Hiton Audio 一個屬於音響玩家們的討論區

April 09, 2017

PS-1兩音路喇叭專題報導

站長原本前陣子就要貼出饗宴網友們，但是因為實在是非常繁忙只能夠抽空整理所以拖了有點久，還請大大們多多見諒~

PS-1自推出以來一直受到大家的高度注目，小巧的體積卻能發出氣勢驚人的聲音，她迷人的音色也獲得極大好評，在TAA展與台北展出盡鋒頭，讓不少人都很好奇PS-1的身世，PS-1其實是個非常嗆司的產物，站上陰錯陽差的獲得使用一批Peerless單體的機會，並借用了很多協力廠商的專業設備和資源，比起全音域喇叭，兩音路喇叭要考慮的東西更多了，為了能夠做出好喇叭，我們邀請經驗豐富的李孟育前輩擔任領銜設計者，透過李前輩的指導，大家花了很多時間一步一步地完成這個作品，也學到了不少東西~

其實這個作品一開始是概念作，沒想到一問世，馬上就被搶到穿孔(比見底還嚴重)，很多人想買排不到，這個PS-1原本就公告只做五十對，因為我們能夠拿到的單體就只夠做五十對，排隊候補的訂單和網友們熱切的期望，證明了PS-1是一對非常成功的兩音路喇叭，也讓我們不得不拜託協力廠商們想辦法幫我們用最快的速度生出來，後來經過多方的幫忙，最後終於順利獲得解決，讓大家都可以買到這對超棒的喇叭!

PS-1不僅僅是採用了好的單體，她的每一個小細節都充滿著眉角，催生過程需要相當多的專業知識與設備，也需要不斷的嘗試，雖然很辛苦，但是也相當有趣，現在就讓我們來看看PS-1的設計過程，這個部分就由領銜設計的李前輩來跟大家聊聊：

簡單談一下PS-1的設計理念：
PS-1：Design goal：
1：體積小，最好不大於LS3/5a。
2：低失真。
3：寬頻(Up to 40kHz)，平直的響應。
4：好驅動且阻抗合理(8 Ohm)，不要像LS3/5a那麼奇怪的11 OHM或15 OHM。

而這些規格之中，平直的頻率響應是我認為最重要的，也是喇叭設計者必須努力做到最好的，這是良心的問題，你就是不應該賣給別人聲音扭曲的東西。

單體的選用：
這是設計喇叭最重要的部分，直接影響到整個産品最終的樣子及聲音的走向。
PS-1採用非常好的低音單體，這個單體有很平直的頻率響應和很好的音質，經過FEA(finite element analysis ) 做最佳化設計 …以下是原廠對於此driver unit 的描述：
The Peerless High Definition Sound (HDS) Series offers high-quality solutions for multi-way speaker systems employing vented box alignments. A powerful ferrite magnet system is coupled to a finite element analysis-designed suspension system, containing a linear spider design and rubber surround. The motor incorporates an aluminum shorting ring that reduces coil inductance, extending frequency response performance and reducing second harmonic distortion. A cast aluminum basket provides high structural rigidity, heat-sinking capacity for the motor, and additional ventilation under the spider that in combination with a vented cone neck reduces air compression effects. Peerless developed the proprietary and highly advanced Polypropylene Black (PPB) cone material used in the HDS PPB Series, creating a stiff but still dampened cone that remains stable even under the greatest sound pressures. .
中文的意思就是非常非常棒！

這個單體同樣的用於非常高價的市售商品，如HB-X1小喇叭(超過1萬美金)，好像就是用這個單體。可見其品質及價值都非常有水準。
高音單體採用的是所謂的＂Double Ring Radiator Tweeter＂，這是近幾年發展成熟的高音喇叭結構，讓我喜歡的soft dome tweeter 高音單元的高頻響應一舉突破40kHz，擴散性也比號角式喇叭要好，更重要的是製造成本並不高！不需要特殊的材質(像是鈹，鈦，鋁⋯甚至鑽石！)。
Soft Dome tweeter一直是我很喜愛的高音喇叭的材質(Dynaudio 就一直採用軟絲質高音)，其聲音比金屬質高音要圓潤而且耐聽，只是自古以來其頻寛都不足20kHz！感謝＂Ring Radiator＂技術的發展，真的是太好了。

音箱的設計:
40年來大家已經習慣了LS3/5a的大小，305mmX190mmX140mm，內容積只有4公升左右，是一個非常小的音箱，而薄薄的箱壁(9mm)，也會形成一定程度的共振(也許大家已經習慣了它的箱音)。原則上就以這樣的大小來設計我們的箱體，只是現代聲音的走向，偏明快乾淨，高頻寛且不拖泥帶水，因此我們採用較厚箱壁(15mm)以抑制箱音(Box resonating )，Peerless 這個單體比較適合低音反射式(vented box)的音箱，因此採用了開口式的箱體設計。Vented Box 如果設計得正確，能夠適當的補償低頻的頻率響應及能量，可以預見本喇叭的整體低頻響應(Low frequency reproduction)，應該要優於LS3/5a！
我刻意的以窄邊(140mm)做為正面，把190mm做為深度以容納大約140mm的導音管(Port)! 一方面窄正面的設計置於桌上也比較不佔桌面，在感官上比較現代感一些。

至於導音管的位置要放在哪裡？
第一次的試做我把導音管置於正面低音喇叭的下方。很不幸的是這樣的設計在低頻(約400Hz)產生了一個凹陷！後來以Leap模擬，發現只要低音反射口在正面，不論是什麼形狀(圓孔或長方形孔)或任何正面的位置，都不能避免低音的起伏變化！

最後把反射孔放在背面大約相對於高音喇叭的位置。這樣才解決了低頻率的頻率響應起伏的問題。

分頻網路的設計：
這應該是喇叭設計最複雜的部分。利用電腦軟體的協助，可以稍微加快設計的速度，當年BBC設計LS3/5a時據説花了百萬英鎊，想必是大量的人工手算及來回打樣及測試所致。我利用Bass Box Pro 及 Fine Xover 軟體來交互驗證設計的結果，以期能減少大量打樣的費用及時間(即便如此，前前後後也打了4對箱子，以期在這樣的箱體下得到最佳的結果)。當然，正確地輸入喇叭參數及裝箱後的響應數據也很重要！(我一直強調正確地使用軟體的重要性，正確的使用CAD就不致於設計出荒腔走板的喇叭。)我是以CLIO 喇叭測量系統來量測喇叭。由於當初買CLIO時，特別加買了可以測試到40kHz的麥克風(非常的貴)，因此可以很順利的量測到40kHz的頻率響應。以下是設計的步驟：

0：將喇叭的T/S參數輸入BassBox Pro軟體，設計箱體容積大小及導管尺寸。而T/S最好是以CLIO自行量測。

1：根據上述的模擬結果打造一個木箱，裝上導管。

2：裝入適量吸音棉，將高,低音喇叭焊上引線，然後裝上木箱，拉出引線以便測試。

3：以CLIO分別測試高低音的頻率響應及阻抗曲線。而麥克風的位置是對準高低音兩單體中心連線的中點位置，在距離50cm處以MLS來量測，以期儘量減少牆面反射對測量造成的影響。測量時喇叭需要架高，最好置於房間的正中間，如果沒有無響室，壁面及地板也要貼上吸音材。

4：將這些參數輸出成txt file。並且將這些檔案輸入Fine Xover及Bass Box Pro。

5：開始規劃分音器：設定階數，反覆模擬＜一＞修改的來回過程。

模擬時可以從高音/低音為1階/1階(1st order/1st order)，1階/2階⋯一直試到4階/4階。基本上超過4階的分音器太過於複雜，可能不是個合理的設計。

6：根據模擬的結果繞製電感，由於電感很難有現成品，只有訂做或自行繞製。電感繞製時的線徑不同會造成不同的直流內阻，因此需要量測實際的DC阻抗再加回軟體之中進行微調。當然，帶鐡芯和空心的電感在特性上也有所不同，原則上低音單元採用鐵芯電感而高音單元則儘可能採用空心電感。

7：把分音器組合起來，測試＜一＞微調⋯來回修改。需要準備不同的電感電容及電阻，串串並並的不斷測試，甚至比較2～3種不同型式的網路⋯累人的工作！

8：確定分音器數據後，組裝二個完整的喇叭，開始試聽＜一＞微調，來回修改⋯更累人的工作！

9：修改導管的長度，一次改1公分，來回試聽，以取得最佳導管長度⋯最累人的工作！
這時候最好打造2～3對的喇叭，然後裝上不同長度的導管，才能同時試聽比對。

坦白說，設計喇叭真是冗長而且無限累人的過程！因此也奉勸各位，不要隨便買喇叭，沒有經過好好設計的系統，並不能給您正確的聲音。

分音器的線路圖如下圖：

是2階/2階的網路，這樣的網路，在分頻點的相位，高低音㑹相差180度，因此高音的相位必須要反接，否則在分頻點附近會形成一個大凹陷。

本喇叭的分頻點大約在2.5kHz，這是反覆電腦模擬所定下的，在這個分頻點時，測試曲線㑹有相當平直的on axis response，並不是隨個人高興胡亂挑選的頻率。要知道喇叭的頻率響應並非教課書上那麼平直，分頻點隨便挑都可以！

整個分音器的設計刻意的壓抑了中高頻，因此相對的增加了低頻(300Hz以下)的量感，(其實3/5a也是如此)。在這麼小的音箱下要再生相當程度的低頻，會讓人有一聽就＂哇＂的驚異！

在高音部分的2隻L-pad電阻是用來衰減高音喇叭的能量，如果覺得高頻能量不足或是太強，也可以自行稍微修改這兩個電阻。但必須要了解的是每個人對於＂高頻＂的定義有所不同！如果您是覺得人聲的＂女高音＂不足，那麼這個頻率通常在1kHz以下(因為就算唱到高音的＂La＂也才880Hz)，如果是這樣，那麼不妨把那個2mH的鐵蕊大電感改成1.8mH，(可以將原來的電感拆掉5圈左右)如此一來可以增加人聲的亮度，修改這個電感會在300Hz～2KHz増加0.8dB，因此整體靈敏度規格上會高一點，但切莫小看這0.8dB，因為這個頻帶是人耳最敏感的範圍。當然相對的，低音的振撼感也會少了一些
。
但如果您是在乎樂器的高頻，如小提琴，那麼頻率就會在2kHz以上，調整那兩隻L-pad電阻就會大幅改變小提琴的表現。可以把那隻10歐姆/10W的電阻改成8歐姆/10W，或者，您覺得拆電阻很麻煩，可以直接並聯一枚47 OHM/10W的電阻也行。(並聯後的等效阻抗約為8.2歐姆，在3kHz以上的高頻會提高0.5～1dB)。

相反地，如果覺得高頻太多，也可以試試修改那支15歐姆/5W的電阻：並聯一支68歐姆/5W的電阻即可對3kHz以上的頻率衰減0.5～1dB(頻率愈高影響愈大)。其實，打開LS3/5a音箱，其分音器也提供高音喇叭好幾組不同的衰減率。

不過由於原本我提供的網路其實頻率曲線已經相當平直，因此並不建議大幅度的修改分音網路。

另外提供了一組不同感覺的分音器如下圖：

這是一個3階/3階(3rd/3rd)的分音器，提供更高的分頻點外的衰減率。必須注意用這樣的分音器其高低音相位要改成相同相位的接法。有興趣您不妨試一試，聽感不同。

當然，換用更好的的電感(如銅箔電感)，名牌電容(如Mundorf或Solen)，無感電阻(non inductive resistor)，換更好的機內配線(無氧銅，鍍銀線)，當然是多芯絞線⋯。都有機會改變聲音！至於是不是更好，那是見人見智的問題。就像是有人覺得含鉛的焊錫聲音比較好，鍍銀線也不見得比得上無氧銅線⋯!本套件採用的Bennic電容是我覺得品質很好的電容，聲音很中性，其XPP的聲音和品質都非常好，小量採購的價錢甚至比Mundrof的M-CAP還貴。

整個PS-1的設計儘可能提供一個平直的頻率響應，以期正確的表達音樂的內涵。您真的不該隨便買喇叭，那會扭曲了您的聽覺。我相信PS-1會帶給您相當驚艶的感覺！以這樣小的箱體而發出如此驚人的定位及低頻，很多來聽過的朋友都感到不可思議！閉上雙眼，會以為是大好幾倍的喇叭所發出的聲音！雖然，原本的用意是希望小巧能夠置於已經非常擁擠的桌面上，但是其實如果能儘可能拉開擺位，卻也能展現不可思議的寬闊音場！算是非常有彈性的小喇叭。

小口徑單體有反應速度快，暫態反應好，而且因為單體小在理論上更接近點音源，可以有更精準的定位感，不論在小房間，或是書房臥室的小系統，搭配30W～60W的晶體機或是小功率質優的管機都有很好的表現。

PS-1兩音路喇叭專題報導

相關文章