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Honey One的设计过程

   SBD-1的销售正旺的时候,我认识了熊猫集团音响事业部的严总。我们在互相交换意见的时候,在一些问题上达成了共识:

    1、市场的低迷是暂时的,垃圾货会逐渐淡出市场。因为消费者的消费能力和欣赏水平会不断提高。

    2、市场上的音箱种类尽管很多,从一百多的到几十万的都有。但性能优良又价格低廉的产品相对缺乏。

    综合上述的因素,我们决定设计一款相应的产品。一来验证一下我们技术在实际运用中的效果(这是我们的新技术首次在实际中的运用),二来也可以给大家带来一份实惠。

    由于成本的制约,过低价位的产品是没有什么开发的价值。于是我们把产品的售价定在1500RMB左右,由于销售费用的因素,产品的总生产成本将不能超过1000RMB,再除去箱体的生产成本,人员工资,运输费用等,留给单元的已所剩不多。在这个价位上选单元的确是一种挑战:SeasScan speaker都是不现实的。惠威的价位倒是比较适中,各项指标也都不错,曲线也很漂亮,用起来肯定会容易些。可令人遗憾的是它不太适合我的口味。

    小单元的中高频以及指向性是一般大口径单元所难以匹敌的,这也是我一直钟爱小单元的重要原因。其美中不足的是低频稍欠缺,但如果在设计上动些脑筋,仍然可以弥补一些。经过再三权衡,我们决定采用5寸单元来担当中、低频段的重放工作。我们经过一番仔细挑选,最终找到了这款5寸的纯纸盆作为低频单元的振膜。尽管低频单元经过了3次大改动,但盆材一直未作太大的改变,可见我们对纸盆的情有独衷与信心,单元见下图。

Unit.JPG (7639 字节)

单元的外观

    高频单元我们选择了一种复合的涤纶材料作振膜(见上图),这倒不仅是出于成本的考虑,而主要是声音取向的需要,同时也是一种挑战。因为它的低廉以及难以驯服的特性,在Hi Fi的产品中几乎难觅踪迹。然而这却是一种非常有个性、有特点的高频振膜材料。是一种介乎与软、硬膜之间的一种振膜材料,软膜的细润和硬膜的高解析力它兼而有之。如果用的好,它会发出很棒的声音,但前提是你必须把它用好(这也许是在Hi Fi产品中少见的原因之一)。

    记不得是哪个设计师,在征求意见的时候说了一句话:“你们喜欢听什么样的声音?你们提要求,我们来做”。立刻有人抢白他:“应该是你喜欢什么声音!我们要听的是设计者的思想,你做的东西首先必须你自己喜欢才行!”这话很有道理,因为如果设计师连声音取向都问别人,我真不知他要通过什么方法来表达他的思想与个性。因此,必须做出自己的特色、自己的风格。

    在听音方面,我常戏称自己是“杂食性动物”,什么类型的音乐都听(但又都不求甚解)。如果要满足这样的要求,就意味着音箱的表现必须很全面。至少有两点必须首先得到保证:

    1、频带足够宽。

    2、动态足够大。

    以现在的单元生产技术,高频的延伸相对要容易得多,与此对应的低频延伸就比较困难了,特别是象5寸这样小口径的低频单元,如果要求它发出高质量的低频就有相当的困难。而我又特别喜欢听气势磅礴的交响乐,如果没有足够的低频,交响乐的气势将会大打折扣。如果这个问题不解决,首先连我自己都喜欢不起来,那我凭什么要别人喜欢它呢?为了解决这个问题,我们采用了二级倒相式的箱体结构。这是一种可以极度延展低频的箱体结构,但前提是必须设计正确,否则不仅会导致下潜不足,控制也会成问题。最终的结果是造成低频“起哄”,没有“形”(余音绕梁?)。不过对于我们来说,设计这种结构的问题已经不复存在(因为我们建立了二级倒相的模型,并且写出了相应的计算程序SBD,而且现在正免费供大家下载)。通过SBD Plus!的反复模拟,最终决定了箱体的参数。从单元的幅频特性来看,这两个单元在重叠区的声压都比较高,如果采用普通的设计手段来设计分频器,将会导致中高频区域能量堆积过多,会很吵人。由于小口径单元的中频爬坡现象的存在,这个问题更是雪上加霜。为了克服小口径单元的爬坡现象,我们采用了低Q2阶低通滤波器,将衰减起始点大幅前移,期望通过提前的、平缓的衰减特性来遏制中频爬坡的问题,实践证明这很成功。为了充分利用纸盆单元的特点,我们将高、低频的交叉点(即常说的分频点)定在了较高的4K左右,这一招同时也克服了高频单元功率耐受能力差的缺点。由于单元结构的原因,高、低频单元的发声点在面板的轴向距离上是不同的,由于音程差的存在,带来了一个相位差的问题。我们解决这个问题时没有采用倾斜的障板或移后高频单元的方法来校正这个相位,而是使用了一种“分频器相位校正技术”,在分频器的设计中进行综合考虑,利用分频器的相位特性来校正单元的音程差。这些话现在说起来很容易,然而,要做到这一切依靠常规的手段是很困难的。不过,所幸的是我们拥有极为有效的分频器仿真系统SBM。通过SBM的投入使用,这一切就显得很简单了。响应见图:

Low.gif (5374 字节)     High.gif (5365 字节)

低频单元的特性                     高频单元的特性

Moni_1.gif (5161 字节)     Filter.gif (3934 字节)

SBM模拟的滤波响应                 LMS实测滤波后的响应

moni.gif (5073 字节)    SPL.gif (5385 字节)

SBM模拟的综合响应                            LMS实测的综合响应

    (注:模拟响应与实测响应在低频的区别是不同的测量条件所造成的,低频单元是在5升的密闭箱体中测出的,与Honey One的二级倒相箱体差别很大)。

    从我们公布的资料来看,这似乎是一个离经叛道的设计方案。但从实际效果来看,这又的确是一个最优化的设计方案。这一点,可以从我们公布的资料中得到证实。

    我在第一对箱子做成之前就曾说它的低频下潜是45Hz左右(事实上最终定型的Honey One下潜更低达38Hz(±3dB)!见下文),但没有人肯相信,他们都说“低霸”用6.5寸的单元也不过下潜到50Hz,那可是“低霸”呀!当样箱开声后,这些朋友都大吃了一惊:深沉而近乎准确的低频,丰润充沛的中频以及细致清澈的高频组成了一条漂亮迷人的声线。然而,尽管我们带了一对样品去了“四展”,并且也受到了许多朋友的关注与好评,但我们对这批样品仍然不很满意。首先是单元的Q稍高了一些(0.45),这会造成箱体偏大和低频偏慢的问题。其次是分频器仍有可改之处,因为当时完全是计算机所确定的参数,没经过人耳校声这一环,声音仍有些迟滞而灵气稍欠。因此我们从“四展”回来后,首先对单元作了一些改进(由于技术上的原因,改进的过程就不多说了),如前所述,共改了三次,最终才定型。现在的单元Qts降到了理想的0.38(从我的经验来看,二级倒相要求低频单元Qts理想的范围约在0.36~0.42之间。如果过高则会导致箱体偏大、低频发软,易“起哄”;如果过低则会影响低频的下潜,速度也会“过”。因此,合适的Qts对于二级倒相式的音箱尤其重要)!箱体总的工作容积由原先的20升减至17升(A5升,B12升),但却下潜得更深(测量结果是-3dB38Hz-2dB41Hz,这主要得益于等效容积的下降,Vas由原11升减至不足8升),速度也提高了许多。根据LMS测量结果和实际听音,对分频器作了一番改进。至此,这款产品的设计方案终于大功告成。

    为了适合工业生产,在工艺上就不能要求太复杂,否则不但生产速度受影响,同时成本会大幅度增加。因此必须保证使用常规的手段就能达到相当的性能,这就对结构的设计提出了很高的要求。为了充分抑制箱振,在这么小的箱体上(最大跨度330mm)用了18mm的优质MDF,前障板更高达25mm!看起来成本增加了不少,但换来的好处是显而易见的。这就是我们一直强调的设计效率:该投入的就不要吝啬!由于结构设计的合理,对吸音的要求就低得多了,在这个设计方案中,我们仅在后障板上敷了一层10mm左右的晴纶棉作少量的调整,而低频依然能够很好地控制!箱体结构见下图:

Box.GIF (3640 字节)

    如果说这款音箱很完美,那是不负责任的,也是不现实的。Honey One也有许多的缺点,首先,她的灵敏度就偏低,为86dB,这就需要有相当“力水”的功放来推。另外,由于承受能力的因素,不适合在过大的场合使用,一般的使用面积不宜超过30M2,否则会有“喂不饱”的可能。还有一点就是她的外观,584mm的高度多少有些尴尬--说书架箱大了些,说落地箱又小了些,的确有些十三不靠。然而这是一切都是以声音为前提的设计,如果你需要一对用来摆设的家具,她显然不适合你。她还有一个很重要的特点(注意!是特点而不是优点或缺点):由于这是我们的一款入门级的廉价产品,完全是按照工业生产来设计的,因此很多的细节方面就没有作过多计较的可能,这就决定了她有很大的“摩”的空间!比方说你给她加一套脚钉,配一副脚架,都会使声音提高不少。如果你要是往箱体内浇沥青的话,你将会发现换了一对箱子!但在你干这件事之前,我要提醒你的是:(1)沥青不是多多益善的,如果浇的太多将会改变她的工作状态,远离设计值,那将是一场灾难!一般平均厚度不得大于5mm,基本原则是沥青的体积不超过工作容积的10%~15%(2)要注意沥青和环境的温度,建议这个工作放在天气冷的时候进行。因为这样沥青冷却速度快,高温来不及传导到箱体的外皮上,不容易烫坏PVC的贴皮。