音箱的設(shè)計(jì)與技術(shù)
閉箱最早是AR公司發(fā)明的技術(shù),早先一直是采用障板式設(shè)計(jì),也就在AR發(fā)明了所謂“氣墊式”專利后(即閉箱)才名符其實(shí)地成為音箱了,閉箱的特點(diǎn)是低頻力度好、反應(yīng)迅速、低頻清晰有力,但是下潛深度有限,低頻量感不足。
傳輸線箱是利用聲導(dǎo)管的原理,將單元發(fā)出的后向聲波經(jīng)一段聲導(dǎo)管后,在某一低頻率處與前向聲波同相迭加,從而得以獲得較好的低頻下潛深度。但是聲導(dǎo)管的長(zhǎng)度需為幾十赫茲聲波波長(zhǎng)的一半,約需幾米長(zhǎng),這樣后向聲波與前相聲波之間雖然相位同相,但有一個(gè)幾十毫秒的時(shí)間延遲,所以大多數(shù)傳輸線箱的低頻量感雖然不錯(cuò),但瞬態(tài)較差,低頻較為混濁無(wú)力。縱觀目前世界Hi-FI市場(chǎng),傳輸線設(shè)計(jì)基本上很少看到了,筆者的個(gè)人觀點(diǎn)是傳輸線箱或許會(huì)逐漸消亡,倒相箱與傳輸線的出發(fā)點(diǎn)是相同的都是充分利用后向聲波來(lái)加強(qiáng)低頻頻下潛,但倒相式用的是用集中參數(shù)諧振工的倒相方式,來(lái)代替?zhèn)鬏斁€式半波長(zhǎng)聲導(dǎo)管的分布參數(shù)倒相方式,這樣雖然同樣將聲波倒相了,而附加的時(shí)間延遲卻只有十毫秒左右,并且倒相式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易加工、易調(diào)節(jié),故此目前倒相式與閉箱成為目前設(shè)計(jì)的兩大系統(tǒng),其它較常見(jiàn)到的還有空紙盆式(被動(dòng)輻射式),其原理與倒相式相同,且超出本文的范圍之外,故不作介紹。
倒相箱與閉箱相比較,各有千秋。閉箱好在有力度、瞬態(tài)好、清晰,聽(tīng)古典音樂(lè),尤其是室內(nèi)樂(lè)極佳,所以像英國(guó)ATC等獨(dú)鐘于閉箱。而倒相箱好在低頻下潛較深、量感足、承受功率大、靈敏度高,比較全面能勝任各種場(chǎng)合。熟優(yōu)熟劣只能憑各人喜好了。
監(jiān)聽(tīng)一號(hào)音箱設(shè)計(jì)時(shí)為求低頻下潛深度以及適應(yīng)性采用的是倒相式設(shè)計(jì)(而實(shí)際上也完全可以作閉箱),為了保證低頻大音壓下不出現(xiàn)功率壓縮,或氣流聲,則倒相管的直徑不易過(guò)小。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),計(jì)算公式僅是一個(gè)參考,最終要用耳朵較聲來(lái)調(diào)整。
設(shè)計(jì)完箱體尺寸后,就要考慮箱體制作方面的要求:首先就是箱內(nèi)吸聲材料的選取,吸聲材料的不同,能夠顯著改變箱體有效體積。有些發(fā)燒友受國(guó)內(nèi)一些發(fā)燒文章的誤導(dǎo),迷信采用玻璃棉或石棉來(lái)作吸聲材料,玻璃棉的吸音效果雖然較高,并且具有絕熱膨脹的優(yōu)點(diǎn),但實(shí)際上,除非單元不合適,設(shè)計(jì)出的箱體體積過(guò)大,如國(guó)內(nèi)一些低檔的高Q、高等效容積喇叭那樣,需要采用玻璃棉來(lái)減少箱體實(shí)際體積外,采用玻璃棉并無(wú)太大的優(yōu)點(diǎn),而且玻璃棉在音箱中的使用。采用普通海綿、晴綸棉或者長(zhǎng)羊毛棉,可以很方便地設(shè)計(jì)出音質(zhì)上佳的音箱。監(jiān)聽(tīng)一號(hào)由于設(shè)計(jì)體積為18升左右,故在設(shè)計(jì)時(shí)選用的就是中泡通孔海綿。
箱體板材的選取與處理對(duì)箱體音質(zhì)的影響是巨大的。對(duì)板材的要求是相當(dāng)?shù)膭偠扰c內(nèi)阻尼衰耗特性。目前較好的選材是中密度纖維板(MDF),只是國(guó)產(chǎn)的中密板質(zhì)量較差,要用高密板才能達(dá)到進(jìn)口MDF的效果。但是中密板的內(nèi)阻尼效果依然不夠,我們采用內(nèi)壁貼附特殊配制的瀝青板的方法彌補(bǔ)。這種瀝青板阻尼特性一年四季都較穩(wěn)定,并且阻尼度極佳。先在開(kāi)好料的箱板板材上涂上一層木工膠,將瀝青板放置居中,并且大頭的釘子間隔4-8cm釘牢,這樣箱板與瀝青板成為一個(gè)有機(jī)的整體,可以基本上做到“只有喇叭發(fā)聲,絕無(wú)箱板發(fā)聲”的理想。
談完箱體的設(shè)計(jì),就要談一下音箱的心臟部分分頻器的設(shè)計(jì),毫無(wú)疑問(wèn),分頻器是一對(duì)音箱的靈魂,它直接決定了音箱的音色,但以往的一些發(fā)燒友對(duì)于分頻器存在著一些機(jī)械的認(rèn)識(shí),如有人曾撰文“痛斥”一階分頻(-6dB/oct),認(rèn)為具有無(wú)限大衰減的理想濾波器才是最佳選擇,也即濾波器的階數(shù)越高越好,衰減斜率越大越好,這種看法一是只膚淺地看到了分頻器“分”的作用,二是機(jī)械地看到了分頻器由高低通濾波器組成這個(gè)問(wèn)題。
關(guān)于分頻器,我想談一點(diǎn)哲學(xué),國(guó)內(nèi)曾經(jīng)片面地宣傳“一分為二”,而忽略了“合二為一”,而實(shí)際上筆者覺(jué)得,“一分為二”為表,“合二為一”為本,高音單元音色明亮,可喻之為“陽(yáng)”,低音單元音色低沉深厚,可喻之為“陰”。陰、陽(yáng)有對(duì)立的一面,也有相互包容的一面,是故古代之太極黑白魚(yú)的圖形,并不是一個(gè)圓劈為兩半這樣簡(jiǎn)單,而是陽(yáng)之尾就是陰之頭,首尾相連,相生相化,并且黑白魚(yú)的眼睛,更是陰中之陽(yáng),陽(yáng)中之陰的所謂至陰至陽(yáng),回到分頻器來(lái)說(shuō),其作用與其說(shuō)是分割陰陽(yáng),勿寧說(shuō)它是調(diào)合、融冶陰陽(yáng)于一爐。試想一下,如果分頻點(diǎn)以下,單是低音單元發(fā)音,分頻點(diǎn)以上單是高音單元發(fā)音,那么音色豈不是被割裂了,音像定位也會(huì)上下跳動(dòng),決無(wú)可能達(dá)到較好的音質(zhì)。相反,如果單元質(zhì)量?jī)?yōu)良,則在分頻點(diǎn)以下以低音單元為主,高音單元為輔,分頻點(diǎn)以上則反之,則分頻點(diǎn)處由于分頻器的調(diào)度之妙,將高低音單元這兩個(gè)音色等各不相同的“陰”與“陽(yáng)”有機(jī)地融合為一體,可以得到較佳的音色。
通過(guò)以上分析可以看出,在單元性能有保證的前提下,較低階的分頻器肯定是優(yōu)于高階分頻器的,尤其是考慮到高階濾波會(huì)帶來(lái)的較大的相位變化與較大的時(shí)間延遲,低階濾波的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。當(dāng)然低階濾波對(duì)單元要求相當(dāng)高,如果分頻點(diǎn)較低,而濾波階數(shù)也較低的話,高音單元的功率負(fù)擔(dān)就越大,這也是監(jiān)聽(tīng)一號(hào)設(shè)計(jì)中高音濾波用了二階,而低音用一階的原因之一。
決定高、低音濾波的階數(shù)配合還要考慮到單元本身在分頻點(diǎn)處相位的銜接問(wèn)題。通過(guò)高低通濾波的相位差來(lái)彌補(bǔ)單元濾波會(huì)帶來(lái)的較大的相位變化與較大的時(shí)間延遲,低階濾波的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。當(dāng)然低階濾波對(duì)單元要求相當(dāng)高,如果分頻點(diǎn)較低,而波波階數(shù)也較低的話,高單元的功率負(fù)擔(dān)就越大,這也是監(jiān)聽(tīng)事情 設(shè)計(jì)中高音濾波用了二階,而低音用一階的原因之一。
決定高、低音濾波的階數(shù)配合還要考慮到單元本身在分頻點(diǎn)處相位的銜接問(wèn)題。通過(guò)高低通濾波的相位差來(lái)彌補(bǔ)單元之間的相位差,以獲得較平直的相頻響應(yīng),而平直的相頻響應(yīng)是中頻音色純美自然的必備條件,我在此推薦N601與T301配合時(shí),分頻點(diǎn)取在2.5-3KHz之內(nèi)時(shí),以高通濾波比低通濾波高一階為佳。
其次是阻抗補(bǔ)償,由于低音電感在分頻點(diǎn)的作用不可忽視,故加以適當(dāng)?shù)淖杩寡a(bǔ)償電路為佳,但補(bǔ)償一定不要過(guò)頭,否則會(huì)對(duì)音色帶來(lái)較大的劣化,以補(bǔ)償后的阻抗不低于補(bǔ)償前阻抗曲線的最小阻抗值為佳,對(duì)于高音靈敏度的調(diào)整以L型電阻衰減網(wǎng)絡(luò)為佳,單個(gè)電阻衰減并不會(huì)節(jié)約多少成本,而對(duì)音色又無(wú)好處。
最后還要提一句,一定是雙線分音為佳,至于有些朋友講有些單線分音的箱體改雙線分音后高音過(guò)多的問(wèn)題,是由于其原設(shè)計(jì)是單線分音,為了抵消低音串?dāng)_對(duì)高音的掩蔽效應(yīng)而將高音的靈敏度調(diào)高了一點(diǎn),改雙線分音后,要將高音衰減加多一點(diǎn),對(duì)于本身按雙音設(shè)計(jì)的就無(wú)此問(wèn)題,關(guān)于雙線分音可以參考《音響世界》上我的一篇文章。
設(shè)計(jì)后的音箱做出樣箱后還需要進(jìn)行一系列的測(cè)試調(diào)整,包括阻抗測(cè)試、幅頻測(cè)試、相頻測(cè)試以及失真度頻響曲線、落水圖或者瞬態(tài)響應(yīng)等,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),作為專業(yè)設(shè)計(jì)一定是在測(cè)試無(wú)問(wèn)題后才進(jìn)行人耳校聲調(diào)整的,因?yàn)闊o(wú)科學(xué)的基礎(chǔ)就談不上藝術(shù),“皮之不存,毛之焉附”。對(duì)于業(yè)余制作,如無(wú)測(cè)試條件,這一頂只能付之闕如,就一定要認(rèn)真研究廠方提供的測(cè)試曲線,并且吃透原設(shè)計(jì),并且在人耳校聲一關(guān)多花功夫,才能彌補(bǔ)測(cè)試條件的不足。
前面談了很多,僅是音箱設(shè)計(jì)的技術(shù)部分,對(duì)于高級(jí)Hi-Fi來(lái)講,這或許僅占四成,而人耳校聲等藝術(shù)部分對(duì)于一個(gè)好的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)卻占到六成。上面談的那些技術(shù)部分雖然繁雜,卻畢竟有跡可循,只要下一番功夫,是可以吃透掌握的。而“人耳校聲”這部分不僅要求多聽(tīng)常聽(tīng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)有豐富的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于高檔知名器材有深切的了解,更關(guān)鍵的是要求具備較深厚的文化藝術(shù)根底,對(duì)哲學(xué)的了解或許不無(wú)幫助。正如欲語(yǔ)所言“功夫在詩(shī)外”,僅學(xué)做詩(shī)只能成為“詩(shī)匠”,只有博學(xué)人文地理等諸般學(xué)科,才能冶諸家之長(zhǎng)于一爐,鑄就磊磊大觀的“詩(shī)才”,以此推之,我們或許可言,“功夫在Hi-Fi外”,這僅指校聲,并且是頂級(jí)的要求(對(duì)于一般Hi-Fi或許只要適當(dāng)?shù)募夹g(shù)積累和Hi-Fi經(jīng)驗(yàn))。
關(guān)于校聲,為求得Hi-Fi所追求的中性,必須廣泛的用各類音樂(lè)來(lái)校聲,因?yàn)橐环N音樂(lè)往往只覆蓋某一段或某幾段頻率,用各種音樂(lè)來(lái)校聲,可以最大可能地把整個(gè)頻段調(diào)至最佳。音樂(lè)信號(hào)中,我個(gè)人覺(jué)和人聲可能是最復(fù)雜、最難重放的,古語(yǔ)有“絲不如竹,竹不如肉”之說(shuō),這“肉”就指人聲,而同時(shí)人聲又是人們最熟悉、最容易挑剔的。把人聲重放好是非常關(guān)鍵的。并且人聲對(duì)中頻段的幅頻平坦、均衡、相頻的平直等都非常敏感,所以人聲往往是設(shè)計(jì)師校聲的最常用手段之一。
聽(tīng)人聲校聲時(shí),要注意口型、定位、韻味??谛途劢骨逦投ㄎ粶?zhǔn)確穩(wěn)定與頻響的平直、左右聲道的平衡都有很大關(guān)系。而人聲的韻味則與相位曲線的平直有著莫大的關(guān)系,相位設(shè)計(jì)乃是這十年來(lái)國(guó)際上剛剛興起的技術(shù),監(jiān)聽(tīng)一號(hào)的人聲純美,除了單元質(zhì)量的貢獻(xiàn)外,相位設(shè)計(jì)功不可沒(méi)。
其它,如用大提琴、炮聲、鼓聲來(lái)校低頻,小提琴獨(dú)奏來(lái)校中高頻與高頻的定音,而且打擊樂(lè)中鈸等來(lái)校超高頻的泛音解析力,而大型的交響樂(lè)可以校音場(chǎng)的寬深以及大動(dòng)態(tài)與復(fù)雜場(chǎng)面下的音像定位,而鋼琴音域?qū)拸V,泛音豐富,其音粒的質(zhì)感與泛音的音色對(duì)各頻段的平直響應(yīng),有著極高的要求。
在有條件時(shí),校聲可以拿一些國(guó)際知名有定評(píng)的音箱作為參考,比如用ATC20的高、低頻作為參考,或者以它的均衡度為參考,以Harbeth的3/5A來(lái)為人聲參考,以ATC和Alon的大場(chǎng)面重現(xiàn)為參考等等。
這里提醒一下發(fā)燒友,校聲是一個(gè)極為復(fù)雜的工作,一是要反復(fù)校多次,二次要測(cè)試與校聲并行,不要校聲出來(lái)的音箱背離了理論的指導(dǎo),一定要校聲、測(cè)試交叉進(jìn)行,務(wù)求藝術(shù)與理論的高度統(tǒng)一。
關(guān)于監(jiān)聽(tīng)一號(hào)所用的單元的特點(diǎn)在許多文章中已經(jīng)有過(guò)介紹,并且產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)也給出了參數(shù)和特點(diǎn),這里就不再多談。
寫(xiě)到這里,我想重談老調(diào),筆者認(rèn)為,在Hi-Fi音響這一行業(yè)我們中國(guó)人是完全可以走到世界前列的,一些技術(shù)的關(guān)鍵我們完全可以掌握,并且可以開(kāi)發(fā)出一些我們自己的先進(jìn)技術(shù)來(lái),可以講技術(shù)上要追上世界先進(jìn)水平,只要我們努力并不會(huì)需要太長(zhǎng)時(shí)間,而我們五千多年悠久文化的積淀使得我們對(duì)Hi-Fi的理解具有一些他人所無(wú)法具有的優(yōu)勢(shì),尤其是中國(guó)傳統(tǒng)的文化哲學(xué)思想與現(xiàn)代Hi-Fi產(chǎn)業(yè)得天時(shí)地利人和。
我們立志搞出世界第一流的Hi-Fi產(chǎn)品,并不是我們夜郎自大,而是充分考慮以上這些因素后樹(shù)立的一個(gè)現(xiàn)實(shí)的目標(biāo),當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),光憑我們廠家的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,這必須依賴廣大發(fā)燒友對(duì)我們的關(guān)心支持,也有賴于國(guó)內(nèi)出現(xiàn)一批而不是少數(shù)幾個(gè)嚴(yán)肅的Hi-Fi廠家,形成一種良好的行業(yè)風(fēng)氣。
希望通過(guò)這次活動(dòng),能夠更加密切我們同發(fā)燒友的聯(lián)系,獲得更多的發(fā)燒友的支持,使我們?cè)趯?shí)現(xiàn)理想的艱苦道路上再邁出一大步。
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