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浅谈超低音系统的种类、构造及调音原理

超低音机密档案 

  其实,一套没有超低音的汽车音响系统,也能够播放出足以满足聆听要求的声音效果。但是加上超低音装备后,可以通过调音,为音乐带来更宽广的音场延伸、更柔媚的低音质感,或是将超低音加以夸张的调整,带来强劲有力的声压效果……换句话说,有了超低音的存在,车上音响的玩赏乐趣将更加迷人。

拥有超低音的同时,往往也多了不少恼人的技术性问题,下面,笔者将为读者们介绍超低音的运作原理、超低音音箱种类,以及各种有关超低音的调音手法,让大家对超低音在车上音响系统中的定位有更明确的认知!

为什么要有超低音?

为什么一套车上音响要有超低音系统存在呢?大家都知道,人耳所能聆听到的声音频率,大约是在20Hz的极低频到20000Hz极高频之间,一般多音路车用音响喇叭的配置,高音单体涵盖到20000Hz频率大多不成问题,但若就许多5英寸、6英寸半常见尺寸的中低音单体来说,由于其喇叭音盆面积及运作冲程的性能所限,装在车上要是能播放出60Hz的极低频就已经十分了不起,有些差一点的喇叭、或是差一点的安装条件,低音单体甚至连表现100Hz以下的低频音都有困难!

少了100Hz以下频率的音乐听起来怎样呢?低音干硬、鼓声死板,失去力度及敲击的质感,整个音场的宽广度、延伸感都受到局限,音乐就好象倒插在地面的三角形,头重脚轻没有权威感、没有安定的味道,同时,你也不会觉得听演奏乐有壮阔的感动,听演唱有温暖的人味……所以,别小看由20Hz到100Hz这小小的频率范围,少了这两个八度音阶的音乐,听起来就是不够完美。

为了弥补一般中低音喇叭无法诠释的极低频,我们才要在车上加装所谓的低音炮、超低音喇叭,或是超低音箱,让音乐的极低频域也能有完美演出!

超低音不等于低音

还是这个话题:车上需要改装超低音系统吗?对于追求聆听完美声音的人来说,当然需要!但如果你只是想装个超低音箱在车上,强化一下低音节奏感,顺便向世人炫耀自己拥有完美音质,那笔者会劝你还是把钱省下来吧!因为音乐中的节奏感叫做“低音”,而不是“超低音”,与其花钱买超低音箱追求低音,还不如换个好一点的中低音喇叭,强化喇叭安装处的隔音、制振(例如前车门),得到的低音效果改良会比较明显。

当然,如果你不计较音质的均衡,只追求听觉刺激的声压,超低音喇叭也可以拿来用作推低音的工具,而这又是另一种汽车音响有趣的玩法啦!

●超低音箱的种类

仔细观察一下各种车上超低音的产品或架构,你会发现它们几乎都有一个共通的特征,就是“箱体结构”。这是因为超低音波的能量很大而且扩散性强,如果没有透过箱体结构来有效吸收超低音喇叭音盆运动时其中一面的声波,音盆两面成反相运作的声波就会互相干扰、抵消,达不到理想的声音效果,所以,无论在什么低音炮、超低音箱,还是时下流行的玻纤制超低音箱上,你都会发现,这其中的喇叭都安装在一个“箱”上!

依照不同的喇叭特性、使用需求,超低音的箱体结构也衍生出许多不同造型和外观,但总结起来说,车上超低音箱体结构的种类摆脱不了密闭式、低频反射式、无限障板式、推挽式、频段式这几种设计:

1. 密闭式音箱:

在汽车音响上使用密闭式音箱,是最不容易出错也最容易配置的超低音模式。顾名思义,当超低音喇叭装入音箱之后,整个箱体的空间与外界隔离而密闭,因此当喇叭音盆向外推时,依照大气压力原理,箱体中也会产生一股向内吸的反作用力,牵引着喇叭音盆向内收;反之,喇叭音盆向内运作时,音箱中空气也会有向外推的挤压作用力。所以,密闭式音箱的优点,就是由音箱中的空气来牵引喇叭音盆运动,使得超低音收放速度较快、声音较干净,而且音箱体积不需要做得很大就能达到应有的超低音效果,不过缺点则是需要较大输出功率的扩大机才能有效驱动喇叭。

2. 低频反射式音箱:

低频反射式音箱简单来说就是在密闭式音箱加上一支通气管,让箱体内一部分空气压力在喇叭运作时能通过通气管流动进出,以增加极低频延伸的效果。不过,低频反射式音箱的通气管不是随便乱开的,其管径、长度,搭配箱体容积等的数据,都得依据超低音喇叭各种性能资料精密计算制作,才能得到理想的声音!

3. 无限障板式:

无限障板(Free-Air)是一种相当特殊的超低音架构模式,它不将超低音喇叭安装在音箱结构中,而是利用车辆本身的行李厢空间当成音箱来使用,因此优点是可以省去音箱空间,让行李厢多一点载物,但缺点则是当行李厢内载有物品时,整个行李厢容积的改变会影响超低音的呈现效果!另外一点很重要的,就是车辆行李厢的容积往往都有上百公升,对于一般超低音喇叭正常工作的共鸣容积(约20-50公升)来说大上太多,因此无限障板式架构的超低音系统音质表现往往差强人意。

4. 推挽式音箱:

这种超低音箱最早是由家用音响品牌Linn所提出,其设计理念就像两个靠近同向摆放的电风扇,其中一个风扇吹着另一个风扇一起转,产生更强的风力,这里其实就是将电风扇换成超低音喇叭,一颗单体推着另一颗单体同步运作,产生更强的超低音效果,就是推挽式音箱的运作原理。

5. 频段式音箱:

频段式音箱是所有音箱中最难设计与制作的一种,其箱体分为内、外两层,超低音喇叭安装在与外界隔绝的内层箱体上,只透过外层箱体上的通气管与箱外相通。频段式音箱最特别的地方是,只要容积、通气管设计正确,它本身就能产生一种带通分频的效果,让超低音限定在某频段输出不错的效率,不过碍于设计困难、制作成本高,使用在汽车音响上的比例并不高!

当然,超低音箱还有许多其它的设计模式,例如号角式、传输线式……但其制作的技术、成本要求相当高,因此极少使用在汽车音响上,在此笔者也不予赘述。

音改小马虎

流传于汽车音响界有关超低音的音响神话相当多,有些听起来还真是光怪陆离到极点,以下就介绍几个给读者们警惕一下:

1.“想要音乐听起来又冲又带劲,加装超低音箱就对了”:这个论点对于不讲究音质、音场正确性,而只追求声压刺激的人来说确实可行,因为你只要把超低音喇叭的低通分频点拉高到与低音喇叭工作频域重叠,就能大幅增加低音的量感。不过这种极度膨胀的低音绝对不是正确的声音,听起来也绝对只有冲劲而不会好听。

2.“超低音箱只要喇叭孔位尺寸相合,任何超低音喇叭都可以安装”:每种超低音喇叭的机械特性都不相同,假设一款喇叭建议的音箱安装容积是20公升、另一款是40公升,结果这两颗喇叭都安装在同样款式的音箱上,你想它们的声音效果会一样吗?真正专业的做法,还是得利用喇叭的原厂测试数据套公式计算,量身打造容积相符的音箱,才能得到最佳的超低音效果。

3.“两颗不同品牌、型号的超低音喇叭安装在同一音箱上也可使用”:我不知道这种情况是因为音响店喇叭缺货还是出于其它设计考虑才发生,基本上只要是不同品牌、型号的超低音喇叭,其机械特性都有所不同,因此假使一颗喇叭快速运动时、另一颗喇叭却像在跳慢三,这样推出的超低音不就像鬼打架一样,难听到极点?因此,两颗不同品牌、型号的喇叭安装在同一音箱上,绝大部分情况下都是行不通的设计。

4.“因为超低音箱安装在车后行李厢,所以声音是由后面传来的”:如果你遇到一间汽车音响店老板这样跟你说,你可以反问他:为什么别家音响店装出的音响声音听起来就不像是从后面传来?基本上,只要超低音系统的安装正确,相位、分频点、量感调整得宜,你听到的超低音场应该是在驾驶座前方脚部位置,并且与低音达成良好的衔接。

5.“敞篷车、双座跑车安装超低音系统的位置是在行李厢”:我们都知道一般轿车安装超低音系统的理想位置是后行李厢,但要是遇到像奔驰SLK这样的双座敞篷车,甚至保时捷、法拉利这样的后置发动机跑车要改超低音,那装法可就不是死板板地硬把超低音往行李厢塞咯!试想这些跑车的行李厢与乘客室间都有一层厚厚的钣金隔开超低音装在行李厢中,波音怎么可能传进乘客事中。因此遇到这种跑车要改装超低音系统的特殊案例的方法还是做个特殊形状的音箱,安装在副手座前方的脚踏位置才是!

●超低音的调音心法

假定您车上的音响系统具备电子分音设备,或是主机、功放上内建前级分音机能(没有这些功能恐怕也很难改装超低音了),那么在安装了一套车上超低音系统后,势必面临的将有三项调音步骤:超低音相位、超低音与低音的分频衔接和量感设定。而在这三项调音步骤开始之前,我们得先设定出车上中低音喇叭的高通分频点。基本上,中低音喇叭能够向下延伸播放出越低频率越好,但由于物理天性限制,以一般车用音响中低音喇叭安装在经过隔音、制振处理过的前门板上为例,频率顶多向下延伸到60-70Hz,再下去的极低频就会开始松散、模糊,因此我们抓中低音喇叭的高通分频点,大约从65-90Hz都可以设定,以能够滤掉中低音喇叭过低的松散频段为佳。

1. 超低音相位设定:只要超低音喇叭在运作,就会产生声音的相位问题,而这个超低音设定的基础问题如果不加以调整,就可能形成超低音系统发出的声音和中低音喇叭发出的声音互相打架,也就是超低音系统量感设定越多,反而低音听起来越少。而实际调整上,你只要从电子分音器或功放上的分频设定来测试,当发现超低音低通分频点设定越高、音量开越大,音乐中的低音反而听起来越少,那就是相位设定有误,必须通过相位调整或超低音喇叭线反接的方式来校正超低音相位!

2. 超低音分频点设定:在汽车音响上,超低音低通分频点设定不仅牵涉到音乐聆听的均衡性,更牵涉到音场的正确性!你或许听过,有人说因为车上的超低音设备多安装在后行李厢中,所以超低音也应该是由车后向前打过来才对。不过仔细想想,有人听音乐会把音响喇叭放在脑袋后面听的吗?这绝对不是正确的音响概念!因此,就算车上超低音设备装在后行李厢,我们还是有办法让超低音听起来好像在乘客前方,而这就得用上一点声学的理论——声音频率越高,方向定位性越强;频率越低,声音听起来越扩散、越没有方向性。因此一般来说,当我们把超低音的低通分频点设定在55-75Hz之间时,这样低的频率是不太容易产生方向性的问题,也就是在人耳听来,不太容易听得出超低音是由脑袋后方传出,而再搭配与车上前音场中低音喇叭良好的分频衔接,你就会听到仿若前方传来的超低音与正确的音场定位了。

另外读者要知道的,就算在55-75Hz这一段频率中设定超低音喇叭的低通分频点,音乐性听起来还是会有不同的改变,基本上分频点设定越低,音场越前伸、越宽广,低音听起来越柔软;分频点越高,低音冲击性、力度感越强,两种特性无法兼得,要看视听者的聆听喜好来调音!

3. 超低音量感设定:量感调整是超低音系统设定中最简单、却也最容易出错的步骤!许多人或许喜欢重口味,把超低音系统的音量开得很大来增加低音,殊不知在低音大幅提升的状态下,超低音频段搞不好已经过度而失真了,这样的音乐怎会好听?因此,正确的超低音量感调整,其实只要超低音听起来有一点点感觉就够了,主要的低音还是应该来自车上的中低音喇叭。

请注意,以上所述的超低音调音手法是比较倾向正确音质、音场之设定,与玩声压的调音方法完全不同!