「技术」建议收藏!一文读懂低音炮的常见设计
说到低音炮,大家对它的普遍印象就是“越大越好”。低音单元要口径大,功率大,箱体要容积大,这样才能输出能量足够大的,且频率足够低的低音。所以当年日本的Diatone才会疯狂到做出1600mm口径的低音单元,然后用这个单元做出D-160这款巨型的超低音音箱,它非常重,又非常大,所以最终的下场只能作为研究用途。
JBL 2269H 18英寸超低音单元的阻抗曲线尖峰位置落在30Hz,因此30Hz就是这低音喇叭的共振频率(f0)
目前,低音炮里面使用的大口径低音单元最常用规格的是15英寸和18英寸两种,再大的还有21英寸,或24英寸,对于那些追求极致的发烧友来说,自然是越大越好!但这些低音音箱在家庭环境里依旧是个庞然大物,除非你有足够的空间摆放。但到了实际应用层面就复杂得多,例如,要针对不同定位,不同安装需要等多方面进行考虑而使用不同的设计,这次内容就是给大家介绍几种家庭影院超低音音箱的设计。
有源伺服技术
我记得80年代的时候,YAMAHA有一款ATS-S1的小型书架音箱,2路2分频低音反射式设计,低音喇叭的口径才160mm,箱体容积也不大,但低频延伸标称达到28Hz!这岂不是逆天了吗?到底有这可能性吗?答案是可以的!因为ATS-S1使用的就是有源伺服技术(Active Servo Technology),需要配上原厂的AST-A10功放使用,这种技术并不是什么新技术,现在被广泛地应用在有源低音音箱里面。
YAMAHA在1988年推出的ATS-S1音箱,通过有源伺服技术,让低频下限扩展到28Hz
有源伺服技术主要采用负阻驱动。负阻驱动源于Philips公司在1970年代开发的Motion FeedBack,简称“MFB”,负阻驱动就是利用输出阻抗与喇叭音圈阻抗相等,但为负值的放大器来驱动喇叭,从而抵消音圈阻抗,使得总阻抗趋向于零,使得功放驱动力趋向无穷大,而最最最关键的是削平低音喇叭的谐振峰,这时候音盆在所有频率下均以等速振动,从而扩展低频的重播下限。而且Motion FeedBack还能从低音喇叭中反馈输出信号到输入端进行比较再做修正,可以起到降低失真的作用。
Philips曾经采用Motion FeedBack技术推出了MFB系列有源一体化音箱。例如,MFB 545、MFB 544、MFB541等型号。到现在这几个型号的音箱在二手市场也吃香,甚至还有外国的小型音响公司还专门复刻这些音箱的功放电路出售,用于替换原来的功放。
Philips公司在1970年代开发的Motion Feed Back技术,第一;可扩展低频延伸下限;第二,通过反馈修正降低失真
有源伺服技术(Active Servo Technology)的好处就是喇叭本身做不到的,可以通过电子电路的相互优化的方式来实现,能在一个低音喇叭的口径,以及箱体容积相对较小的前提条件下获得良好的低频响应。但它必须有专用的功放一起搭配使用,正因为这样,有源一体化低音音箱里面才被广泛地使用。
Rythmik Audio有源低音音箱所使用的Direct Servo Technology就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%的家庭环境,甚至视听室里面都不好弄。那是因为房间比例的问题,低频在不同位置的听感不一样,有些地方听起来很轻,有些却很重,其频响曲线会明显的谷和峰,要改善低频重播效果,还得需要通过对低音音箱的摆位、做声学处理,还有就是借助电子修正方式来解决这些问题。
例如,Paradigm(百里登)、Martin Logan、JL Audio、Velodyne Acoustics(威力登)的某些型号的有源超低音音箱就内置了自动修正功能,要使用这些功能都需要测试麦克风配合使用才能完成。在测试时,电子修正功能会要求你把麦克风摆放在皇帝位,甚至皇帝位之外其他多个位置做测量,测量时会由超低音音箱发出一连窜的测试音,麦克风在接收之后会根据预设目标曲线进行修正,通常地会对延时、均衡做调整。
Martin Logan的低音音箱使用ARC房间声学修正技术
这类超低音音箱都必须配合功放一起工作,所以只会出现在有源低音音箱里面。而且因为修正方式都以数字方式进行,所以在信号处理流程上会经过A/D和D/A处理,道理上是会劣化声音的。而且自带修正系统的精度问题也是值得斟酌,能起到多大的作用,我相信只有用家才有体会,所以使用过的用家们不妨发表一下自己的看法和感想。
在我看来,要弄好低音效果,其首要的条件是必须有一只性能出众的超低音音箱,其次是房间要做好声学处理,然后再进行合理的摆位,至于使用电子修正功能是作为辅助。另外,甚至还有人提出实时修正功能。其方式就是在靠近音箱音盆位置放置麦克风,然后在聆听位置再放置另一只麦克风,两只同时拾取声音,然后做对比后再做修正。至于效果怎样,目前还不得而知。
JL Audio G 213超低音音箱
倒相式
倒相式是超低音音箱里面最常见,最常用一种设计。倒相式设计就是一个开放式的亥姆霍兹共振腔,由于共振腔存在共振频率,可以把低音喇叭的共振频率时的振动实现高效转换。所以相比起密闭式,倒相式设计最大的优势是可以提高灵敏度,还能降低低音喇叭的截止频率,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
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
Denon Home 低音炮上手体验:家庭影院的必需品,回音壁的最佳拍档
自家庭影院无线化的成熟程度提升开始,音频厂商们都往自家投入一种新的「系统化」概念。
从那时候开始,以 Soundbar 为中心的家庭影音系统不再是以世代为整体打包销售的完整方案,系统中每一款产品都是独立的个体。用户可以自由组合出自己需要的影音系统,也可以按照自身喜好单独升级系统里面的产品。
只要是支持相同的系统,新一代的设备可以向下兼容。产品之间隔阂少了,用户更新换代的成本也会随之降低。
要提到这种玩法,当然少不了天龙的 Denon Home 系统。
早在 2022 年初,DENON 为自家 Denon Home 系统加入了新款 Soundbar Denon Home 550。
自身用上了 mini Bar 的尺寸设计,支持 Dolby Vision 和 Dolby Atmos 等基础要素之外还支持 QPlay 和 AirPlay,还可以和 Denon Home 150/250/350 组合成系统来满足家庭影院需求,是一款较为全能的 Soundbar 产品。
只是,Denon Home 之前并未推出新款低音炮。用户如果想要在系统里面加入补充低音表现的设备,还是有点难度。
正好,天龙近期推出了 Denon Home Subwoofer 低音炮,正式将 Denon Home 系统低音炮的空缺填上了。
Denon Home 低音炮用上了正正方方的设计,表面加入类似 Denon Home 550 的织布处理,DENON 标志下面加入了用于显示本机状态的 LED 灯。
8 英寸的喇叭直接藏在底面,支撑脚则平均地放在底部的四角上。
低音炮的尺寸为 33x37x33cm,整体重量为 12.5kg,和日常 2.1 音箱用的低音炮重量相似。用户如果要和 150/250/350 组合成放在书桌上的无线喇叭,那把 Denon Home 放在书桌下方的支架上也还可以。
但如果只放在客厅给电视服务的话,那直接将低音炮放在地上即可,低音炮的体积和设计也方便你将它摆在任意的角落上。
主要用于无线连接的 Denon Home 低音炮背面做得很干净,只保留了低音炮音量加减、静音、复位和连接按钮,接口的部分保留了用于连接配对的 AUX 接口、USB 接口和网线口。
连接和兼容性方面,Denon Home 低音炮支持 HEOS app 控制,除了能和 Denon Home 550 组合成标准的 3.1 系统之外,还可以 Denon Home 其他成员组合成 5.1 的完整系统。天龙官方在发售的时候,也直接提供了以下几个组合选项供用户选择:
• 单体音箱搭配低音炮的组合:Denon Home 150/250/350 + Denon Home 低音炮• 2.1 系统:Denon Home 150/250/350×2 + Denon Home 低音炮• 3.1 系统:Denon Home 550 + Denon Home 低音炮• 5.1 系统:Denon Home 550 + Denon Home 150×2 + Denon Home 低音炮
接上电源之后,用户只需要直接安装「HEOS 中国」这个应用就能够将直接添加和调整 Denon Home 设备,也可以实现多房间多设备控制。调整的方式很简单,用户可以直接拖动设备来设置位置,两个设备重叠的时候就可以组成系统。整个操作过程都有详细的引导,而且基本都只有一个按键操作,非常简单方便。
应用里也集成了播放功能,直接支持了 QPlay 和喜马拉雅。
喜马拉雅的部分集成了账号登陆功能,用户登陆之后可以直接找到自己的喜马拉雅订阅信息和收听记录,之前听过的播客和听书可以继续听。没有账号的新用户可以直接在 HEOS 里面搜索喜马拉雅的播客,搜索完成后能够直接播放。
HEOS 还可以直接获取喜马拉雅的热播榜、新品榜和口碑榜三大排行榜,就算之前没有用过喜马拉雅的人可以透过排行榜推荐来收听。
听感方面,用 Denon Home 550 + Denon Home 低音炮来看电影,声音会表现得很开阔,简单的回音壁和低音炮组合都能够呈现不俗的空间感。虽然 Denon Home 550 没有侧向的单元,但看电影时声音移动表现也都很自然,不会有明显的突兀感。
当然,如果可以再搭配两只 Denon Home 150 来实现环绕声,加上支持 Dolby Atmos 的影片,环绕效果会更完善。
客厅表现里面最突出的,还是 Denon Home 低音炮的效果。
低频输出力度十足,有好强的能量感和冲击力。我们已经是放在可以容纳 10 人就餐且连同开放式厨房的场景里面测试,Denon Home 低音炮在默认模式下已经能够满足这空间的播放需求。推高一两级输出的话,站在后排的人也能够感受到低频的效果。
此外,Denon Home 低音炮的效果不是一沉不起的低频,低频富有弹性,能够保证饱满的基础上输出回弹自然的鼓点。这一点用来直接播放音乐,或者客厅中看演唱会时效果会更突出。
有别于客厅的大音量输出,Denon Home 550 单体在小房间环境内也能够保持声音效果。哪怕输出音量低不少,歌手演绎以及背景声效的处理也不会变得含糊。
Denon Home 低音炮加入之后 Denon Home 550 就能把超低频的工作转移出来,专心处理中高频的部分。两者协同工作之后你就能发现,Denon Home 550 输出的声音会突然清澈不少,像是照片加了去雾处理。
人声保持细腻和湿润度的同时变得比之前突出,高频乐器处理会再清晰一点,低频和超低频的处理有低音炮加持,整体下潜量更大,声音的饱满度和厚度都有明显提升,有传统 Denon 音响系统的温润感。
所以在声音这个部分,不管是听歌还是看电影,Denon Home 550 和 Denon Home 低音炮的组合都是必须的。如果要问搭配 Denon Home 550 时需要先买哪款 Denon Home 设备,那我觉得 Denon Home 低音炮必定是首选。
毕竟在这个环境上,用多台 Denon Home 150 做环绕更多是锦上添花,而加入 Denon Home 低音炮就是完善声音的刚需了。
总的来说,Denon Home 低音炮是 Denon Home 圆满的标志。
它能够为 Denon Home 550 的用户补上力量和质量都算优等的低频表现,提升了声音的厚度和饱满感,完善了整个系统的声音表现,提升的效果算是立竿见影。
如果你已经入手了 Denon Home 550,之后也打算将它设为家庭影院的核心,那入手 Denon Home 低音炮就是必然的选择了。
另一方面,如果你也入手了 Denon Home 150/250/350,单纯把它们当作流媒体播放工具,那选择 Denon Home Subwoofer 作为低频部分的补充,组成 2.1 之后也能够获得明显的提升。
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