频响曲线会有明显的谷和峰。要提高低频的重放效果,就要通过安排低音扬声器,做声学处理,使用电子校正来解决这些问题。

例如,有些型号的有源低音炮,如Paradigm、Martin Logan、JL Audio和威力登声学,都内置了自动校正功能。要使用这些功能,必须一起使用测试麦克风。在测试过程中,电子校正功能将要求你把麦克风在皇帝& amp#039;甚至是除了皇帝之外的其他职位。#039;测量的位置。在测量过程中,低音炮会发出一系列的测试声音,麦克风收到后会根据预设的目标曲线进行校正,通常会调整延迟和平衡。

马丁洛根& amp#039;s低音音箱采用弧室声学校正技术。

这种低音炮必须配合功放工作,所以只会出现在有源低音炮中。而且由于校正方式都是以数字方式进行,信号处理流程会经过A/D和D/A处理,理论上会使声音变差。而且,自带的校正系统的精度也值得考虑。相信只有用户才能看懂,所以用过的用户不妨发表一下自己的看法和感受。

我认为,要想达到好的低音效果,首要条件是要有一个性能出众的低音炮,其次是对房间的声学处理,然后是合理的定位。至于电子改错功能的使用,则是辅助。此外,有人甚至提出了实时校正功能。方法是把一个麦克风放在音箱的音盆附近,然后把另一个麦克风放在听音的位置,两个麦克风同时拾音,然后进行比较,再进行修正。至于效果如何,现在还不得而知。

Jladio g213超重低音扬声器

倒相式

逆变器是低音炮中最常见、最常用的设计。倒置设计是开放式亥姆霍兹共振腔。因为共振频率存在于共振腔中,所以低音喇叭在共振频率下的振动可以被有效地转换。所以相对于封闭式设计,倒立式设计最大的好处就是可以提高灵敏度,降低低音喇叭的截止。

止频率,可以重播出频率更低的低频。

从外表上看,倒相式就是在密闭箱体上开个孔而已,将低音喇叭背部的声波引出。倒相式箱体看似简单,但实际上内藏玄机,其设计难度比密闭式高。它的性能关系到箱体容积、导声管设计(包括长度、开头面积大小等),还有内部吸音材料。例如,在其他条件不变时,将导声管长度加长,阻抗曲线峰会往更低的频率移,可以播放出频率更低的低频,反之会往更高的频率移动;同样地,在其他条件不变时,增加箱体容积,阻抗曲线峰会往更低的频率移,相反会往更高的频率移。当然,这世界上没有完美的音响。倒相式也有它的缺点。例如,低频的瞬态响应速度会变差(相对于密闭音箱)。

安卓系统有个Bass Reflex的App,当你改变箱体容积、导声管的长度、直径等参数就可以看到低频下限的变化

倒相式音箱也会出现变种设计,目的是为了改善它的性能,无源辐射器就是倒相式变种。它用一个无源辐射器来代替原来的开口,通常使用1只,但也有使用2只的,而且无源辐射器的口径大小通常与低音喇叭口径一致,由低音喇叭带动下工作。例如,Sunfire True Subwoofer系列、James Loudspeakers Mavericks M122、M152、M213,还有好几款产品都是如此设计的超低音音箱。无源辐射器消除导管开口所产生的谐振,消除声染色,还能提高低音输出。至于低频的瞬态响应与传统的倒相式设计差别不大。

使用无源辐射器是倒相式的变种

传输线式箱体

传输线式(Transmission Line)也叫“迷宫式”,或者“曲径式”,也是一种扩展低频响应的设计方式,像PMC就是全线产品都离不开传输线式设计的,即使是一对小小的2分频2单元书架音箱也能发出丰满,充盈的低频效果,而且这种丰满充盈的低音即使在较低的音量播放时也能感受得到,听感上更平衡。从外观上看,传输线式与倒相式一样有开口,但传输线式箱体内部实际上是设计成一条有一定长度,且经过弯曲的管道。

PMC是使用传输线技术当中,目前最为国内发烧友认识的品牌

传输线式内部的管道长度,管道的截面积,还有阻尼材料都影响着传输线的性能。其中,传输线内部管道的长度是非常关键的。一般来说,传输线的长度是低音喇叭谐振频率波长的1/4,同时为某一低于共振频率波长的1/2。而管道的截面积可以是从始端到末端是一致的,也有从大到小变化,呈现收尾形状的,也有从小到大变化,呈现号角形状的……但不管怎样的变化,管道的最小截面积不能小于低音喇叭的有效驱动空气面积,否则会影响到最终的低音效果。

至于内部的阻尼材料方面,背部声波通过管道遇上阻尼材料的时候声速会降低,因此吸声材料的差异、放置量的多少都会对声速产生不同程度的影响,直接影响到最终的声音效果,至于放什么材料,要放多少,这也是厂家的秘密所在。所以,传输线式在设计时的难度更大,更具有挑战性。

至于传输线式在低音炮的应用上,PMC TwentySub、XBD(BB5、MB5的辅助低音音箱部分)、Wisdom Audio STS、SCS都使用传输式设计的,尤其是Wisdom Audio那只像衣柜那么大的STS低音炮,内置2只15英寸的低音喇叭,再结合传输线式箱体,音箱的灵敏度高达101dB@2.83v,在20Hz的时候能输出130dB@1m的声压级,重播电影里面的低音效果通道声音时能产生地动山摇般的低音效果。

Wisdom Audio STS巨型低音炮

等压式/推挽式

等压式驱动本身就是应用在低音,或超低音播放而设计的,需要至少通过2只低音单元共同协助来完成。组成方式有三种。第一:最常见的就是“Cone to Cone”方式,俗称“贝壳式”,就是两只低音喇叭的音盆部分相向,连接时两只喇叭相互反相,一只往前运动时,另一只往后运动,反之如此类推;第二:“Cone to Magnet”方式,就是一前一后排列,连接时两只低音喇叭为同相。第三:“Magnet to Magnet”方式,也称“背对背”,或“磁钢对磁钢”,连接方式也是两只喇叭的相位一正一反。这三种方式实际上两只喇叭的音圈都是同时以相同方向做往返运动。这种设计能增强低音效果的前提下缩小箱体体积,也能减少失真。

推挽式,如下图的ELAC SUB2070有源低音音箱。虽然两只低音喇叭在一个密闭式箱体里面以“背对背”方式安装,两只喇叭的音盆朝外。在连接方面,两只低音喇叭都是正相连接的。在工作时,两只低音喇叭的音圈都是以相反方向移动的,且同时往外传送低音。这种设计,一方面可以增强低频效果,另一方面也是降低失真的其中一种手段。而且还能抵消箱体的振动。除了右图ELAC SUB2070外,高端产品当中的Magico Q-Sub有源超低音也是这种设计,双15寸低音,每只低音喇叭用2000W功放推,标称低频能延伸到15Hz。

另外,Miller&Kreisel Sound、Ken Kreisel Sound和PerListen Audio的超低音音箱也坚称使用Push-Pull结构。其中,Miller&Kreisel Sound、Ken Kreisel Sound是一脉相承,PerListen Audio其中一个创始人也曾经运营过Miller&Kreisel Sound,或许这也是PerListen Audio的超低音音箱使用Push-Pull的原因。它们跟上面的设计有些不同,一只喇叭安装在前障板,音盆朝外,一只安装在底部,音盆朝箱体内部。两只喇叭的相位是相反的,当前障板的喇叭音盆往前运动,底部的喇叭往后运动,相反,一只往后退,另一只往前推。

Miller&Kreisel Sound X-10有源超低音音箱

其它类型的低音设计

ASW(Acoustic Super Woofer)

Acoustic Super Woofer方式现在主要应用在与Soundbar配套的,以及2.1配置的多媒体有源音箱的低音部分,还有就是一些户外型低音音箱也是这种设计。其优点是能在一个比较小的箱体,一个口径较小的喇叭里面获得很大的低频能量感。它的箱体跟常见的倒相式箱体类似,但喇叭单元是安装在箱体内部的。换句话说,喇叭驱动箱体内的空气,然后从导管输出。所以从外观上看,你是看不到低音喇叭的。

Acoustic Super Woofer在1953年获得专利,后来被日立公司重提,并应用在Lo-D品牌的音箱里面,这种方式的箱体实际上是一个低通滤波器,所以ASW方式的喇叭单元所输入的是一个全频声音信号,通过箱体、从导管出来之后就剩下低频了,至于能辐射出多低的频率,还得看开口导管的设计。通常地,使用这种设计的音响,大多数是辐射100Hz以下的低频信号。Acoustic Super Woofer方式设计的超低音音箱,正如上述所说那样,低频能量很大,但听感是比较混,解析度和速度很一般。

日立在1970年代推出的HS-1400W,超低音部分的低音喇叭口径才200mm,但通过ASW方式,低频延伸标称能到35Hz

THX Balanced Bass-line

估计现在能说出这个名字的人是很少了,它由THX公司为了嵌入式安装而提出的一种方式,主要生产商是BG Radia,例如,BGX系列入墙超低音。它的特点如下:1.所有低音喇叭的都是小口径,并安装在独立的腔体里;2.低音喇叭以“Cone to Cone”方式安装,并组成线列阵,而且两只低音喇叭中间留有一定宽度的缝隙空间;3.工作时相对的2只低音喇叭以“对推”方式工作,从而把空气从缝隙里挤压出去。BG Radia BGX系列入墙超低音最小的是BGX-S6B,共使用6只喇叭,最大的型号叫BGX-4850,共使用48只喇叭,据称其能量相当于一只18英寸的低音喇叭。

BG Radia BGX系列嵌入式低音喇叭组件

气动式低音喇叭

除了文章开头所说的大口径锥形音盆的低音喇叭,也有气动式低音喇叭,但这种喇叭如今几乎绝迹,除了ESS公司做过外,我还查到Tymphany(迪芬尼)曾经推出过的LAT系列的气动低音喇叭。与ESS的气动式低音喇叭不同的是,LAT系列的音圈磁路系统是两端各有一个,两个音圈以相反方向做活塞工作,带动中间多块振膜做挤压和拉伸动作,将空气“吹”出去。外国有烧友就把这种低音喇叭买回家做自己DIY,尽管已经这产品已经停产,但有兴趣的朋友仍然有机会买到库存的,或者状态好的二手货!

外国发烧友用4只Tymphany的气动式低音做成低音柱

低音炮设计图纸 低音炮内部设计
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