本帖最后由 hya1951 于 2012-6-10 09:56 编辑
我的用D10GX2做的推挽式315管箱的低音部分做好了,完全实现了原设计目标,小体积下实现低频下潜与力度的统一,以及较低的低频失真度,代价是付出一倍的价格,一倍的驱动电流(8欧变4欧).
在欣赏强劲低频的同时也发现了一个难以克服的HIFI宿敌-强烈的房间低频驻波,用XD7低频信号发生器扫描,在42Hz左右有一个明显的高峰,音量大时,震得门窗玻璃卡卡响.
要克服房间低频驻波目前主要有以下2个方法:
1.改变听音室声学结构,这个是消灭驻波的最好办法,但实施起来是非常困难的,因为要改变房间装修,代价昂贵,有时甚至是不可能的(老婆大人反对),由于一般的吸音材料在不是非常厚的情况下,对低频的衰减吸收系数很小,加地毯窗帘等对吸收过量的中高频很有效,但对降低驻波收效甚微,只有加相当数量的低频陷阱,才能起到一点效果,但有可能遭到老婆大人的强烈反对.
2.在功放前端加EQ电路,衰减产生驻波频率那一段的增益,发生驻波共振时提升了多少DB,就在EQ电路里衰减多少DB,这看起来是行之有效的简便方法,但实际效果决不是十全十美的,理由如下: 驻波的发生是一个声学共振过程,大家知道大幅度共振的出现,必然有一个能量积累过程,就象荡秋千,幅度是一点点增加的,在实际的音乐信号中,类似大提琴这样的连续低音信号,最容易诱发共振驻波,反之,类似击鼓这种短促的低频信号,是不会发生驻波共振的,所以理想的低频衰减,应该在低频信号出现一段时间后才进行,否则就会把不该衰减的信号也衰减了,这势必造成另一种信号失真.
是不是还有其他有效手段?改变音箱的结构能改善房间低频驻波吗?有幸看到J板在聆听障板系统后评价中的一句话:"障板系统驻波很少!"我当时就觉得这是障板系统的一个重大优点,这是因为低频驻波除了造成低频段SPL有高峰,还是影响低频清晰度的一个重大因素,为什么?理由如下:驻波的发生是一个声学共振过程,既然有一个能量积累过程(前沿),就必然有能量消退过程(后沿),在喇叭的激励信号消失后,房间里的驻波能量不会立即消失,而是逐渐衰减,产生一个类似混响的拖尾声音,严重影响低频清晰度.
所以说,一个音响系统如果天生具备不易诱发房间低频驻波的性能,那是最好不过,障板系统真的具备这种性能吗?想了很久,没能在原理上想通,仔细看了老Linkwitz关于Orion的文章,也没能找到答案.
画了很多分析的图纸,想用老Linkwitz的"偶极"理论,从喇叭前后发声面到听音位置的路程差,计算声音相位差的方法找出答案.
从最简单的单声道障板开始分析,障板宽为2b,前发声面距离听音位置的距离为a,那么后发声面距离听音位置的距离为b+c,在距离较远时,可以认为a与c近似相等,可以得出结论喇叭前后发声面到听音位置的路程差大致等于b,也就是障板宽度的1/2.
在我以前的帖子里曾经做过数学上的推导与计算,http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=578749当声波的波长为b的6倍,也就是障板宽度的3倍时,喇叭前后发声面到听音位置的声波相位差为120度,该声波的频率为转折频率,例如障板宽度为40cm,转折频率约为283Hz,在转折频率上障板的发声效率相当于闭箱,以下频率每降低1倍,SPL就要降低6db,因此障板系统尤其是窄障板系统的低频灵敏度是很低的.
障板系统的低频灵敏度很低,激发房间驻波的能量当然小,这是不是障板系统降低房间驻波的原因呢?当然不是,通常在障板系统的驱动电路里,设置了专门的EQ补偿,在转折频率以下,频率每下降1倍,放大器增益提高6db,这样才能在障板系统里得到平直的SPL响应.J版说障板系统驻波很少,肯定是在低频下潜足够,并能达到一定低频响度的系统里得出的结论,J版肯定不会犯如此低级错误.
分析似乎进入了死胡同,既然在听音位置低频响度不变,那么障板系统和普通箱体的系统在诱发房间驻波这一点,也不应有不同啊.
昨天忽然想起了另一个问题,房间的驻波频率究竟是由长,宽,高3个尺寸中那个所决定的?很难得出结论,但是有一点是通过实验确信不疑的,那就是一个房间里只有一个特定的驻波频率,在发生驻波共振时,驻波能量是充满上下,前后,左右整个3维空间的,整个房间是一个空气团!
于是,困扰多时的迷团豁然开朗,答案就在面前!
我们刚才分析的仅是障板到听音位置的前后方向(X方向),而完全没有分析左右方向(Y方向),以及上下方向(Z方向),Y方向,Z方向与X方向的情况是完全不同的,在Y方向与Z方向障板完全不起作用,也就是在Y方向喇叭的前后发声面到左墙壁或右墙壁时的声音相位差是180度,在Z方向喇叭的前后发声面到天花板或地板时的声音相位差是180度,完全抵消,没有能量!
在直角坐标系X,Y,Z 3维空间里,障板只有X方向的分量上有低频能量,这是与常规箱体的根本不同的地方,通常的理论是低频没有方向性,这个结论对障板这类偶极式发声系统是不适用的,障板的低音是有方向性的,在听音位置低频响度相同的情况下,障板系统传递给听音室的总能量,要大大小于传统的音箱形式,障板系统在Y,Z方向的大部分的能量都通过声短路的形式,自我抵消了,这就是障板系统能大幅度影响房间驻波的真实原因.
下面分析障板的变种,同属于偶极式系统的后开口箱的情况
后开口箱喇叭的后发声面到达听音位置的距离,比喇叭的前发声面到达听音位置要长2b的距离,当声波的波长为2b的6倍,也就是b的12倍时,喇叭前后发声面到听音位置的声波相位差为120度,该声波的频率为转折频率,例如b为20cm,转折频率约为141Hz,由此可见后开口箱的尺寸可以比达到相同低频性能的障板要小得多,在通常的障板系统,中高音是纯障板,而低音往往是后开口箱(如著名的Orion)
那么后开口箱系统对降低房间驻波的性能如何?,不同的结构结果是不一样的.
上图为普通结构的后开口箱,X方向已经分析过,Y方向与Z方向与障板就完全不一样了,在Y方向喇叭的前后发声面到左墙壁或右墙壁时距离差是长度b,Z方向喇叭的前后发声面到天花板或地板时距离差也是长度b,转折频率比X方向高1倍,因此声波的能量比X方向小6db,但是不能完全抵消,这种后开口箱降低房间驻波的能力远不如纯障板,但是仍然比普通箱体好.
顺便说一句,全吸收后开口箱不属于偶极式系统,完全没有降低房间驻波的能力,虽然在低频段,完全吸收几乎不可能.
下图是Orion的设计,喇叭放在箱子当中,相当于前后开口箱,在这种结构里,喇叭的前后发声面到自由空间的距离基本相等,这样在Y方向与Z方向与障板就完全一样了,降低房间驻波的能力也与障板完全一样了,这个设计我以前一直没理解,老林把喇叭固定在箱子中间,不是白白浪费了喇叭前面的空间么?现在终于明白老林同志的高明之处,但是这些设计巧妙的地方,他从不说破,让人费思量,狡猾狡猾的.
除了这个优点外,障板还有其他重要特点,http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=454188,喜欢的人越来越多了.
继续用偶极式系统的低音有方向性这一发现,解释障板的一些奇特现象,下面是L版帖子中引用的对Orion听音位置的评述:
在对Orion进行摆位尝试的时候，发生了一些很奇特的事情：传统的等边三角形摆位没有任何问题，只要扬声器离后墙保持一定的距离就可以。但是，当我把听音位置靠前的时候，几乎和两个喇叭在一条线上（角度达到135°），这时候的声场表现力真实的吓人！尤其在听交响乐的时候。
为什么会出现这种现象?难道orion用的中音或高音的离轴特性特别好?显然不是的,orion用8寸中音单元,照理说离轴特性应该比小口径的差很远,很长时间,这也是第2个谜团,想了好久也没想通,有了偶极式系统的低音有方向性这一发现,这第2个谜团终于迎刃而解!
首先要分析普通音箱在几乎和两个喇叭在一条线上（角度达到135°）时的声场为什么不好?这是因为在角度达到135°时,中高音信号由于中音及高音喇叭的离轴特性而大幅度衰减,但是普通信箱的低音是没有方向性的,距离越近响度反而增加了,这样一增一减,频谱严重扭曲,严重缺乏中高音，低音的声压却很大，还谈得上什么音场?
而偶极式系统就完全不同了,在偶极式系统中由于有限障板造成的低频跌落,是频率越低跌落量越大,低频的离轴特性也是频率越低,离轴角度越大,跌落量越大,这样正好与喇叭直接辐射的频率特性互补,在几乎和两个喇叭在一条线上（角度达到135°）的极端情况下，中高音信号由于中音及高音喇叭的离轴特性而大幅度衰减,同时低音也由于偶极式系统低音特有的离轴特性而大幅度衰减,负负得正，这样整个音乐的频谱还能保持相对均衡,音场也能得以保持，这就是第2谜题的答案 |
发表于 2012-6-5 12:27
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