音箱的設(shè)計(jì)與制作
Lynn Olsen是美國(guó)著名的發(fā)燒友,其文章經(jīng)常見(jiàn)于報(bào)章,近段時(shí)間,他為他的朋友們?cè)O(shè)計(jì)了Ariel音箱---一種介于低效率發(fā)燒音箱和高效率的號(hào)角音箱之間的啞鈴傳輸線(迷宮)音箱,并發(fā)表在他的個(gè)人網(wǎng)頁(yè)上,供世界各地的DIY愛(ài)好者參考制作,組織了Ariel俱樂(lè)部。同時(shí)根據(jù)各地朋友反饋的改進(jìn)意見(jiàn),促使Ariel不斷升級(jí)改良,發(fā)展到MK5,有3個(gè)不同迷宮出口的版本。最近發(fā)表的MK6,改進(jìn)了出口和單元后部的空腔。同時(shí)還衍生出ME2(請(qǐng)參考其網(wǎng)頁(yè))---采用相同的單元和分頻器的小型倒相箱箱體,在大房間使用需要輔助低音音箱。
ARIEL MK3的外觀 ARIEL MKV外觀圖
設(shè)計(jì)原則
本設(shè)計(jì)遵循以下3點(diǎn)原則:
1、高于一般的效率并擁有自然逼真的聲音、寬闊的音場(chǎng)和音色中性略偏暖和。
2、盡量簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì),分頻器設(shè)計(jì)足夠簡(jiǎn)潔以至可以通過(guò)更換不同的電阻、電容、線圈等和改變迷宮里的阻尼材料的填充來(lái)微調(diào)聲音。
3、比較容易的木工工藝,設(shè)計(jì)里多處采用黃金比例以減少因?yàn)槊詫m設(shè)計(jì)和面板衍射等引起的頻響波動(dòng)。
單元選擇
一開(kāi)始就以“簡(jiǎn)潔”的精神指導(dǎo)本設(shè)計(jì),因此在單元選擇時(shí)多下功夫,避免使用一些需要特殊的頻率均衡電路去修正頻響的單元。
VIFA的P13WH-00-08是聚丙烯振膜、導(dǎo)磁柱有出氣口的5.5英寸中低音喇叭,沒(méi)有典型7、8英寸聚丙烯喇叭的略先顯渾濁的中頻(原因是口徑小,振膜做得比大口徑要堅(jiān)硬),更引人注目的是其頻率響應(yīng),平直的中頻響應(yīng)直到5KHZ,然后以12 db/Oct平滑下降,因此可使用簡(jiǎn)單分頻器并摒棄頻率均衡電路。其實(shí),人耳對(duì)至關(guān)重要的中頻十分敏感,設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的喇叭在中頻有許多峰谷,HIFI音箱通常使用頻率均衡電路去修正中頻頻響,直到前幾年,才出現(xiàn)不需要這種電路的個(gè)別喇叭(作者指出另外的唯一選擇就是Focal 的6V415,但它在4.5kHz有小小的峰)。但VIFA的P13WH-00-08的缺點(diǎn)是低頻量感略小、下沉深度不足,所以設(shè)計(jì)者用一對(duì)P13WH-00-08裝在6英尺長(zhǎng)的傳輸線里,可以把低頻F3擴(kuò)展到60HZ(作為對(duì)比:安裝在QB3響應(yīng)的倒相箱內(nèi),F(xiàn)3在80HZ并以24db/oct下降),采用一對(duì)單元還提高了聲輻射阻抗,因此靈敏度提高了將近6db。(從88db/W/M上升到平均92db/W/M),功率承受能力也增大了一倍,好處是不言而喻的,缺點(diǎn)是多使用一個(gè)單元,成本上升,并由于啞鈴式排列,最小聽(tīng)音距離要求是2米。
下面是VIFA的P13WH-00-08的外形、頻響圖
有人會(huì)認(rèn)為本箱子的F3偏高,其實(shí)本箱子的設(shè)計(jì)目的是擁有非常自然的聲音,中頻和高頻絕對(duì)一流,而且F3以下的衰減較緩慢。在$1000 到 $5000的中價(jià)位HI-END音箱中,通常采用的折衷方式是滿足一些發(fā)燒友所需要的:放棄極度清晰的中頻,繼而產(chǎn)生較強(qiáng)烈的低頻。因此若采用6.5" 或 8"的喇叭,低頻可以得到改進(jìn),但也要采用頻率均衡電路修正其起伏的中頻頻響---這并不能明顯改善中頻音質(zhì)。
高音喇叭的選擇相對(duì)容易一些,不象好的中低音喇叭那樣貧乏。因?yàn)椴牧峡茖W(xué)、聲學(xué)全息科技、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展,軟球頂高音向前邁了一大步,例如Scan-Speak D2905/9500 和 D2905/9700就超越了目前最好的金屬球頂高音。Scan-Speak D2905系列共有9000、9300、9500、9700、9900等共5款,越后的型號(hào)價(jià)格越高,最初設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者使用9000,后來(lái)經(jīng)過(guò)測(cè)試、改良,設(shè)計(jì)者認(rèn)為在Ariel中最適合使用的是9500(使用9000、9300性能有輕微下降,并不推薦使用9700和9900--雖然更昂貴,但分頻器是為9500設(shè)計(jì)的,除非你有精密的測(cè)量工具去重新設(shè)計(jì)分頻器 ),它是9300的改進(jìn)版,使用磁流體阻尼、冷卻,使用了與最高型號(hào)9900相同的無(wú)共鳴的振膜后腔。
下圖是9500外形、頻響圖
客觀地說(shuō),VIFA P13WH-00-08、Scan-Speak D2905/9500是世界上最自然的、頻響最平直的喇叭之一,頻率響應(yīng)、群延時(shí)圖、瀑布圖也是格外的優(yōu)秀。[page]
開(kāi)發(fā)過(guò)程
最初的版本(MK1)比較簡(jiǎn)單,三個(gè)喇叭裝在同一聲學(xué)腔里---沒(méi)有分隔開(kāi),采用折疊為兩段的傳輸線,出口在音箱后邊的上方,這個(gè)版本的低音比較缺乏,但中、高音還是比較滿意的。為此設(shè)計(jì)者和朋友進(jìn)行了探討和改進(jìn),嘗試把出口放在離地板幾英寸高的位置(把傳輸線折為三段,出口在下),結(jié)果低音出來(lái)了,他們認(rèn)為是地板對(duì)低頻起到反射、提高了低頻效率、功率承受能力并降低了失真,而且聲學(xué)響應(yīng)與房間的聯(lián)系更密切了。后來(lái)采用了Randy設(shè)計(jì)的新型的傳輸線,它的特點(diǎn)是:1、混合了1/4波長(zhǎng)諧振式(TL)和迷宮式設(shè)計(jì),總長(zhǎng)的1/3-1/2點(diǎn)以后為迷宮管道。2、將喇叭單元的位置從傳輸線開(kāi)始點(diǎn)移動(dòng)到總長(zhǎng)的1/5位置,并在0點(diǎn)到1/5點(diǎn)填充阻尼吸音物體,其余的適當(dāng)位置也填充一些薄的阻尼物體。這樣就產(chǎn)生了MK2。
MK2是Ariel歷史的較大轉(zhuǎn)折,這個(gè)版本提出使用混合1/4波長(zhǎng)諧振(TL)、迷宮式的觀念,傳統(tǒng)的1/4波長(zhǎng)諧振式很難處理80-200Hz的頻段,該頻段會(huì)有一些諧振產(chǎn)生峰谷,填充太多的阻尼物又會(huì)引起動(dòng)態(tài)的壓縮----這是很難處理的問(wèn)題。MK2較好的解決了該問(wèn)題,兩個(gè)低音單元有相對(duì)分隔的腔體,一開(kāi)始是1/4波長(zhǎng)諧振式,喇叭單元后傾斜、扭轉(zhuǎn)的隔板減少了該閣板的反射影響,然后到了迷宮部分再合并起來(lái)。
大家都抱怨扭轉(zhuǎn)15度的隔板較難加工定位,因此MK3改進(jìn)了喇叭后面的隔板,并稍微修正了迷宮,得到的結(jié)果是上低頻部、低中頻部的頻響平滑了。
根據(jù)Ariel俱樂(lè)部成員的提議,MK4的每一個(gè)單元采用了完全獨(dú)立的管道(MK3是在迷宮部分合并了),降低了兩個(gè)單元之間的相互影響和因?yàn)榫嚯x不同而引起延時(shí)干擾。而且迷宮部分之前的1/4波長(zhǎng)諧振管的截面逐漸減少,顯著的改善了100-500HZ的中低頻部分的聲染色。
有一個(gè)問(wèn)題是在低于8英尺高的房間里低音會(huì)偏多,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),可以把音箱離地近一點(diǎn)以調(diào)整出口的大小,來(lái)改善這個(gè)問(wèn)題。
因此衍生出MK5B、MK5R、MK5S三個(gè)略有分別的版本,MK5B的出口在下方,調(diào)整大小時(shí)要將音箱上下移動(dòng),MK5R的出口在后面,可以用另外的木版調(diào)整出口的大小,MK5S的出口在旁邊,而且是分布式的,理論上,三個(gè)版本沒(méi)有分別,但由于出口位置不同,跟房間的聲學(xué)特性綜合后,總特性是有一點(diǎn)點(diǎn)差異。
最新發(fā)表的MK6,后面板使用不同的木頭材料,并允許填充鐵沙、鉛彈之類的物品,進(jìn)一步降低了箱體的諧振。同時(shí)改進(jìn)了迷宮出口,使得很容易調(diào)整出口的大小。
箱體的設(shè)計(jì)、制作
本箱體的結(jié)構(gòu)跟號(hào)角不同,傳輸線里的截面變化是較凌亂的---優(yōu)點(diǎn)是可以降低傳輸線里的空氣流動(dòng)速度,而普通的號(hào)角截面過(guò)渡越平滑越好。
高音喇叭的安裝中心不在面板的垂直中線,而是位于黃金分割點(diǎn),目的是為了減少面板左右轉(zhuǎn)角衍射引起的上中頻段波動(dòng)、染色(面板左右轉(zhuǎn)角的急劇變化的邊緣在聲波的作用下產(chǎn)生衍射,該衍射干擾了喇叭發(fā)出的聲波并又作用在喇叭的振膜上,引起中頻頻響的波動(dòng)、染色)。同樣,低音喇叭的安裝軸線也偏離垂直中線。制作時(shí)要注意,左右聲道音箱喇叭排列是鏡像的。同時(shí),前面板跟側(cè)板的過(guò)渡應(yīng)使用圓弧過(guò)度,圓弧半徑為3/4英寸。
前面板使用兩塊3/4英寸(19mm)的特級(jí)MDF粘合起來(lái),另外的外板使用3/4英寸特級(jí)MDF(后面板厚度可以增大,例如1英寸或更厚)。里板使用多層夾板,多層夾板的強(qiáng)度是MDF的3到4倍。當(dāng)沒(méi)有合適厚度的板材,應(yīng)保證箱子的里面尺寸相同,在沒(méi)有MDF或多層夾板時(shí),里板應(yīng)使用較堅(jiān)硬的板材,外板應(yīng)使用相對(duì)軟的板材。里板與外板最好用入榫、涂膠粘合的方式固定,不推薦用螺絲來(lái)固定,應(yīng)該用精確的木工工藝來(lái)保證固定牢度,即涂膠水前先嵌起來(lái),看看是否已經(jīng)十分牢固。
中低音單元外部直徑是5.53(5 17/32)英寸,邊緣深度是3/16英寸,開(kāi)孔尺寸為4.56(4 9/16)英寸,高音單元外部直徑為4.125英寸,邊緣深度0.156(5/32)英寸,
評(píng)論