製作喇叭音箱的材料有很多種,除了常見的密集板和多層木夾板以外,鐵板彎折,鋁擠型,甚至石粉壓鑄都有人嘗試,目的通常都是為了取得更乾淨無渲染的聲音,希冀被密閉箱體隔離的中低頻背波能量不要產生額外的箱體聲音,這是因為箱體材質會直接影響喇叭總體Q值,產生不同的共振效果,就算是反射式、背載號角式、開放式帳板也都希望箱體材料對聲音所造成的影響降到最低。
一般而言,密閉箱體的總體Q值(Qtc)以0.707為標準,此時的狀態箱體的低頻特性最好,當Qtc大於0.7時,低頻共振太多顯得混濁,但若Qts太小,低頻又會疲軟無力,因此最適恰的密閉音箱中低音單體的Qts是0.4~0.7,這是因為裝箱後Qtc會大於Qts,藉由填入吸音材料可以降低一定程度的Qtc。
吸音材質的作用是延遲反射時間,故可視為加大音箱容積。拆解市售喇叭,常會看到箱體內塞滿了白色或黃色吸音棉,這種膨鬆材質的吸音棉不論是何種原料製成,目的都是延遲反射時間來加大虛擬箱體容積,因此可以盡量將音箱做小。
另外一種常見的箱體阻泥是瀝青膠帶,這種黏稠性的介值延遲反射波的功效有限,卻可以直接改變箱體重量,造成箱體密度改變與共振點勻化,使用前要用熱風槍加溫軟化再黏著到箱體內,否則容易脫落,相較於填充吸音棉的施做更為耗時費力,但因為可以對音箱共振帶來很大的改變,所以常見於DIY箱體或者修改音箱特性。
由上述兩點常見的商業與DIY作法可知,箱體阻泥確實是調整喇叭音色的要角,尤其是當箱體容積不足、箱體密度低、箱體駐波這類情形猶如有特效。
談到箱體材質,我們知道太鬆軟的材質不適和做箱體,一般的要求是6分以上的夾板或者18mm以上的密集板,我自己的實作經驗是密度低的板材就算加到20mm,低頻力度也出不來,聲音也沒有彈性,但一旦降低厚度,聲音又會顯得混濁,需要二次加工處理的機會很大。反之太硬的材質則因背波能量不容易宣洩,發生駐波的機率較高,箱體內部需要額外的分隔板打散背波傳遞方向或者洩壓孔降低Qtc。從這幾年的音響展大家也可以看到,當喇叭使用的單體尺寸愈大,箱體的打造就愈講究,例如超厚的MDF/HDF、不平行面箱體、曲線箱體的基礎立意都是為了降低箱體共振與駐波。
材質密度大,箱體就可以做得薄,這類音箱以金屬箱體見長,常見的金屬材質又以鋁合金最受大廠青睞,相對於木料的平板加工,鋁箱體的製作是以壓鑄或者擠型,兩種方式都要開模,若量不大成本相對高很多,但由於抑振特性優秀,以鋁材製作箱體的喇叭也不算少見,小喇叭如德國CANTON、ELAC、瑞士Piega、美國Magico都是鋁箱體的箇中高手。
回到箱體阻泥,如果箱體採用抑振極佳的鋁合金製作,那還需要設置箱體阻泥嗎? 這個議題有兩種處理方向,如果可以箱體容積設置得當,那就只需要關注箱內駐波的處理,反過來若能預防箱內產生駐波,那麼所需關注的就搭配的單體在此容積是否能產生適當的Qtc值。
手邊的材料剛好是適用第二種處理方式,因為箱體是不規則形狀-蛋型,不會產生駐波,材質是鋁壓鑄,屬於共振極小的一體成形高密度材質,至於箱體內容積則可藉由吸音棉的多寡來調整。最早發現非矩形箱體的優異性能的是美國Harry F. Olsen博士(1901-1982),他經由實驗證明最佳的喇叭箱體應該是圓球型的,而最差的箱體形狀則是今天常見的矩形立方體。(下圖截自An AES Paper Presented, October 27, 1950)
這個蛋型音箱原本使用的單體以經故障,且替代品難覓,考量容積條件後我改用三吋全音域單體替代,但由於孔位不相容,所以得另外用5mm壓克力做一塊轉接板來銜接新單體和鋁面板,新單體採用panasonic METAL3489三吋全音域單體,同時卸除原高音單體改為反射孔。
原本外觀是鋁原色,但已經氧化的非常嚴重,手工打磨得從600號砂紙開始,磨到1000號後表面已呈現光滑,此時我採用平光黑噴漆三層,最後再噴上一層透明平光保護漆,方便保養。
背罩有沒有像黑武士的鋼盔? 呵呵。
由於箱體空間受限,不能使用標準香蕉插,於是我拿全鋁軸承架改裝成特製RCA端子插。
經過修飾箱體端子接線座的角度後,這個鋁軸承同時具備喇叭線架和直立支撐架的功能,看起來不賴,使用起來也夠穩。
支撐架特寫
這顆panasonic METAL3489的採用白色紙盆和銀色防塵罩,嵌在全黑箱體中,好像一對睜睜看的大眼睛,煞是有趣。
實際聆聽,鋁箱體的聲音特色其實就是沒有特色,沒有渲染,也不會增加響度,一切揮灑的空間都讓給單體,要如何運用端看設計者的目的囉。
{後記}
近幾年有機會接觸一些家庭劇院的建案,見識過有設計師為了美觀考量,把中央聲道、左右聲道、環繞聲道全部內嵌在造型天花板上,雖然用的是進口名牌外觀一流,但因選用的型號是沒有背罩的吸頂喇叭,多聲道藍光片一放簡直慘不忍聞,整個客廳天花板彷如一個超大音箱,而且還是低密度薄箱體(天花板),中頻嗡嗡作響,低頻疲軟無力,可謂是同時表現Q值兩端的難得體驗。不過將Qtc設為0.707並非全世界看法一致喔,例如北歐喇叭的Qtc設定低至0.5,美系和英系的通用值也都小於0.7,因此造就各國喇叭的聲底各不相同。
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