首先,這裡所說的是自己DIY做音箱,而不是某寶上賣的那些DIY音箱。
前言
不論是主觀調音還是客觀調音,都要調音。這聽上去像一句廢話,但卻是我認為最為重要的前提。調音調的是音箱耳機,音箱耳機本身是客觀存在的。主觀調音需要聽音技能,也就是練耳朵。客觀調音需要熟悉測試方法以及心理聲學相關知識。但不論哪種調音方法,都必須要用評價反饋的結果除錯音箱耳機本身。所以不論以何種方式調音,都要了解音箱和耳機本身的物理特性。
經常有一種說法是,“耳朵收貨”,這對於選購來說或許是成立的,但對於做一款音箱耳機以及調音來說,一定是不夠的。從最基本的事實和邏輯上都是不成立的。因為被調的東西,音箱耳機是客觀存在的。
那麼想要做音箱和調音箱,就必須還要了解音箱的基本原理和客觀屬性。
當然,還有一種方法叫作試錯。就是做幾個、十幾個、幾十個樣品,逐一對比。這種方法可以連客觀測試都不用,只靠耳朵一個一個聽,不斷修改並且選出其中聲音較好的作為最優解。但問題在於如果完全靠試錯的方法,效率極低而且成本高,因為基本不可能只做一兩個樣品碰巧就效果就特別好,即便是廠家研發產品的時候也不可能完全靠試錯去做。更何況個人DIY玩家基本不可能花那麼多錢和時間精力。說到這裡就不難理解那些發燒友口中所謂的“金耳朵調音”是純粹的意淫。我本人之前就是專門做主觀調音的,我也比很多聲學專業的人更瞭解這一過程。按照某些“發燒友”的“耳朵調音”說法,如果只靠耳朵而且直接只做一兩個樣品DIY,那基本上就是像開光一樣聽一下就聲音就自動變好了。這就是魔法!更何況很多所謂發燒友也沒有基本的聽音能力。“發燒圈”和產品廣告中經常提及的“調音”,通常與真正的調音沒什麼關係,更多時候只是純粹的市場營銷故事。
先採用計算和模擬等手段做出初始原型樣品,再透過實際客觀測試調整至一定的水平。最後採用主觀評價試錯的方式找到最優解。其實很多工程領域都是採用此類方法。
如果沒有模擬計算,基本上就是靠意淫或者隨機拼湊一些零件。聲音是沒有任何保障的。。。
所以音箱DIY是有門檻的,門檻就是一些必備的工科和高等數學知識。但是聽上去總是感覺確實有些勸退。
很多專業知識需要一定的時間去學習,這不是看一兩個短影片或者幾句話就能像念幾句咒語一樣秒懂的。我思前想後只能先梳理大概的知識框架,很難完整的詳細講解,不過具體的內容其實書都能買到網路上也有影片課程。
訊號與系統
訊號與系統的相關知識可以說是做音箱必備的最重要知識,沒有之一。
例如音箱設計和除錯中永遠繞不開一個東西,叫作濾波器。即便是數字分頻不像LCR分頻那樣還需要了解大學電路相關知識。也必須要知道巴特沃斯、階次、Linkwitz-Reiley等知識,否則根本無法設計更無法調節。
通常建議中頻採用Linkwitz-Reiley,低頻採用巴特沃斯,但不絕對。具體還是要看實際情況。
再比如說濾波器中常見的Q值,也就是品質因數的意義。如果不瞭解相關知識,基本上就沒有辦法對箱體和倒相孔進行有效設計和除錯,也無法有效選擇揚聲器單元。
可以說不懂高等數學想要做音箱,基本上都是瞎蒙。。。沒有最基礎的數學知識,一些聲學與音訊的工程知識都是空談。
Q值在數學上的意義可以理解為影響濾波器相應曲線在截止頻率附近的變化趨勢。Qts、Qes、Qms,是揚聲器尤其是低音單元的關鍵引數之一。可見沒有訊號與系統的知識就沒法理解聲學系統中的TS引數。
而對於濾波器的階次,二階意味著每倍頻程變化12dB,四階意味著每倍頻程變化24dB,以此類推。簡單來說階次越高變化速度越快,曲線越陡峭。
舉個更直接的例子,如果採用DSP調音,不知道什麼是Q值,根本沒法調,沒法輸入調音引數。主觀調音只不過聽的過程是主觀評價,但除錯的引數還是客觀的,耳朵本身是沒法輸入調音引數的。
可以說訊號與系統是音箱耳機設計與調音必備的最基礎知識,沒有之一。此外,如果想玩電子分頻,也需要了解數字訊號處理的相關知識,例如IIR和FIR、全通濾波器等。
聲學基礎
選擇單元需要知道靈敏度、阻抗曲線、TS引數等基本引數。箱體的設計則需要電力聲模型相關知識。否則就又會成為上文中提到的純試錯和隨機組裝。
TS引數和阻抗曲線對於音箱DIY來說,主要還是影響低頻表現,因為對於中頻而言,高音單元通常會先經過分頻點更高的分頻器濾波。低音單元的選擇以及與箱體匹配設計,此外,還可以透過阻抗曲線大致看出組裝時箱體是否有漏氣。
揚聲器的阻抗通常是指當經過阻抗峰後阻抗最低的值,也就是阻抗曲線中的凹陷處。
阻抗曲線在音箱設計中的誤區:一些人會認為音箱調音時把兩個阻抗峰做成等高對稱是比較好的,但實際上沒有任何證據表明這樣做聲音一定會好。這只是單純在阻抗曲線中看起來比較美觀。
靈敏度的概念為1w功率驅動下距離1m所產生的聲壓級SPL,有時候也採用2.83V驅動。選擇單元的時候也要注意單元的阻抗,有些時候靈敏度標註比較混亂或者說不統一,如果沒注意可能導致所選單元靈敏度出現偏差不匹配,一定要進行有效換算。選擇單元時儘量選擇靈敏度相近的單元,這樣在設計分頻器時可以更方便一些。此外,有時官方標註的靈敏度不一定是典型值,例如如果單元在1kHz本身有諧振峰,那麼1kHz標註的靈敏度可能高於真實值。
指向性,指的是揚聲器離軸頻響與軸向頻響之間的比例關係。指向性係數越高,說明揚聲器離軸響應的能量相比於軸向響應越弱。
單元匹配尤其是在分頻點附近,以及分頻器設計,都應該考慮單元的指向性。分頻點設計也要考慮指向性係數,或者說離軸頻響。很多很多DIY玩家甚至是聲學工程師只看軸向頻響曲線是不嚴謹的。
比如說我之前測評過的布利斯瑪T34B-4。軸向頻響曲線看上去很好。但如果作為二分頻音箱的高音單元。一方面本身這款高音在3kHz左右的指向性過寬,另一方面也很難匹配合適的低音單元(在高頻的指向性)進而導致分頻點附近指向性突變或不連續。障板設計包括單元佈局、箱體倒角和waveguide/號角(如果有的話)。
對於新手來說,高音單元和低音單元應該儘可能靠近。當然也不能太近,否則前面板在兩個單元的間隙可能出現強度不足的情況。
而對於waveguide和號角的設計,目前基本上採用comsol模擬。之前可能個人DIY做複雜的高階號角比較困難。但現在不論是waveguide還是號角,都可以採用3D列印或者CNC的方式製作。只不過這對於普通音箱DIY來說過於複雜。
電力聲模型,說的直白一些就是估算現有元器件組裝成品之後的大致表現。這屬於比較底層的知識,學習起來非常勸退。如果用模擬軟體進行設計的話,我普通玩家建議直接略過。只需要來了解TS引數相關知識即可。
揚聲器設計手冊
訊號與系統和聲學基礎都是偏基礎理論的書籍。揚聲器系統設計手冊則是更偏應用的書籍。可以為音箱DIY提供更直接的意見。然後想看懂這本書的基礎還是之前提到的那兩本。
如果像僅僅在網路上看幾個“速成”文章,就學會一門工程技術,是不可能的。尤其是完全沒有相關基礎的人,不會有任何人能夠讓你只看幾段話就學會。很多時候可能會的僅僅是幾個名詞。。。這本書音箱DIY論壇貌似人手一本,真心建議玩DIY之前認真看完。
軟體
Leap
網路上有很多的分頻器計算小程式,可是很多都過於理想,或者說過於簡化。往往存在較大的偏差。
而且比較複雜的分頻器也無法透過這些建議的分頻計算器計算,所以建議還是Leap起步。
Leap網路上應該有不少教程。
除了設計分頻器以外,Leap還可以進行低音箱體容積和倒相孔的模擬。輸入各個單元的TS引數可以進行整機頻響模擬。
而目前行業內一般用Comsol進行倒相孔模擬和指向性模擬。Comosl進行倒相孔風速模擬通常比Leap更精確。Comsol還可以模擬箱體內部的氣流分佈,在做實際樣品之前找出可能存在的內部氣流異音。不過Comsol對操作技能要求比Leap高很多。此外,Comsol對電腦效能要求極高。如果想要比較精確的模擬,我記得之前我用公司裡AMD執行緒撕裂者旗艦三萬塊的CPU還要算一整晚。
Comsol模擬並不是我的強項,我也只是能達到基本的操作水平。一般大公司會有專門的模擬工程師。Comsol對模型的細節以及針對模擬的最佳化修改都有一定要求,有些還要ME(機械)工程師參與。所以如果個人DIY的話,我個人還是推薦Leap。
REW/Smaart
DIY不太可能用Klippel,所以還是推薦更常見也更容易上手的REW和Smaart(不過我也見到音響DIY論壇有人去用一些廠家的Klippel測試)。其中REW的測試結果基本上只有頻響曲線能看,REW的THD測試結果基本不靠譜,相位用REW測試的不多,但是印象中REW的相位測試也不怎麼準,所以主要用REW測頻響。不過REW的操作和對裝置的要求都比較簡單,所以對於音箱DIY來說還是比較推薦從REW入門和學習的。
Smaart則更專業一些,結果也更可靠一些。但使用難度也更高一些。業內一般沒有針對REW的培訓,但是Smaart則有專業培訓。Smaart本身也是比較偏應用的測試軟體,很多舞臺現場調音的老師喜歡用。
而如果想要測試阻抗曲線的話,建議還是用SoundCheck,網路上應該有破解版。SC的設定比REW和Smaart都要複雜。
總之,測試軟體可選的不少。如果有充足預算買個AP和GRAS也能測,測試精度和軟體功能性自然不可同日而語。但是我覺得對於絕大多數玩家,REW/Smaart即可。
ProE/UG等
箱體定做一般需要機械圖知識。如果只是做簡單的二分頻只需要瞭解一些基本的三檢視即可,一般這類木加工的廠家也不看3D圖。但如果要設計號角和waveguide以及複雜的倒相管則必須要有機械繪圖能力。
硬體
音效卡與麥克風
正如前文所提及,單純靠理論模擬計算出的箱體,可能實際做出來效能是有所偏差的。那麼還需要進行實際測試進行驗證和改進。或者說如果做出一個音箱,在沒有測試之前是不可能完全確定其實際客觀效能的。所以測試可以說是音箱DIY必須要做的。那麼也就必須要有客觀測試裝置。
如果只測試頻響,可以不需要高效能的音效卡。尤其是很多玩DIY的玩家,並沒有太多調音經驗。很多高階音效卡的設定介面我看了都頭疼。有時候不知道點開什麼功能什麼效果器之類的,測試結果反而有問題。所以我覺得買一個一千多的雅馬哈之類的即可,或者平時接有源音箱聽歌的音效卡帶48V幻象電源的直接用就可以。
然而,麥克風的精度卻良莠不齊,高階的和低端的可能有很大差別。通常來說,劣質的麥克風自身的頻響曲線就是不平直不標準的。如果用這樣的麥克風進行測試,那麼測試出的結果很多時候反而會產生誤導。
一般那種幾百塊的USB麥克風,我還沒遇到過準的。而對於48V幻象電源供電的麥克風,我用過幾個1000多元的也不準。我用過比較準的是瑞士NTi的48V麥克風,大概16800rmb。其實即便是一些售價幾萬的麥克風,成本也不高,也許千元左右的麥克風也有至少頻響做的靠譜的,但我確實對這個區間的產品不瞭解。
我的建議依舊是我之前講過的,買個二手B&K或者GRAS的麥克風,例如GRAS 46AE。不管是Lemo還是CCP,只要不是壞的破損的,肯定比同價位的麥克風靠譜到不知道哪裡去。而且不論是SPL還是頻寬量程都更大。有些CCP的麥克風可以直接採用變壓器接音效卡48V幻象電源變成24V供電。Lemo則通常需要200V專用電源。
此外,像恆溫焊臺、剪線鉗之類的基礎工具是必備的。
簡易測試方法
個人玩家音箱DIY不太可能有消聲室這樣的測試環節。即便有相對可靠的測試麥克風,可能也無法測試到有效的無反射資料。所以怎樣在日常的環境中獲得儘可能準確的測試結果呢?
比較通用的方法是將做好的音箱倒置,也就是低音單元在上,高音單元貼近地面。模擬半消環境。把測試麥克風也放在地上,測試距離為1m。如果1m的干擾實在比較大,可以試著縮減到0.5m。只不過有時由於0.5m可能存在高低音單元在一定角度下相位和指向性與1m不同的情況,分頻點附近的測試結果不太準確。
低音單元可以採用近場測試。不過注意,近場測試僅用於除錯低音。很難用日常環境的近場測試結果和1m測試結果調分頻器,距離的差異本身也不允許這種操作。
主觀評價
主觀調音並不是看基本書就能掌握的,更不是買幾個發燒器材對著發燒營銷故事意淫出來的,需要大量的專業訓練,所以我反倒認為這對於音箱DIY來說是最難實現的。為什麼前面一直都在講客觀,主觀調音的技能很少有人能掌握,單說這樣的條件都很少。首先要知道怎樣的聲音是標準的,以此為基準進行對聲音的大致判斷。然而相對標準的音箱系統並不便宜,除錯也很複雜。而這裡又涉及到另一個悖論,既然有了高階的音箱系統,為什麼又要自己DIY做一個呢?
總之,主觀調音可能更好也可能更差,也可能是完全隨機。只有具有專業能力的人主觀調音才會讓聲音變得更好。這需要較長時間的專業練習和實際除錯經驗。
相關基礎概念我寫過很多詳細講解:
實際意見
箱體
說是DIY,基本上就是設計一款音箱。箱體儘量不要用公模。箱體容積、喇叭在障板的位置、倒相孔的位置、箱體長寬高都要定做。用某寶上賣的現成箱體公模做出來的音箱,效果不可能很好。
此外,對於DIY音箱而言,不太可能採用塑膠或者鑄鋁定製。所以基本上就要採用定製木箱。
這裡所說的“木箱”是通俗的講法,包括MDF、實木以及多層夾板。(似乎傢俱中的夾板地板就不算實木?)
建議採用定製多層夾板,如果要再加一個註釋,那麼就是要選擇芬蘭進口多層定製夾板。
夾板的種類也有很多,通常在北歐等相對寒冷地區的木材做出的夾板擁有更好的聲學效能且質量輕。
一般書架音箱,前障板建議採用23mm,箱體18mm。
不過說是DIY,但我覺得不太可能連箱體也自己做,不是所有人都有切割裝置。也沒必要連箱體都自己做。我自己也是對木工一竅不通。這些工作還是要交給更專業的人去做。某寶上就有不止一家這樣的店家。做一對書架音箱的話,價格應該在600元左右。基本上已經比市面上在售的絕大多數品牌HiFi音箱更好了。
倒相孔
相比於箱體,倒相孔更不建議採用公模設計,推薦使用硬質紙管。
也就是在倒相孔的位置切割,然後粘接一個硬質的紙管。可以把初始的長度設定為比模擬長度略長的長度。這樣可以透過慢慢鋸短倒相管調節音箱的低音表現,直到調整至合適的倒相管長度。
倒相管是做倒相式音箱時必調的。如果只是想隨便買個某寶上那些已經做好的倒相管敷衍了事,那真心建議還是不要玩DIY直接買個品牌音箱吧。
此外,對於紙管,江湖上還一直有個傳說是紙管比塑膠管更不容易產生共振。
吸音棉
採用比較常見的棉花即可。吸音棉不宜過多也不宜過少。把箱體上下左右後的內表面貼一層即可。不要把所有空隙都放上棉花。
一些細節
- 建議採用壓pin的喇叭連線方式而不是焊接。焊接容易氧化,實際動手操作容易玩脫,焊工不好容易把接線處焊壞。RCA接線柱等沒辦法用壓pin端子的才用焊接。
- 喇叭線要貼一層泡棉。防止箱體內部的喇叭線產生異音。
- 壓pin和裝喇叭之前不要忘記放環形密封泡棉,否則裝完之後發現密封泡棉沒裝還要全拆了很尷尬。
- 裝喇叭和接線柱面板時螺絲要打對角,並且扭矩不宜過大。
單元
選單元,最先考慮的是靈敏度。一方面是不同單元的靈敏度匹配,比較容易設計分頻器。另一方面則是單元本身靈敏度的絕對值。建議選用靈敏度適中的單元。如果說大致的數字,應該最好在87dB以上。如果靈敏度過低,對功放功率則有更高的要求。如果靈敏度過高,對功放的低噪也有一定的要求。並且,高靈敏度的單元有些是比較高階的單元,價格會比較貴。
入門玩或者剛開始玩,不推薦買特別好的喇叭。價格比較貴,組的不好或者匹配不好甚至操作中失誤把喇叭搞壞了就得不償失了,然而其實這對於新手來說是很有可能發生的。例如不小心把喇叭戳破了,或者焊接的時候焊工不過關把端子搞壞了等等。
但是既然都玩DIY了,也不建議買太差的喇叭。折騰來折騰去最後做個音箱還不如市面上幾百塊隨便買個惠威漫步者就有些得不償失了。
建議買挪威西雅士和丹麥紳士寶的500~1500元左右的低音單元+500元左右的高音單元,當然買更好一些的也可以。這倆牌子基本上也是音箱DIY圈子最受歡迎的。
有段時間不關注了,沒想到DIY單元現在也漲價。。。西雅士好像漲了不少。。。
分頻
建議新手只做兩分頻,三分頻比兩分頻會更復雜。先從基本的兩分頻做起。也就是5/6.5/8寸二分頻書架音箱。
而對於分頻器的階次。一階分頻器雖然設計簡單,但是太挑單元。不是說一階分頻100%不行,但通常是不行的。
而如果是四階分頻器,相對比較複雜並且電子元器件多,價格也更貴。所以這裡建議入門從二階分頻器搞起。
對於電容、電阻、電感等電子元器件。LCR無非就是精度問題。有條件的上好的,沒條件的就買一般的。更主要的還是看電路設計(這裡也包括實際佈線規避互感問題等)。尤其是所謂磨機,其實提升很多時候是微乎其微的。或者說如果能做一個設計更好的分頻器可能遠比換電容電阻效果好。再有就是選電子元器件的時候注意電壓。
模擬中不會體現。實際中如果電感位置放的不好,會影響分頻器效能。這需要電路的知識。
分頻器的設計考量和喇叭單元選擇是同步進行且相輔相成的。
DIY分頻還有個神器,也就是Hypex數字功放。自帶DSP,像FA123/FA253這種可以實現數字三分頻,分頻點想調成什麼樣就調成什麼樣,EQ段數管夠。三路效能碉堡的Class D功放。帶自動喚醒功能,也就是有訊號輸入自動開機,平時可以一直開電源不需要物理關機。誰用誰知道。FA123可能功率還不是那麼富裕,建議FA253一步到位。就是價格可能稍微貴一些,4000一個,一對8000。不過考慮到常規分頻器+功放的價格,不算太離譜。
HYPEX FA123 滿音量+真實音箱負載 THD+N
結語
這篇文章主要還是知識體系和理念的入門講解,並沒有一些人比較期待的具體方案。如果一整套方案,單元+分頻器+箱體都是現成設計好的,那就不叫DIY了。。。那就是單純的組裝了。。。一定要親手走一遍流程,就像開車一樣,光看教程也是沒用的,一定要親自上手摸索。這篇文章主要還是思路。授人以魚不如授人以漁。
而且我之前做著玩做過幾個落地音箱,都是市面售價20萬級別的。
還有陶瓷低音+Revel鈹高音之類的。
。。。。。。
最後,其實我這篇文章講的都是些很基礎的東西。然後當我想把這些簡單的概念講給還沒有相關知識的入門玩家時,實際寫下來我才逐漸認識到,這些知識可能對於沒接觸過相關工作的人來說,每一個環節都像是天書,也很難直觀理解。這可能也就是為什麼發燒玄學能夠一直趁虛而入無論怎麼胡說八道都有人信的原因。雖然同樣叫DIY,音箱DIY比桌上型電腦DIY要更難門檻更高。