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认识家庭影院系统中的低音炮



超低音炮的用途:
 
作为家庭影院系统的一份子,负责再生电影音效中的低频音效,用来补足主音箱不足的低频量感受,或无法达到的低频、极低频领域。
 
超低音炮的区分:
 
如果以是否内置扩大机来区分,可分二种主动式超低音和被动式超低音。若以箱体设计区分大致可分来低音反射式设计、带通式设计、传输线式设计等。若是以发声方向来区分,可分为朝正面发声、朝后面发声、朝地面发声、朝上面发声以及朝左右二面发声等。若以单体动作方式来区分,有由二个喇叭组成的推挽式。由二个或三个组成的同相发声式,由单体一个被动辐射器组成的同相发声式。其中最为理想的超低音炮是在内置扩大机之外,还设计了一套低音等化线路,可以适度将室内中低频驻波做某种程度的衰减,让100HZ或80HZ以下的低频段达到比较平直的频率响应曲线。当然这种设计的炮价格也相当昂贵。
 
密闭式超低音炮:
 
箱体本身密闭,没有与外界相通的孔道或缝隙,低音单元可安置面向前后左右上下方。这种箱体在制造上最简单,也容易达到品质要求,瞬间反应快,可以承受较大的功率,同时箱体体积也可以做得比较小。
 
低音反射式超低音炮:
 
箱体本身有一个或一个以上低音反射孔,让箱体内的低音单元前波可以经由低音反射孔传出箱体外,与低音单元的正波相混合,藉比增加低频的量感。失真比较低,承受功放比较大。与密闭式箱体比较,低音反射式的最低截上频率可以更低。不过瞬间反应就没有密闭式箱体那么好。
 
带通式超低音炮:
 
带通式箱体设计通常包括二个独立箱室,一个隐藏在内,一个以低音反射孔与外面相通。隐藏在里面的箱室是密闭的。低音单元就安装在这个密闭室内,振膜面向外面另一个箱室。从箱体外观是看不到这个低音单元的。当低音单元开始运动时,驱动外面箱室的空气通过低音反射孔,形成声波滤波器,对某个频带产生四个阶滤波作用。承受功率是各个不同箱体设计之最。瞬间反应只逊于密闭式设计。这种设计成本过高比较少见。
 
转输线式超低音炮:
 
内部要有一个由大渐小的密闭管道,大的这头连接低音单元的背面,承接单元背波,小的那头就是出口。管道的长度至少要有最低截止频率波长的四分之一,管道内壁需要安置适当吸音材料。管道的功能是利低音单元的背波来让低频截止频率往下延伸,达到更低的频率响应。低频可以往下延伸更低。传输式超低音炮的箱体制造成本也是最为昴贵,所以这种设计的炮更为罕见。
 
被动式超低音炮:
 
在早期,超低音炮内并没有专门的驱动扩大机,只有负责分频的被动式分音网络,这种炮称为被动式超低音炮也有人称为无源超低音炮。本身没有驱动能力,必须由外接的功放来驱动,音乐讯号从功放的输出端取得,而它本身还备有一组讯号输出端子,将经过分音的音乐讯号传递给主箱。由于主箱与炮都由同一部功放来驱动,因此功放的负荷增加驱动力会被分散。现在这种炮已经很罕见了,吃力不讨好。
 
主动式超低音炮:
 
随着家庭影院环绕多声道系统的制定,超低音炮必须内置扩大机。因此可以从AV功放的超低音输出端获得低电平音乐讯号。此外,一般主动式超低音炮也会另设高电平输放输出端子,也就是利用喇叭线来接驳。在家庭影院中炮不可能以喇叭线来接驳,因为无论是AV功放或解码前级超低音讯号输出都是经由低电平RCA端子或CLR端子输出,并未从喇叭线端子输出。而在二声道加炮的话,可以透过前级的第二组输出或后级将音乐讯号传入炮。
 
超低音炮内置扩大机采用什么放大方式:
 
绝大多数的主动式超低音内置的扩大机都采用D类放大方式. 因为这种方式效率非常高,不发热,输出功率轻易可达数百瓦甚至上千瓦,面且成本低廉。再者,低音单元的频宽大约为20HZ-150Hz之间,D类扩大机失真较高,不利于中频率与高频段的缺点在超低音的使用中并无大碍。也有少数高档超低音炮坚持用AB类方式,此类炮的背面散热片面积势必相当大,数百瓦的输出功率所需散热片跟一部数百瓦的功放散热片一样大。
 
超低音炮必备的输出入端子:
 
以主动式超低音炮来说,必备包括低电平输出端,输入端。有的还备有Link Out,用以连接第二个炮。高电平喇叭线输入端与输出端。再来必须有分频点调节、音量调节、相位调节或相位切换等。少数炮还没有高通输出端。所谓高通输出端就是滤除分频点以下频段,让分频点以上频段通过。低通输出端则反相,让分频点以下频段通过。
 
相位调节和相位切换:
 
相位调节就是从0-270度的连续或分段调节,而相位切换就仅是0度或180度二种相位分换而已。为什么需要相位调节,简单的说,当超低音单元发出的低频与其它音箱所发出的低频混合时,如果二者的相位一致或接近,则总低频量感是二者相加的总和。反之,如果二者的相位相反或接近相反时,总低频量感就会是相减。理论上当炮与主箱和中置在同一横线上时,其低频相位应该跟主箱和中置相同或接近。实际上很多因素无法将炮放置在与主箱和中置同一横线上,而是放于角落或侧面较多。此时可能炮所发出的声音相位就会与其它声道不同。具备有相位调节就可以地行调整。
 
0度与180度切换的炮最好摆放在墙角或主音箱之间,尽量靠近主音箱或中置声道。0-270度无段式或分段式相位调节的炮则摆放位置比较灵活。调节选择性高。如何确定调整的相位是正确的呢?您只需用耳朵听选择在低频量感最为丰富的那频段就对了。备有粉红色噪声测试碟是非常好的测试软件。测试20Hz-150Hz各段频率,或者选择单一频率聆听。仔细比较就可以听出最为丰富的频段。
 
超低音炮的摆位:
 
炮也与主音箱一样要注意摆放位置,因为超低音单元也会受到邻近墙面或地面的反射影响,而在某些频率产生增强(正相)作用,也会在某些频率产生抵消(反相)作用。此外,聆听空间中本来就不可避免的中低频或低频驻波也会影响超低音单元的表现。所以,当您在选择炮的摆放位置时,第一个要考虑的是:我是否需要借着墙解的低频增强作用来增加超低音单元的量感。第二个要考虑的是:聆听空间原本存在的驻波(左右声道单元引起)是否会跟超低音单元的声波形成增强(正相)或抵消(反相)作用。就是当我们在摆放炮时,不仅要考虑到炮与左右声道相互之间声波的正相反相问题,还要考虑到炮本身与相邻地面、墙面相互之间所引起的正相反相问题。
 
有关炮与左右声道之间引起的正相、反相问题可以藉由炮符设的相位调节来解决。至于炮本身与墙面地面引起的正相、反相问题除了对环境的改动外也仅能藉由炮的摆位来处理。简单的摆位其实牵涉到许多复杂的考量问题。要解决这个问题最好的办法就是,让邻近的墙面所反射的声波与超低音单元所再生的声波都保持相同的相位,也就是互为正相。要让超低音单元、地面、侧墙面、后墙面这四股声波都维持正相,最保险的方法就是让反射声波与超低音单元声波维持在90度相位以内。如果把90度相位换算成波长,那就是四分之一波长以内。不过由于声波从单元发出之后会先达到墙面再反射回来,其行进路线已经是二倍,所以我们再把四分之一波长除以二,也就是实际计算时,取八分之一波长即可。举个例:炮的选择分频点是100Hz,那么我们就取最高的100Hz波长来计算(其它更低的频率都已涵盖在其中)。100Hz的波长是340米(声波每秒速度大约值)除以100Hz,等于3.4M 3.4M的八分之一波长就是42.5CM。所以我们就应该把炮放置在距离侧墙、后墙、地面都不超过42.5CM距离内,这样一来,从炮后墙、侧墙与地面上所反射回来的声波都能够与超低音单元所发出的主声波维持正相关系。当所有的反射波与主波都成正相关系时,就是低频量咸最丰富的时候。这也是为什么把炮摆在墙角里可以获得最丰富低频量感的原因。将炮摆放在墙角里还有一个好处,那就是由于低频量感非常充足,因此您可以将音量调低,意味着扩大机不必输出那么大的功率,单元也不必运动得那么猛烈,二者有助于降低失真。
 
如果觉得以上方法太过复杂也可以用简单方法,播放自己熟悉的片段或音乐,一边尝试变换炮的位置,这种方式最为直接,不过您必须对播放的内容有把握,确定其低频的效果应该如何表现才正确,此外您也必须对乐器的低频表现有正确的认知。


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