去年曾经介绍过一些设计疯狂的低音炮产品，这些产品在低音炮方面有着不同寻常的设计，例如使用火箭发动机推动的低音炮、嵌入地下的低音炮等。然而，这些设计往往需要大量的能源和空间，并且可能会产生安全隐患。
除了这些设计疯狂的低音炮产品外，低音炮作为音响系统中的重要组成部分，其设计也需要考虑多个因素，例如尺寸、功率和响应频率等。对于家庭影院系统，通常选择12英寸或15英寸的低音炮，而对于专业音响系统，则需要更大的低音炮。此外，一些新技术正在被引入到低音炮的设计中，例如无线连接和自适应音频等。
总之，低音炮的设计需要考虑多个因素，以达到最佳的音效表现。虽然一些设计疯狂的低音炮产品很有趣，但实际上它们并不切实际，而且可能会带来安全隐患。
“Subwoofer”是低音音箱的英文名称，也被称为“低音炮”，它专门用于播放低频或超低频声音。
低音音箱通常与主声道音箱配合使用，因此被称为“辅助低音音箱”。它们通常内置放大器或需要指定匹配的外置放大器。在专业领域中，低音音箱广泛应用于录音棚、舞台现场扩声、卡拉OK和车载音响等领域。在家庭影院环绕声系统中，独立的低音音箱是必需的，以便重播LFE（低频效果）声道并产生震撼人心的低音效果。然而，在两声道立体声音响中，独立的低音音箱的应用相对较少，仅存在于高端音响系统中，因为调整难度大且成本昂贵。
我想讲一个关于本期低音炮的故事，包括它的起源和发展、从专业领域到民用领域的转变、0.1声道的演变以及在家庭影院环绕声系统中的应用。我还会介绍一些常见的低音炮功能，并强调低音炮在环绕声系统中的重要性。由于低音炮需要承受大功率输入并输出更大的声压级，因此其性能至关重要。然而，制造出性能优异的低音炮并不容易，调整出良好的低音效果也需要丰富的系统调试经验和专业的房间声学设计能力。从业人员需要正确认识产品性能，才有机会实现出色的低音重播效果。
本文主要内容
一、低音音箱的起源
二、全球第一款低音音箱
三、电影音效制作的发展，让低音音箱的地位越来越重要
四、低频管理
五、触觉换能器，另一种感受低频的方式
六、好的低频效果难度大
七、低音音箱的一些基本功能
低音音箱的起源，为重播电影音效而生
要说到低音音箱的起源，还不得不提起音响的老祖宗Western Electric，没错！就是现在被人炒到天价的“西电”。在早期的录音、广播和音乐播放系统里面，实际使用的最低频率是100Hz。而Western Electric WE555压缩驱动头+22A号角，低频能延伸到100Hz，而高频能到6KHz，低频部分已经满足基本使用需求。但当应用在电影院播放电影声音的时候就需要一个低音喇叭来播放100Hz以下的低音信息。那时候RCA的音响系统就使用1个8英寸的喇叭，再装到一个号角里面播放低频，但好莱坞的电影从业人员对它的效果并不满意，所以就找到Western Electric的工程师为其开发一个更好的低音重播方案。
Western Electric不负众望地开发出18英寸的低音喇叭，然后安装在一块大型的开放式障板上，将低频重播下限扩展到50Hz，此外还加上了重播高频的压缩驱动器和号角，从而组成一个三分频的宽频播放扬声器系统，称之为“Wide Range”扬声器系統。但当时的米高梅公司却对Western Electric这个扬声器系统的效果并不满意，他们认为中音号角的管道长度太长而导致中频出现更长的延时，在回放瞬态声音时会产生回声，米高梅公司只能又找其他公司提供解决方案。
在1933年，米高梅公司的音响部门的两位负责人Douglas Graham Shearer和John Kenneth Hilliard找到了James.B.Lansing（没错！就是Lansing Manufacturing和JBL的创始人），三个人一起开发了Shearing-Lansing 500-A音箱，它的低音部分采用W型低频号角结构（Shearer Horn），使其低频下限到40Hz，Shearing-Lansing 500-A最终被应用在放映室、剧院等场合。后来在1944年，John Kenneth Hilliard改进了Shearer Horn，与James.B.Lansing合作开发了Voice of The Theater扬声器系统，就是古董音响发烧友熟悉的“剧院之声”。
全球第一款低音音箱
真正意义上的全球第一款低音音箱出现在1960年代。在1964年，美国加州的一名叫Raymond Dones人获得了第一项低音音箱的专利（美国专利US3150739A），目的是为了增强立体声音响系统的低频范围，能重播出最低15Hz的低频。而且他把低音单元安装在箱体的底部，让单元朝地面辐射声波，通过地面反射往四面八方扩散，从而实现在听感上无方向的低频效果。后来Raymond Dones的专利变成产品，并以商品名The Octavium于1960年代初期到1907年代中期在市场上销售。
The Octavium受到了一些乐手使用。如，比较有名的乐队Grateful Dead，后来也被一些精品级电影院（为上流人士服务的小型电影院）使用，用来重现1974年电影《大地震》（earthquake）里面的低音效果。同时，The Octavium也受到了一些影音媒体的好评。
另一种早期面向家用或音频工作室的低音音箱是New Technology Enterprises公司的Servo Statik 1，是一个使用主动式反馈修正技术的低音音箱，由Arnold Nudell和Cary Christie主导设计。
它有专用功放驱动，低音单元使用Cerwin-Vega的18英寸低音单元进行改装，加入了反馈线圈反馈至功放，目的在于降低失真。后来两人找到了投资方组建了著名的Infinity公司，然后把这种低音音箱配合静电喇叭使用。
同样地，在1960年代后期，一位名叫Jonas Miller的音响店老板销售高端的静电喇叭，因为客人觉得静电喇叭的低音不够好。所以他就找到自己的商业合作伙伴Ken Kreisel设计了一个有源低音音箱来解决问题。在1973年，Ken Kreisel与Jonas Miller两人共同创立了Miller & Kreisel Sound，把他们的低音音箱应用到专业录音棚里，首次用于后期制作的是Steely Dan摇滚乐队的第三张录音室专辑“Pretzel Logic”的混音工作。到了1976年，Miller & Kreisel Sound就推出了卫星扬声器+有源低音音箱2.1的组合，命名为“David and Goliath”。
电影音效制作的发展，让低音音箱的地位越来越重要
刚刚说到，1974年有一部电影《大地震》上映。正是这部电影，低音音箱在商业电影院的重要性被大肆宣传了一把！与此同时也展示了Cerwin-Vega与环球影业联合开发的Sensurround音响系统。Sensurround的特点就是通过专用的低音音箱和电子线路来增强低音效果，而且这种低频效果是要通过身体感受的，而不是用耳朵听的，这样才能重现震撼的地震音效。
后来1976年上映的《中途岛》、1977年的《过山车》、1978年的《星际传奇》剧场版等好几部电影都采用Sensurround音响系统播放。Sensurround音响系统，它的扬声器部分由Cerwin-Vega制造，功放由BGW System提供，再结合一个伪随机数发生器来产生低频效果。而低音音箱一共使用4个，2个安装在屏幕下方，另外2个安装在观众席后方，能够在17～120Hz频响范围输出110～120dB的声压级。
在1976年，杜比实验室推出Dolby Stereo 70mm Six-Track，并应用到米高梅电影《Logan’s Run》（中文名：逃离地下天堂）里面。
杜比实验室实际上是从Todd-AO 6声道系统改过来的，Todd-AO 6声道包含了前置左、中、右3个声道，再加上前置左中、右中2个以及1个后置环绕声道。实际上很多电影公司并没有真正的把6个声道应用起来，而是使用前置左、中、右和后置环绕声道共4个声道。杜比实验室觉得空出来的2个声道很浪费，所以把它们利用起来，做了低频管理电路，用两2个低音音箱来重播低音信息。后来把环绕声道变成2个音箱播放，称之为Dolby Surround。在1992年，杜比实验室推出Dolby Digital AC-3就有了原生的5.1声道，有一个独立的LFE（低频效果声道）回放低频信息，这就是0.1声道。
对于电影音效制作，大概从1980年代就开始电影公司越来越多的使用合成音效，使得电影音效里面出现频率很低的低频信息，商业电影院不但需要配置独立的低音音箱，而且对低音音箱的性能要求也逐步地提高。例如，Altec就推出一款8182的专业低音音箱，配合Model 1270功放和SS5001滤波器，能够实现20Hz（-6dB）的低频下限。
低频管理
我们在使用家庭影院AV功放的时候都需要设定分频点、LFE频率、LFE模式、音箱类型（是“大”，还是“小”）等参数，其实这就是AV功放的低频管理功能。为什么需要做低频管理呢？我们的家庭影院环绕声系统里面的低音音箱究竟是重播什么低频信息呢？
以杜比实验室5.1、5.1.2声道等环绕声配置为例，最理想的状态是主声道和环绕声道（包括天空声道）具备全频播放的性能，LFE就只是单纯地播放环绕声格式里面的0.1声道。对商用电影院由于空间环境大，可以容纳大型的专业扬声器系统，大功率功放，相对容易实现理想的播放性能。但实际上，有些情况下也需要做针对性的低频管理手段。例如，环绕声道扬声器（包括两侧，后方和天空声道）扬声器因为需要挂墙或吊装，不能用体积太大的音箱，这类音箱的低频响应都会受到限制，所以就需要针对性的做低频管理，专门增加低音音箱配合环绕声道实现全频播放。
在家庭环境里面的情况就不一样了，不是每个用户都用得起大型扬声器系统和大功率功放，低音管理的第一个目的是为了减负。可以减轻功放和音箱的负担，要重播低频往往需要更大的功率，而且音箱在低频部分的失真也会加大。因此，把所有声道的低频信息都分给低音音箱来播放就能一定程度上解决这个问题。其二，小房间的驻波问题会音箱低频重播效果，将低频信息分给低音音箱之后，可以通过低音音箱的摆位，甚至多只低音音箱同时播放来改善驻波问题，提高低频重播质量。当我们使用AV功放的低频管理功能时，低音音箱实际上是播放电影音轨里面的0.1（LFE）声道的信息，同时也播放其他声道的低频信息。
触觉换能器，另一种感受低频的方式
电影音效里面的低频，我们可以通过低音音箱来感受。除此之外，还能以触觉换能器来感受低频。什么叫“触觉换能器”？就是俗称的“低音震动器”。这东西跟喇叭单元没什么太大的区别，同样有磁钢，有线圈，但没有振膜，工作时同样需要功放驱动，而低频信号可以来自AV功放的LFE声道。在使用上，低音震动器必须配合一个物件一起使用，最常用的物件是沙发、座椅或者地板，震动就会通过这些物件传到身体上，通过结构震动传到人的身上，让身体感受到震动。例如，看灾难片时可以感受到地震的效果。低音震动器并不仅仅应用在家庭影院，包括一些商业电影院、街机游戏厅，游乐场中的设施都有应用，让人有意想不到的效果，这就是我们常说的体感电影，体感游戏的一种形式。
低音震动器其实在1960年代已经提出，并出现了各种设计方案，但绝大部分属于“震动器”类别，控制物件不断做往返运动。另一种是“直线运动控制器”，可以控制物件做往上，或往下，甚至往左、往右运动，而非单纯的震动。时间大概到了2010年，低音震动器在播放性能上能达到更宽的频响，而低频部分可以实现很低的频率，可以更好地感受到地震的音效。
在国内，比较多人认识的莫过于D-BOX动感座椅，它内置了一个控制沙发4轴运动的电子装置，不仅能让沙发震动，还能让沙发往前、后、左、右四个方向做倾侧运动，这样就能让观众在观看电影的过程中有更加身临其境的感觉。尤其是在汽车追逐，大海中乘船的场景中。完全还原了电影中的一些惊险运动产生的摇晃和震动。D-BOX的动感座椅曾经在家庭影院市场中推广过，有过一定的热度，同时也应用到商业电影院，不过更多的市场还是在电子竞技方面，让游戏玩家在玩游戏的时候也能提供“身临其境”的感觉。
好的低频效果难度大
我经常看到发烧友讨论音响，讨论声音，每当说到低音效果的时候，发烧友都认为好的低音需要干净有力，能量饱满，下潜深沉，细节清晰，层次丰富，听感起来有速度、有力度、有解析力。从此可以说明，发烧友的要求可是真的非常苛刻，非常的高。理想是丰满的，现实却是骨感的，好的低频效果实在是太难太难了！好的低频效果难在哪里？接下来给大家做一个简单的介绍。
Rythmik Audio的低音炮里使用的Direct Servo技术其实就是一种典型的反馈修正技术，它的低音单元音圈里面有两组线圈，红色那组由放大器驱动，蓝色那组就是反馈线圈，单元在工作时会让反馈线圈产生电信号，再反馈到放大器输入端做对比来实现减低失真第一：低音音箱自身的性能。作为能量转换的源头，低音单元本身的性能就是一个瓶颈。因为当低音单元在工作时，随着重播频率越低，或者高声压输出时，低音单元的冲程就会就会增加，这时候低音单元自身的非线性失真就会加大。因此，首先得保证低音单元的自身性能，从磁路、音圈、弹波等部件上做文章。而功放与低音单元两者之间的匹配也是非常重要。我们现在接触的低音音箱绝大部分都是有源一体化设计，或者是有指定型号的专用功放，要求功放本身有足够强大的驱动力。另外，就是通过反馈修正技术来降低失真。例如，通过绕在低音单元音圈上的反馈线圈或者安装在振膜上的加速度传感器产生反馈信号，然后返回到输入端与输入信号做对比作出修正。
第二：房间声学问题和调整问题。我们的家庭环境相对较小，房间驻波问题比较严重，而且因为驻波问题，低音在不同位置听起来都不一样，需要通过改变低音音箱的摆位，甚至多只低音音箱摆放在不同位置才能减少驻波问题，成本高，调整起来又费劲。调整问题方面，低音音箱与主音箱、环绕音箱的衔接问题，跟自己DIY音箱没啥区别，如果没有专业的音频分析设备辅助，不会看测试数据，仅仅靠所谓的耳朵收货来调整是完全不靠谱的。对于那些高档的，有水平的私人影院视听室都由专业从业人员来完成的，时间和设备的耗费成本大，但对于业余的音响发烧友要在自己家里来实现，这的确不是一件容易的事情。所以HIFI发烧友极少会使用2.1或2.2配置来听音乐。
低音音箱的一些基本功能
我们经常会使用不同品牌的，用于家庭影院环绕声系统的低音音箱，它们绝大部分都是有源一体化的设计。在低音音箱的功放板上有不同的音频接口、还有各种旋钮，以及切换开关。到底低音音箱有些什么样的基本功能呢？以下就以家庭影院用的低音音箱给大家简单介绍一下。输入接口：一般都提供非平衡输入，高端定位的型号会提供平衡输入。而且要还要注意输入接口的标识，通常有“LFE”和“LINE”的标识。如果是LFE标识的接口用于连接AV功放，或环绕声处理器的超低音输出。当使用LFE之后输入之后，分频点设定、相位控制、甚至音量控制都会被设为默认值，由AV功放或环绕声处理器控制。如果使用LINE标识为立体声输入，此时低音音箱的分频点设定、相位控制、音量控制都可以使用。
KEF KC62有源低音音箱的就提供5种预设EQ模式，不同模式对低频部分的衰减是不一样的，以上就是在不同EQ预设模式下的实测频响曲线对比
EQ设定：有的低音音箱还能提供均衡设定，不同的均衡设定会对频响曲线做不同程度的衰减。通常会以“大房间”、“中房间”和“小房间”三种模式作为标识，“大房间”对的衰减程度最小，“中房间”次之，“小房间”的衰减程度最大。另外，有些THX认证的产品还会提供THX模式，该模式会对低频做提升补偿让低频延伸更好。此外，有些低音音箱也会提供PEQ功能，它可以针对某个特定的频率带宽做调整，可以实现更精确的调整。 分频点设定：有叫“低通滤波”设定。其设定参数意味着该频率以下的低音信息由低音音箱播放。相位控制与音量控制：其实就是延时控制。通常有0～270度之间无级调节，也有0～180度两挡调节，调节这个参数可以让低音音箱与主音箱之间实现更好的衔接，至于怎么调整，这就需要借助音频分析设备来调节。至于音量控制不用多说了喔！只要稍微懂点音响的人都知道什么功能。
自动修正功能：有些高端的低音音箱还自带自动修正功能，例如Martin Logan的BalancedForce系列就自带PBK功能，而Dynamo系列（Dynamo 400除外）可以通过升级支持ARC功能。具备这类功能的低音音箱都会附送一支测试麦克风，你只要按照提示操作，低音音箱就会根据收集数据进行优化，改善低音播放效果。
结语
尽管低音音箱通常作为音响系统中的辅助设备出现，但音频工程师们为了让观众感受到震撼的低频效果，在电影音效制作和音响播放方面都花费了大量精力。随着电影音效技术的发展，电影中的低音音效变得越来越刺激和强烈，对低音音箱的播放性能提出了更高的要求，因此需要更好的低音单元、放大器和电子修正技术优化。此外，低音音箱也是环绕声音响系统中不可或缺的设备之一，用于配合主音箱实现全频播放。本文旨在补充有关低音音箱内容的专题，结合之前的专题和相关内容。未来将深入探讨低音音箱的更多话题。随着经济的复苏和音响公司推出新品，生产制造和供货将恢复正常。我们希望有机会能够进行国内外主流品牌低音炮的集体测评。
文章转自影音中国
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