The Role of a Subwoofer in a Home Theatre System


 

 

超低音的用途:

作為家庭影院系統的一份子,負責再生電影音效中的低頻音效,用來補足主音箱不足的低頻量感受,或無法達到的低頻、極低頻領域。

超低音的區分:

如果以有否內置放大器來區分,可分二種主動式超低音和被動式超低音。若以箱體設計區分大致可分來低音反射式設計、帶通式設計、傳輸線式設計等。若是以發聲方向來區分,可分為朝正面發聲、朝後面發聲、朝地面發聲、朝上面發聲以及朝左右二面發聲等。若以單體動作方式來區分,有由二個喇叭組成的推挽式。由二個或三個組成的同相發聲式,由單體一個被動輻射器組成的同相發聲式。其中最為理想的超低音炮是在內置擴大機之外,還設計了一套低音等化線路,可以適度將室內中低 頻駐波做某種程度的衰減,讓100HZ或80HZ以下的低頻段達到比較平直的頻率回應曲線。當然這種設計的炮價格也相當昂貴。

密閉式超低音:

箱體本身密閉,沒有與外界相通的孔道或縫隙,低音單元可安置面向前後左右上下方。這種箱體在製造上最簡單,也容易達到品質要求,瞬間反應快,可以承受較大的功率,同時箱體體積也可以做得比較小。

低音反射式超低音:

箱體本身有一個或一個以上低音反射孔,讓箱體內的低音單元前波可以經由低音反射孔傳出箱體外,與低音單元的正波相混合,藉比增加低頻的量感。失真比較低,承受功放比較大。與密閉式箱體比較,低音反射式的最低截上頻率可以更低。不過瞬間反應就沒有密閉式箱體那麼好。

帶通式超低音:

帶通式箱體設計通常包括二個獨立箱室,一個隱藏在內,一個以低音反射孔與外面相通。隱藏在裡面的箱室是密閉的。低音單元就安裝在這個密閉室內,振膜面向外面 另一個箱室。從箱體外觀是看不到這個低音單元的。當低音單元開始運動時,驅動外面箱室的空氣通過低音反射孔,形成聲波濾波器,對某個頻帶產生四個階濾波作 用。承受功率是各個不同箱體設計之最。瞬間反應只遜於密閉式設計。這種設計成本過高比較少見。

傳輸線式超低音:

內部要有一條管道,一頭連接低音單元的背面,承接單元背波,另一頭就是出口。管道的長度至少要有最低截止頻率波長的四分之一,管道內壁需要安置適當吸音材料。管道的功能是利低音單元的背波來讓低頻截止頻率往下延伸,達到更低的頻率回應。傳輸線式超低音的箱體制造成本也是最為昴貴,所以這種設計的超低音更為罕見。

被動式超低音炮:

在早期,超低音內並沒有專門的驅動擴大機,只有負責分頻的被動式分音網路,這種超低音稱為被動式超低音也有人稱為無源超低音。本身沒有驅動能力,必須由外接的功放來驅動,音樂訊號從功放的輸出端取得,而它本身還備有一組訊號輸出端子,將經過分音的音樂訊號傳遞給主箱。由於主箱與超低音都由同一部功放來驅動,因此功放的負荷增加驅動力會被分散。現在這種超低音已經很罕見了,吃力不討好。

主動式超低音炮:

隨著家庭影院環繞多聲道系統的制定,超低音必須內置功放。因此可以從AV功放的超低音輸出端獲得低電平音樂訊號。在家庭影院中,超低音不可能以喇叭線來接駁,因為無論是AV功放或解碼前級超低音訊號輸出都是經由RCA端子或 XLR端子輸出。而在兩聲道加超低音的話,可以透過前級的第二組輸出將音樂訊號傳入超低音箱。

超低音內置放大器採用什麼放大方式:

絕大多數的主動式超低音內置的放大器都採用D類放大方式. 因為這種方式效率非常高,不發熱,輸出功率輕易可達數百瓦甚至上千瓦,面且成本低廉。再者,低音單元的頻寬大約為20HZ-150Hz之間,使用D類放大器並無大礙。也有少數高檔超低音炮堅持用AB類方式,此類炮的背面散熱片面積勢必相當大,數百瓦的輸出功率所需散熱片跟一部數百瓦的功放散熱片一樣大。

超低音必備的輸入輸出:

以主動式超低音來說,必備包括低電平輸出端,輸入端。有的還備有Link Out,用以連接第二個超低音箱。再來必須有分頻點調節、音量調節、相位調節或相位切換等。少數超低音還設有高通輸出端。所謂高通輸出端就是濾除分頻點以下頻段,讓分頻點以上頻段通過。低通輸出端則相反,讓分頻點以下頻段通過。

相位調節和相位切換:

相位調節就是從0-270度的連續或分段調節,而相位切換就僅是0度或180度二種相位分換而已。為什麼需要相位調節,簡單的說,當超低音單元發出的低頻與其它音箱所發出的低頻混合時,如果二者的相位一致或接近,則總低頻量感是二者相加的總和。反之,如果二者的相位相反或接近相反時,總低頻量感就會是相減。 理論上當超低音與主音箱和中置在同一橫線上時,其低頻相位應該跟主箱和中置相同或接近。實際上很多因素無法將超低音放置在與主箱和中置同一橫線上,而是放於角落或側面較多。此時可能超低音所發出的聲音相位就會與其它聲道不同。具備有相位調節就可以進行調整。

0 度與180度切換的超低音最好擺放在牆角或主音箱之間,儘量靠近主音箱或中置聲道。0-270度無段式或分段式相位調節的超低音則擺放位置比較靈活。調節選擇性高。如何確定調整的相位是正確的呢?您只需用耳朵聽選擇在低頻量感最為豐富的那頻段就對了。備有粉紅色雜訊測試碟是非常好的測試軟體。測試20Hz- 150Hz各段頻率,或者選擇單一頻率聆聽。仔細比較就可以聽出最為豐富的頻段。

超低音的擺位:

超低音也與主音箱一樣要注意擺放位置,因為超低音單元也會受到鄰近牆面或地面的反射影響,而在某些頻率產生增強(正相)作用,也會在某些頻率產生抵消(反相)作 用。此外,聆聽空間中本來就不可避免的中低頻或低頻駐波也會影響超低音單元的表現。所以,當您在選擇超低音的擺放位置時,第一個要考慮的是:我是否需要借著牆角的低頻增強作用來增加超低音單元的量感。第二個要考慮的是:聆聽空間原本存在的駐波(左右聲道單元引起)是否會跟超低音單元的聲波形成增強(正相)或抵消(反相)作用。就是當我們在擺放牆角時,不僅要考慮到超低音與左右聲道相互之間聲波的正相反相問題,還要考慮到超低音本身與相鄰地面、牆面相互之間所引起的正相反相問題。

有關超低音與左右聲道之間引起的正相、反相問題可以藉由超低音附設的相位調節來解決。至於超低音本身與牆面地面引起的正相、反相問題除了對環境的改動外也僅能藉由超低音的擺位來處理。簡單的擺位其實牽涉到許多複雜的考量問題。要解決這個問題最好的辦法是,讓鄰近的牆面所反射的聲波與超低音單元所再生的聲波都保持相同的相位,也就是互為正相。要讓超低音單元、地面、側牆面、後牆面這四股聲波都維持正相,最保險的方法就是讓反射聲波與超低音單元聲波維持在90度相位以內。如果把90度相位換算成波長,那就是四分之一波長以內。不過由於聲波從單元發出之後會先達到牆面再反射回來,其行進路線已經是二倍,所以我們再把四分之一波 長除以二,也就是實際計算時,取八分之一波長即可。舉個例:超低音的選擇分頻點是100Hz,那麼我們就取最高的100Hz波長來計算(其它更低的頻率都已涵 蓋在其中)。100Hz的波長是340米(聲波每秒速度大約值)除以100Hz,等於3.4米的八分之一波長就是42.5厘米。所以我們就應該把超低音放置在距離側牆、後牆、地面都不超過42.5厘米的範圍內,這樣一來,從超低音的後牆、側牆與地面上所反射回來的聲波都能夠與超低音單元所發出的主聲波維持正相關係。當所有的反射波與主波都成正相關係時,就是低頻量感最豐富的時候。這也是為什麼把超低音擺在牆角裡可以獲得最豐富低頻量感的原因。將超低音擺放在牆角裡還有一個好處,那就是由於低頻量感非常充足,因此您可以將音量調低,意味著功放不必輸出那麼大的功率,單元也不必運動得那麼猛烈,二者有助於降低失真。

如果覺得以上方法太過複雜也可以用簡單方法,播放自己熟悉的片段或音樂,一邊嘗試變換超低音的位置,這種方式最為直接,不過您必須對播放的內容有把握,確定其低頻的效果應該如何表現才正確,此外您也必須對樂器的低頻表現有正確的認知。