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音箱的設(shè)計(jì),實(shí)際上是低頻的設(shè)計(jì)
2021-02-01

音箱的設(shè)計(jì)就是低頻的設(shè)計(jì)。這實(shí)際上是指箱體的內(nèi)容積與單元工作之后所產(chǎn)生的振動(dòng)之間的關(guān)系,它與低頻的能量、質(zhì)感的表現(xiàn)有直接的聯(lián)系。

至于中高頻,雖與音箱前障板的形狀有一定的聯(lián)系,但與分頻器的關(guān)系會(huì)更大一些。

早期的箱體大都是木質(zhì)結(jié)構(gòu),并不像如今般使用如石板、金屬、大理石等豐富多樣的材料制作箱體。為何現(xiàn)在箱體的材料有這樣的多樣性呢?目的是為了降低箱體的呼吸效應(yīng)。由于木質(zhì)箱體的呼吸效應(yīng)十分顯著,所以現(xiàn)如今箱體的材料越發(fā)多樣。

從仿生學(xué)的角度來看,胸腔隨著人們的呼吸總是在不斷地放大與收縮。

而單元在箱體上的運(yùn)動(dòng)則類似于人們的呼吸。隨著“呼吸”,箱體剛性減弱,箱體的內(nèi)部壓力也隨之降低。

換一個(gè)角度來看,內(nèi)部的壓力非常像一只彈簧,當(dāng)彈簧緊的時(shí)候,反作用力就比較強(qiáng),低頻的力道也會(huì)顯得強(qiáng)一些。反之,如果彈簧比較松的話,低頻的力量也會(huì)隨之減弱,聽感上會(huì)較為松散。

所以不同強(qiáng)度的材料,不同大小的容積,對低頻的表現(xiàn)有直接的影響。這也使得市面上制作箱體的材料出現(xiàn)多樣化。

木質(zhì)材料來自于自然界,它的諧振相對來說也較為自然。老一代的音箱設(shè)計(jì)師對這類材料有深刻的認(rèn)識(shí),可以說是運(yùn)用木質(zhì)材料的高手。

在中國發(fā)燒友的心目中,很多名箱都是木質(zhì)箱體制作的,如3/5a之類的音箱。

用木質(zhì)材料制作的箱體也因其具有一定的“呼吸效應(yīng)”,所以低頻相對柔和。

如果希望低頻更具爆發(fā)力,則會(huì)選擇強(qiáng)度更高的材料,以此來提高彈簧效應(yīng),這會(huì)使低頻更具力量感。

在木質(zhì)材料中,也有多種不同的選擇。比如中纖板、高密度多層板和石墨板材等等。

這些材料的強(qiáng)度各異,所制作出的箱體彈簧效應(yīng)自然也是不同的,箱體的諧振頻率當(dāng)然也會(huì)有所不同。

過去我們常常見到,一些木質(zhì)箱體中會(huì)涂上瀝青之類的材料,這樣既可以增加箱體的阻尼,也可以改變或者是降低箱體的諧振,以使聲音的表現(xiàn)更為清晰。

所以對材料不同的認(rèn)識(shí)、不同的使用方式當(dāng)然會(huì)帶來不同的制作結(jié)果。

使用剛性材料制作箱體的設(shè)計(jì)者,通常希望能夠準(zhǔn)確地還原唱片所帶來的信息;而用木質(zhì)材料制作箱體的設(shè)計(jì)師,通常認(rèn)為木質(zhì)材料更接近樂器和自然界的聲音,使用木質(zhì)材料制作的箱體會(huì)使音樂的表現(xiàn)更加和諧。

于是在箱體的制作上,基本上形成了兩大流派。

所以不同的材料制作的箱體,各有特點(diǎn)。

但如何把材料的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來,又盡可能地避免不足,這需要經(jīng)過反復(fù)地實(shí)踐,也需要一定的悟性。

所謂悟性,是需要對聲音和材料之間的關(guān)系有深刻的理解,不能單純地為使用材料而使用材料。

在我們所接觸過的音箱中,有一些是使用了金屬材料的,也有一些使用了硬的塑料。這其中有部分產(chǎn)品箱體的不良諧振相對更為嚴(yán)重,對聲音的準(zhǔn)確還原以及自然而和諧的表達(dá)并沒有多少實(shí)質(zhì)性的幫助。

從理論上而言,金屬材料制作的音響器材,惰性越強(qiáng)越好,諧振頻率越低越好,材料相對越厚越好。

多能仕參考o(jì)ne的Lp轉(zhuǎn)盤,是給我印象深刻的一款出色產(chǎn)品,在多種金屬材料中又加入了鉛粒,使其具有極強(qiáng)的惰性。作為一個(gè)軟盤,不但中高頻具有極好的連貫性,中低頻也有相當(dāng)?shù)臋?quán)威感。可惜,這已是一代絕響了。

如果金屬箱體采用的材料比較薄,諧振點(diǎn)就會(huì)比較高,也就是說惰性不夠強(qiáng),很容易引起某一些“共振”,對諧振的控制反而不如制作較好的木質(zhì)箱體那么自然。

所以不要簡單地認(rèn)為,金屬材料有較高的強(qiáng)度,諧振頻率就一定低。舉一個(gè)簡單的例子,我們大家都聽過寺廟的銅鐘發(fā)出的聲音,因銅鐘的自身材質(zhì)比較厚重,所以它所發(fā)出來的聲音是渾厚深沉的,非常具有能量感。

而同樣材質(zhì)的銅鑼、銅镲等,隨著厚度的降低,所發(fā)出的頻率就會(huì)升高,聲音會(huì)顯得清脆明亮很多。所以對金屬材料的惰性要有正確的認(rèn)識(shí)。

諧振頻率是越低越好的,相對而言,鑄造的金屬板材比彎曲的金屬板材諧振頻率低一些,厚的比薄的低一些,多種混合材料比單一的材料也要低一些。

所以我們常常見到在不同的箱體中增加不同的阻尼材料,形成三文治結(jié)構(gòu)。這實(shí)際上是要降低和分散諧振點(diǎn),使音樂信號的還原不受箱體諧振頻率的干擾。

所以金屬制作的箱體既要講究材料,也要講究厚度?上承┰O(shè)計(jì)人員對這方面重視不夠,箱體使用的材料偏薄,這類音箱相對于制作良好木質(zhì)箱體而言,音染是更為嚴(yán)重的。

早期的音響設(shè)計(jì)師由于沒有那么多的材料可選擇,所以制作箱體只能以木質(zhì)材料為主,在反復(fù)的實(shí)踐中對木質(zhì)材料的使用有更多的心得。因此,那一代的大師,對木質(zhì)材料的使用可以說是登峰造極,都是“玩木”的高手。

他們所制作出的箱體,利用箱體的諧振在一定程度上提高聲音的能量,讓箱體的有益諧振和音樂的信號融為一體,使聽感上更為悅耳。

在中國發(fā)燒友的心目中,這類的音箱通常被打上了“有音樂味”的標(biāo)記,而高剛性的音箱則被列入了“高還原科技類”。其實(shí)這二者并不矛盾,都是為了準(zhǔn)確生動(dòng)自然地還原音樂,只是有的做得好,有的玩得差罷了。

在我們銷售的音箱中,愛因斯坦與BH的兩位老板對箱體材料的認(rèn)識(shí)并不相同,但是彼此之間互相地欣賞。

愛因斯坦的老板在運(yùn)用金屬材料制造箱體的同時(shí),還用了不同的阻尼板,這實(shí)際上是一種三文治結(jié)構(gòu)。 他還認(rèn)為,金屬箱體材料的厚度必須要達(dá)到15mm以上,且必須是鑄造的,才能夠有效地降低金屬材料的諧振點(diǎn)。

德國的冠廷雖然是木質(zhì)箱體,但是聽起來毫無“箱聲”,從理論上來說是不可能沒有的。只是該箱體的諧振與音樂完全融為了一體,而不形成任何有害的“干擾”。

在聽感上,無論是金屬音箱還是木質(zhì)的箱體,如果能夠明顯地感覺到有某些“箱聲”:

實(shí)際上是箱體某些諧振頻率對音樂的信號造成了干擾,讓人的聽感上覺得不太自然。音色準(zhǔn)確性和質(zhì)感的還原也都會(huì)有所下降,尤其是中低頻的分析力與層次的表現(xiàn)力受到的影響更為明顯。

在這里想和大家分享一個(gè)經(jīng)歷,這個(gè)經(jīng)歷加深了我對箱體運(yùn)用技術(shù)上的一些看法。

BH老板曾為我們山東的客戶制作了一對12米長的低音箱。這對箱,開口3米多高,像一面墻。它是沒有分頻器的,內(nèi)部也沒有任何的吸音材料,利用了箱體的長度和開口的尺寸作自然濾波,是低頻下潛到16赫茲。而箱體的制作材料用的僅僅是20mm左右厚的鋼琴響板,它由12個(gè)大小不同的箱體組成,每聲道使用了2只18寸的低音單元作推挽工作。

在安裝這對低音炮以前,我不禁擔(dān)憂:

如此碩大的箱體,2只18寸的低音單元作推挽運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的氣流是何其強(qiáng)大,所產(chǎn)生的振動(dòng)又是多么可怕?每聲道12米長的箱體共存于一面“墻”內(nèi),彼此地干擾和振動(dòng),難道不會(huì)使低頻亂作一團(tuán)嗎?

我們的擔(dān)心顯然是多余的。安裝完之后,低頻的能量與力道、厚度與干凈的程度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我的想象。

當(dāng)我們的身體隨著我們坐的沙發(fā)因低頻侵襲而抖動(dòng)的時(shí)候,不僅我們的聽覺被低頻所征服,我們的身體也完全沉浸其中,而我們聽不到一點(diǎn)箱體的共鳴對低頻所產(chǎn)生的干擾。這讓我不得不折服,玩木頭玩到了這樣的境界,不僅僅是高手中的高手,可以說是一個(gè)天才。

你可以設(shè)想一下,如果換一個(gè)人,無論他用什么樣的材料,還能夠達(dá)到這樣出色的效果嗎?

分享這個(gè)故事的目的,是想告訴大家:

對材料的認(rèn)識(shí)和理解以及力學(xué)結(jié)構(gòu)上的運(yùn)用,不僅是一門科學(xué),也是一種經(jīng)驗(yàn),既需要悟性,也需要反復(fù)地錘煉,最終才能夠把握。

注:BH的老板又為福建的資深燒友打造了一個(gè)對16米長的號角低音箱,面積達(dá)到了30平米,以后會(huì)有跟蹤報(bào)道。

材料工業(yè)的發(fā)展,為箱體制作提供了一些捷徑。但是從經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的角度來講,也因?yàn)榉奖,讓某些設(shè)計(jì)師缺少了“玩物”的機(jī)會(huì),當(dāng)然也相應(yīng)地減少了一些經(jīng)驗(yàn)的積累,而降低了對材料特性的近一步認(rèn)識(shí)。

當(dāng)我們明白了這些道理之后,在組建音響系統(tǒng)的過程中,既要聽其分析力,也要聽其音色還原的準(zhǔn)確性,還要聽其能量感與反應(yīng)的速度。

如果這些方面都能達(dá)到你的要求,就無需過分在意箱體是由何種材料制成的。

在選擇音箱的過程中,我們經(jīng)常見到一些發(fā)燒友會(huì)用手去敲一敲箱體。

實(shí)際上就是敲箱體所發(fā)出的聲音,也就是判斷箱體所發(fā)出的諧振頻率。

在木質(zhì)箱體中,這種判斷要相對容易一些。一般來說,敲擊箱體時(shí)能夠聽到干凈的木質(zhì)感的聲音或者接近于“無聲”,也就是感覺上聽到的是板材本身的聲音,而不是箱體震動(dòng)和共鳴的聲音,這類箱體制作都是相對成功的。

如果在敲擊當(dāng)中能聽到“砰砰砰”的箱體共振聲,通常這樣的共鳴聲對低頻的清晰度和層次都會(huì)有一定的影響。

所以我們說,音箱的設(shè)計(jì)實(shí)際上是低頻的設(shè)計(jì)。唯有低頻有良好的表現(xiàn),才能夠使音樂的整體的整體表現(xiàn)有著良好的還原。

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