分享關於Ken Kreisel設計之超低音的單體尺寸選擇

daniel0810

關於Ken Kreisel設計之超低音的單體尺寸選擇


近年來家庭劇院的發展可以說是技術日新月異，成熟度越來越高，許多器材音質的進步已經讓許多原本界線分明的兩聲道與多聲道越來越模糊。許多高品質的劇院揚聲器也已經有擔任音樂重播的實力。而在ATMOS、DTSX及AURO 3D等全景聲技術及越來越多的支援軟硬體推出之後，其驚人的沉浸體驗，更是讓許多音響玩家趨之若鶩，紛紛在家組起多聲道劇院。而在家庭劇院系統中，超低音喇叭扮演著靈魂的角色。

許多電影如"噤界2"中出現上天下地，突如其來的低頻，正是觀影重點及醍醐味之所在。


超低音存在之重要性
在兩聲道系統中，兩支全音域的喇叭得要負責所有頻段聲音的播放。而大多數的樂器內容其響頻如下：圖片來源：https://blog.xuite.net/thxisf/twblog/457238026



由圖可知，一般而言，除了管風琴低頻極限可以下潛到20Hz，鋼琴可以下潛到25Hz之外，現實生活中的樂器錄音大概都在40Hz以上。也就是說，只要喇叭的單體性能能夠下潛到40Hz，大多數的音樂播放都是可以勝任的。但是到了影院之聲的播放，為了重現影片內容中許多爆破、甚至是現實生活中根本不存在的低音，在設置劇院系統時， 最好能重現20Hz甚至更低的頻段。理論上若要產生越低的頻段就需要越大的單體與音箱，然而若要將龐大的低音單體及低音再現所需的容積納入左右揚聲器中，箱體設計難度提高不說，分音器及因為高中低音單體的波長不同而造成的相位差，也讓揚聲器的設計顯得更加複雜。於是，將低音喇叭獨立於左右主喇叭之外的想法與實踐就產生了。而Ken Kreisel這位享譽好萊塢的天才錄音師及專業錄音室鑑聽喇叭設計師，在1976年發明了世界首款"衛星喇叭+超低音"的2.1系統"大衛與歌利亞"，1977年更發明了全世界第一支主動式超低音Servo Volkswoofer。就此帶來了一波音響產業的革命。


Ken Kreisel設計世界首款"衛星喇叭+超低音"的2.1系統"大衛與歌利亞"


Ken Kreisel推出之全世界第一支主動式超低音Servo Volkswoofer


Ken Kreisel的超低音設計理念
相較於現代的主動式超低音大多使用數位EQ，檢測環境中的低頻輸出並與原來訊號對比作修正，從而達到降低失真；Ken覺得從輸出訊號到輸入訊號進行比對的過程中會有一定程度的延遲，儘管測出來的數據很好看，可是聽起來卻不怎麼自然。因此，他一直堅持推挽式低音設計，因為這種設計的好處是可以降低失真。


推挽式低音的設計不僅應用在Kreisel Sound的主動式超低音揚聲器裡面，目前還應用到主喇叭K700pro上面，用於提高它在低頻部分的播放性能，這是Kreisel Sound之前所沒有的設計。


Ken Kreisel以自己的名字開創KK(KEN KREISEL)品牌，在超低音的技術上更推出了3D push-pull的專利設計，將他所設計的超低音作上下反向堆疊，保持低失真的同時，3D push-pull不只能量更強，Ken企圖要達成更寬鬆，更自然的超低頻播放結果。


而讓我好奇的是，與別家超低音不同之處不只是不愛用數位EQ而已，記憶中過去近50年來Ken Kreisel老人家所推出的超低音有8吋，有10吋，最大就是12吋，從來沒有15吋，18吋或以上的製品。眼看著各家超低音廠商一一推出更大尺寸的超低音製品，弟忍不住寫信去問Ken Kreisel為什麼他從不使用15吋超低音單體在他的超低音上，以下是Ken Kreisel他老人家對於超低音尺寸的看法，分享給同是Ken Kreisel喇叭迷的各位：

"Regarding the use of 15" drivers: this is a very long technical discussion which can be controversial, but it really depends on what your design goal is.

Designing a subwoofer (driver, cabinet, amplification) and subwoofer driver is similar to designing a car. You can design a high speed race car (maximum acceleration and velocity and handling are most important) or you can design a monster truck. When you design for the top recording engineers (especially sound designers who are creating cutting edge sound effects) you want a world-class race car.

Transient response should never be sacrificed for maximum output, which is the problem with most subwoofers. The worse the transient response is in a subwoofer the easier it is to get more SPL at very low frequencies. I am sure there are some speaker design engineers who will disagree with me, just like a lot of subwoofer designers use ports or passive radiators which have very bad transient response but give you some extra "free" bass output at and around the port's or passive radiator's resonant frequency.

I have experimented through the years with various size subwoofer drivers including 15", 18", 24", 30". In my experience, properly designed 12" subwoofer drivers in a properly designed push-pull configuration and optimized amplification can give you the best overall transient and maximum SPL output performance and if you want more SPL output you simply add more 12" push-pull drivers so you maintain the transient response and sonic benefits of that properly designed 12" push-pull driver system.

Dual 8" push-pull drivers also have their own sonic benefits."

茲將其內容翻譯如下：

「關於 15" 單體的使用：這是一個很長的技術討論，可能會引起爭議，但這實際上取決於您的設計目標是什麼。

設計超低音（單體、箱體、擴大機）和低音炮驅動器類似於設計汽車。您可以設計一輛高速賽車（最大加速度、速度和操控性是最重要的），也可以設計一輛巨型卡車。當您為頂級錄音工程師（尤其是創造尖端音效的聲音設計師）設計時，您需要一輛世界一流的賽車。

絕不能為了最大輸出而犧牲瞬態響應，這是大多數超低音的問題。超低音揚聲器的瞬態響應越差，在非常低的頻率下就越容易獲得更高的 SPL。我相信有些揚聲器設計工程師會不同意我的觀點，就像很多低音炮設計師使用開口或被動輻射器一樣，它們的瞬態響應非常差，但會在開口或被動輻射器及其周圍為您提供一些額外的“免費”低音輸出輻射器的諧振頻率。

多年來，我嘗試了各種尺寸的超低音單體，包括 15"、18"、24"、30"。根據我的經驗，在適當設計的推挽配置和優化的擴大設計的 12" 超低音單體可以為您提供最佳的整體瞬態和最大 SPL 輸出性能，如果您想要更多 SPL 輸出，只需添加更多 12" 推挽單體，因此，您可以保持適當設計的 12" 推挽單體系統的瞬態響應和聲音優勢。

雙 8" 推挽單體也有自己的聲音優勢。」


後記
浸淫在家庭劇院的世界中已經超過十年了，身邊也有許多的影音達人朋友，彼此交流，發覺其實各人聽音樂看電影，值得就如同買車，不同的人喜歡不一樣的車子，規格、技術、操控性甚至品牌都是考慮的參數。Ken Kreisel這位喇叭設計的傳奇大師以電影專業錄音室的鑑聽需求為出發點所提出的看法及堅持的設計理念，也不一定適用每個人的耳朵和品味。本文就是弟的釋疑兼不專業分享。說實在，現在的觀影體驗，我覺得不只是眼到、耳到，更是"身體"也要到 - 許多時候影片中的聲音能為我們的身體帶來諸如耳內按摩、顱腔按摩、捶胸口、捲褲管等的有趣的體驗，不是嗎？最後附上一張常見的環境震動對人體影響圖供大家參考。超低音所帶來的享受，早已超越聽在耳裡的程度了。如何選購怎麼調整，還真是需要玩家親身體會才能領悟啊！

daniel0810

話說真的很想來試試3D堆疊呀！