我使用德国HOFA Basstrap低频陷阱的经验
来源:低频读写器 发布时间:2023-10-28 14:11:32
高度104厘米(迷你版51厘米),直径43厘米,重量10.7公斤(迷你版5.8公斤)。密封填充各种可再生天然纤维的混合物,填充符合Natureplus认证指南的严格要求,最高可承重30公斤。
调谐陷阱的最常见类型是荷姆兹共鸣器,调谐隔膜陷阱或面板吸音器。面板吸音器可以紧凑的外形尺寸有效吸收低频(低于100 Hz)。它们也可以被调节频率。荷姆兹共鸣器在老的录音室中很常见,但在设计和制造时,往往比较麻烦。
Basstrap也就是俗称的低频陷阱,顾名思义,是让低频进得去出不来的一种装置。首先要澄清一些观念,声学吸音材料不等于隔音材料,“吸音”的目的是降低现有空间的音染及反射音量;“隔音”则是阻隔外来的声音与内部的声音泄漏,但无法解决原本房间的声学问题。低频陷阱通常设计来吸收200Hz以下多于的低频能量,低频并非“陷”在里面出不来,而是透过“振动”与“吸收”,把声波的能量消弭于无形。振动要用板子,吸收要用吸音棉,同时再加上适当的空气层,这三者交互应用才达到低频陷阱的功效。高频很容易被吸收掉,地毯、窗帘、多种软性材料都能吸收高频,而低频因为声波太长,很难简单用吸音材料来吸收。低频陷阱的作用是围住低频,利用震动将低音声能转化为热能来消除它,好的低频陷阱应该具有250Hz以下广泛的频宽作用范围,还要有足够的吸音系数,淘宝上面某些以所谓Polymer高分子聚合物制作的低频陷阱,重量很轻,却也因为自身的质量不足,导致吸音系数只在0.8以下,使用起来感觉并不明显。
中小型房间几乎都会自然产生不均匀的低频响应。我们的头脑其实一直在奋斗着,帮我们找到自己想听的声音,某些情况觉得似乎低频很震撼很过瘾,但不表示房间内没有低频怪兽存在。即使是最昂贵的音箱和房间校正处理器,也不会否定低音处理的需要。没有低音控制,我们的音乐基础(所有低于300 Hz的声音),都会因声学混乱(房间模式、驻波、随机声波干扰、梳形滤波效应、喇叭边界干扰响应SBIR)等而导致失真。所谓房间模式是由房间的几何形状引起的自然共振,也就是房间自动为声音添加了色彩,强调了某些频率的音量,掩盖了其他频率的音量,并为音乐内容增加了不均匀的低端频率过强效果,某些频率的衰减比其他频率慢,未消失的前面音符盖住了后来的音符。此外房间模式会使驻波附近的其他频率变得模糊,降低了整体清晰度,还会掩盖音频中的情感内容,例如:人声中的细节,或吉他演奏的细微颤音。发烧友通常装在墙上的吸音软包,只吸收中高频率,对低音无能为力,因为低音向各个方向辐射,而且波长远比高频声波更长、更强。
低频陷阱最早是为录音室、音乐工作室开发,专门用来吸收特定低频驻波的吸音结构,它可以改善低频响应,消除或者减少驻波,让低频线条更清晰,从而提高音响系统的平顺与精确度。低频陷阱的直径决定了它的吸收频率下限,直径越大,吸收低频下限越低,通常我们是以1/4波长来计算。以60 Hz的声波来说,波长为343/60 = 5.72米,1/4波长是1.43米。也就是说要有效解决60Hz驻波,吸音棉的厚度至少得1.5米。1/4波长并不是偷工减料,声波的一个特性是在1/4波长处,也就是声波相位90度处,空气粒子流动的速度(Particle Velocity)是零,而此时边界墙面的音压(Sound Pressure)最大。因着声波这种特性,当我们要吸收60Hz频率时,吸音棉只要有1/4波长的厚度就能产生作用。不过按此计算运用还是很不方便,所以有了圆柱形或筒形的低频陷阱出现,把吸音材料卷起来中间形成空气层,就能大幅缩减体积。增加吸音系数。市售的扇形低频陷阱可以固定在墙角角落,而圆柱形低频陷阱可以随意放置在靠墙角的地方,不需要进行固定,随时变换布置。
市面上买到的吸音材料吸音系数大多只标示125Hz-4kHz的范围,4kHz以上频域波长很短,能在空气中或被家具自然吸收,不需要太多吸音处理。而125Hz以下的频域由于波长很长,没有特别设计的吸音原材料根本无法吸收,所以也没有标示的必要。如果用传统的二次余数扩散器处理100Hz以下的驻波、峰值,除非体积做得很大,否则难以见效。还是以1/4波长计算,扩散板尺寸最少必须等于扩散频率的1/4波长,想扩散60Hz的低频,需要1.4米的长度,驻波频率在48Hz的线米的扩散板,除非家里像音乐厅那么大,否则根本别想。另一个问题是市面上的扩散板主要由薄木板与阻燃EPS泡沫构成,木质扩散板的材料因素不能达到高度密闭结构,有空腔就会形成共振,所以木质扩散板的有效扩散频率较窄。其次木质扩散板要做出形状成本很高(如二维的、或具有360度漫反射的圆柱),也很难真正依据二次余数理论来塑形。总之能量是守恒的,扩散只是让声音进行不平衡反射而已,驻波能量依旧存在,家庭中对抗驻波最好方法是还用低频陷阱。
有一种赫尔姆霍兹共鸣器(Helmholtz Resonator)可以消除“特定频率”(例如100Hz)的驻波,以科学家Herman von Helmholtz (1821-1894)来命名,设计原理是在大箱子开一个小开口,任何落入箱内的声波会引起内部空气往复运动,声波能量被消耗掉。这是一种理想化的状态,虽然赫尔姆霍茨共鸣器可以设计为窄频带(只移除有问题的频率),但它要求箱体必须坚硬厚重,而且通常体积太大较难在家中使用。
低频陷阱放置的最佳位置在音箱后墙两个角落,可以从地板到天花板一路直上安放
另有一种共鸣式低频陷阱,使用薄薄的夹板或类似的材料构成面板,里面填充玻璃纤维或岩棉等吸音材料来增加吸收范围,设计良好可以有效覆盖一个八度音阶,比起赫尔姆霍兹共鸣器有更宽广的吸收范围。共鸣式低频陷阱可利用公式计算,板子的重量决定了共振频率,空腔的空气容积与内置的吸音材料决定了吸收频域的量。虽然有公式计算,但问题是当空腔开始吸收声波时,往往无法只针对单一特定频率,而是连绵山峰一般,最高峰处是某特定频率,其左右二边频域缓缓下降,一旦把最高处的特定频率吸收了,左右二边的频域也同样会被吸收。所以凸起的峰值虽然解决了,但附近频率却可能形成凹陷。
声波接触墙壁时压力最大,速度为零,共鸣式低频陷阱透过共振作用在压力最大时具有最大的吸音效果,所以紧贴在房间角落使用,利用摩擦来减慢声波的空气颗粒,将动能转化为热量散佚到空气中。有些低频陷阱不一定贴墙角,放在角落前造成空气空隙,当声波在距离边界1/4波长处时达到最大速度(此时压力为零),利用此特性来吸音,这种方式也称为“边缘吸音器”(Edge Absorber)
有些朋友在兴建听音室时,就把低频陷阱考虑进去。通常一个空间内会有一个最大的中低频、低频峰值,还会有一、二个较小的中低频、低频峰值,我们一般选最大的峰值来处理。假设聆听空间中最大的中低频峰值是100Hz,100Hz的波长是3.43米,按1/4波长计算得到86厘米,吸收100Hz的吸音棉厚度就是86厘米。吸音棉对低频的吸收系数由吸音棉的密度与体积来决定,最有效的吸音棉就是无响室所用的黄色玻璃纤维棉,事实上无响室内的三角楔形吸音棉深度也是用1/4波长计算决定的。要注意的是把吸音棉直接固定在墙上效果并不好,吸声原理是当空气通过一个表面时会产生摩擦,表面越大空气运动越多,吸声越好。砖墙会穿透极低频率,两面墙隔离出来的空腔,中间再吊挂体积压缩过的玻璃纤维,可以达到最理想效果。例如7厘米厚的Roxul岩棉板,直接安装在墙壁上不会吸收低频,但和墙壁之间留有空隙的话,就能增加低音吸收频率,空气空隙越大吸收的最低频率越低。
低频陷阱要摆哪里?通常会建议摆在音箱背墙的墙角,如果条件许可,聆听位置的后墙角落也可以摆设。墙角是三维共振叠加处,轴向共振、斜向共振、切向共振集中在此,很容易造成频率畸变。也就是说低频在房间的各个角落堆积特别严重,尤其是三面角落(两个墙壁与天花板之间,两个墙壁与地板之间的交界)的聚积最大,从技术上讲,所有频率在三面角落的声压变化也最大。常规矩形房间有12个双面角落(两个表面相交处)和8个三面角落,都是安装低频陷阱的最佳位置。如果是听音室建声施工,可以在天花板的四周设计一圈低频陷阱,这种拱腹式的低频陷阱阵列覆盖4个双面角落和4个三面角落,一次解决很多问题。
我相信大多数发烧友不具备安装多个低频陷阱的条件,由于低音喇叭的摆位及房间几何形状等因素,低音能量积累情况可能有所不同,既然无法处理所有角落,当然要最优先处理低音堆积最多的角落。找到热点的最佳方法是使用测试麦克风和房间测量软件,例如Room EQ Wizard(免费)。如果不想那么麻烦,也有一些快速的方法:
1、下载过滤后的粉红噪音,粉红噪音在所有频率上都有能量,可以激发所有房间模式,由于高频已经滤除,可以轻松听到低频声音。
每个HOFA Basstrap V2顶板可承载30公斤重量,使用简便,随意摆位,上面还能放点盆景装饰
建议借一个SPL音压表,绝对是比耳朵更好用的测量工具。虽然有人说低频陷阱永远不会吸音过度,它的面积远远小于墙面,除了正方形房间可以多放置几个外,我认为具体数量还是要因地制宜。过多的低频陷阱会降低空间整体活力或氛围,因为大多数低频陷阱并非吸收单一频率,它们会同时减少可听频谱中所有频率的衰减时间。某些产品表面覆盖有反射材料(例如木板或塑料膜),而不只是多孔的吸音材料,这样既可吸收低频,又能反射/扩散中高频,理论上是比较理想的。我的听音房单纯测试声学,在63Hz处有个小波峰,125Hz处有个小波谷,中高频基本平直,没有明显的低频驻波。可是加上音箱等器材后,整体声学效果改变了,我一直希望低音的速度更快捷、更干净、更有冲击力,也更饱满有能量。找合适的低频陷阱显然势在必行,有了适当的低音管理,听的全频段声音会更加一致,自然而平衡,清晰度更高,甚至以前被低频过强掩盖的细节也浮现出来,干净有线条的低音会大大改善聆听体验。
●原厂介绍HOFA Basstraps在200 Hz以下达到最高吸收率,将多个低音陷阱并排放置,还可以进一步提高80 Hz以下的吸音效果,但对1 kHz以上高频几乎没有影响,搭配扩散板使用相得益彰。就公布的参数来看,HOFA的高吸音系数对房间内多余的100-250Hz共振声响很有帮助,在市售产品中其效能无出其右。
●HOFA Basstrap的声学效果测量是在混响室中进行的,该混响室的设计符合DIN EN ISO 354:2003标准。我们不需要深究这个标准是什么,我相信德国人的严谨与认真。
●由天然纤维制成的优化填充物提供了更高的吸音系数,HOFA说这些填充物甚至对地球气候有利,具体是什么材料并不清楚,但环保不含甲醛,没有空气污染,在密闭的听音室中尤显重要。你知道吗?HOFA说他们的生产和运输环节,甚至对所有二氧化碳排放进行补偿,在音响圈还是首次听到,有厂家对《京都协议书》中温室气体排放如此重视的。
●旧款的HOFA低频陷阱重量14.9公斤,新款的Basstrap V2只有10.7公斤,更轻盈方便而效能却更高。这样,您携带和运输就更容易了。
●HOFA说他们的车间聘雇当地残疾人协助生产,通过这种方式提供了许多工作机会,购买HOFA产品相当于做了善事。
HOFA的几种产品功能不同,红色曲线Hz以下频率。蓝色曲线kHz。另一条绿色曲线是声学窗帘布,一般家庭使用的机会比较少
●欧洲许多录音棚、后制混音工作室都是HOFA产品的拥簇者,只要提供房间的尺寸图纸,原厂甚至可以进行远程的设计服务。HOFA自己也出售空间测试软件,说明这是一家真正有实力,不玩花招的公司。
●还有一点很重要,HOFA的价格非常实惠,标准版售价仅2400元左右,迷你版卖1600元左右,直接妨害很多国产品的生存空间啊。
葡萄牙Vicoustic Vari Bass是一种可调整的赫尔姆霍兹共鸣器,针对特定的房间模式在50Hz-100H之间进行不同优化处理,理论很好,但请注意其吸音系数并不高
最后来说说我使用4个HOFA Basstraps低频陷阱后,声音发生哪些具体的改变?
⑴低音的速度明显加快。管弦乐中大鼓的敲击不再含糊黏绵,仿佛打击乐手的手举得更高,敲击的力道更强;低音大提琴的共鸣更清晰立体,拉弓的张力与擦弦质感提升了一个档次,以前是一群弦乐,现在似乎能听到六位演奏者。
我的听音室如果把4个HOFA Basstrap V2分列在音箱背强,低频的能量与冲击力会明显减弱
⑵以多声道欣赏古典音乐时,会加上2只Velodyne威力登的DD系列低音炮,我认为这是这适合纯音乐使用的低音炮,没有之一。威力登提供丰富的调整菜单,包括高通、低通、分频斜率、最低截止频率、连续相位,甚至还有EQ功能,而且有多组记忆,可以透过话筒进行空间均衡校正,几乎发烧友梦想的一切它都齐备了。没有使用HOFA低频陷阱之前,我的音量设置为23,低频截止点30Hz,现在把音量降到19,截止点改为25Hz,听感上低频量感不但没有减少,反而更饱满更丰富,而且更清晰通透。
最后决定把2个HOFA Basstrap V2低频陷阱叠加使用,没有固定,最下面放置EVA垫片方便随时小幅度移动
⑶音场画面更开扬,中频的立体感更好。由于低频线条清楚了,不必要的余震被控制了,我发现一些以前被遮掩的细节开始浮现出来,音场的深度明显增加,管弦乐中的铜管群位置后退,定音鼓与大鼓再后退,构成非常鲜活真实的舞台效果。
原本侧墙就有扩散板,大叶片的绿树也有扩散作用,听感上中高频不但没有损失,反而更清晰通透丰富
⑷动态增加了。过去为了让低音听起来更有气势,更有力量,不自觉地增加了低音炮的音量,实际上只是造成声音的混乱。加上HOFA Basstraps低频陷阱后低音被清除干净了,降低音量反而听起来更雄壮威武,从弱音到强音之间的起伏变化也不再受干扰。播放RR唱片的HRx 24Bit/176.4kHz录音,说来即至的瞬态实在过瘾,卷地而来的极低频扑满地面仍有明晰旋律,辣的铜管金光闪烁却不刺耳,整体变化比换喇叭线、换功放的影响更大得多,而投资却小得多。
严格说起来这不是一篇评论,只是综合了自己的使用体验。很神奇吗?不,这些都是科学,我所听到的,你一定也能感同身受。