德國HOFA Basstrap低頻陷阱的使用經驗

德國HOFA Basstrap低頻陷阱的使用經驗,高度104厘米(迷你版51厘米),直徑43厘米,重量10.7公斤(迷你版5.8公斤)。密封填充各種可再生天然纖維的混合物,填充符合Natureplus認證指南的嚴格要求,最高可承重30公斤。

德國HOFA Basstrap低頻陷阱的使用經驗

調諧陷阱的最常見類型是荷姆茲共鳴器,調諧隔膜陷阱或面板吸音器。面板吸音器可以緊湊的外形尺寸有效吸收低頻(低于100 Hz)。它們也可以被調節頻率。荷姆茲共鳴器在老的錄音室中很常見,但在設計和制造時,往往比較麻煩。  

Basstrap也就是俗稱的低頻陷阱,顧名思義,是讓低頻進得去出不來的一種裝置。首先要澄清一些觀念,聲學吸音材料不等于隔音材料,“吸音”的目的是降低現有空間的音染及反射音量;“隔音”則是阻隔外來的聲音與內部的聲音泄漏,但無法解決原本房間的聲學問題。低頻陷阱通常設計來吸收200Hz以下多于的低頻能量,低頻并非“陷”在里面出不來,而是透過“振動”與“吸收”,把聲波的能量消弭于無形。振動要用板子,吸收要用吸音棉,同時再加上適當的空氣層,這三者交互應用才達到低頻陷阱的功效。高頻很容易被吸收掉,地毯、窗簾、多種軟性材料都能吸收高頻,而低頻因為聲波太長,很難簡單用吸音材料來吸收。低頻陷阱的作用是圍住低頻,利用震動將低音聲能轉化為熱能來消除它,好的低頻陷阱應該具有250Hz以下廣泛的頻寬作用范圍,還要有足夠的吸音系數,淘寶上面某些以所謂Polymer高分子聚合物制作的低頻陷阱,重量很輕,卻也因為自身的質量不足,導致吸音系數只在0.8以下,使用起來感覺并不明顯。

為什么需要控制低頻?

中小型房間幾乎都會自然產生不均勻的低頻響應。我們的頭腦其實一直在奮斗著,幫我們找到自己想聽的聲音,某些情況覺得似乎低頻很震撼很過癮,但不表示房間內沒有低頻怪獸存在。即使是最昂貴的音箱和房間校正處理器,也不會否定低音處理的需要。沒有低音控制,我們的音樂基礎(所有低于300 Hz的聲音),都會因聲學混亂(房間模式、駐波、隨機聲波干擾、梳形濾波效應、喇叭邊界干擾響應SBIR)等而導致失真。所謂房間模式是由房間的幾何形狀引起的自然共振,也就是房間自動為聲音添加了色彩,強調了某些頻率的音量,掩蓋了其他頻率的音量,并為音樂內容增加了不均勻的低端頻率過強效果,某些頻率的衰減比其他頻率慢,未消失的前面音符蓋住了后來的音符。此外房間模式會使駐波附近的其他頻率變得模糊,降低了整體清晰度,還會掩蓋音頻中的情感內容,例如:人聲中的細節,或吉他演奏的細微顫音。發燒友通常裝在墻上的吸音軟包,只吸收中高頻率,對低音無能為力,因為低音向各個方向輻射,而且波長遠比高頻聲波更長、更強。

低頻陷阱最早是為錄音室、音樂工作室開發,專門用來吸收特定低頻駐波的吸音結構,它可以改善低頻響應,消除或者減少駐波,讓低頻線條更清晰,從而提高音響系統的平順與精確度。低頻陷阱的直徑決定了它的吸收頻率下限,直徑越大,吸收低頻下限越低,通常我們是以1/4波長來計算。以60 Hz的聲波來說,波長為343/60 = 5.72米,1/4波長是1.43米。也就是說要有效解決60Hz駐波,吸音棉的厚度至少得1.5米。1/4波長并不是偷工減料,聲波的一個特性是在1/4波長處,也就是聲波相位90度處,空氣粒子流動的速度(Particle Velocity)是零,而此時邊界墻面的音壓(Sound Pressure)最大。因著聲波這種特性,當我們要吸收60Hz頻率時,吸音棉只要有1/4波長的厚度就能產生作用。不過按此計算運用還是很不方便,所以有了圓柱形或筒形的低頻陷阱出現,把吸音材料卷起來中間形成空氣層,就能大幅縮減體積。增加吸音系數。市售的扇形低頻陷阱可以固定在墻角角落,而圓柱形低頻陷阱可以隨意放置在靠墻角的地方,不需要進行固定,隨時變換布置。

市售的低頻陷阱種類很多,用泡棉材料制作的本身質量不夠,比較不推薦

市面上買到的吸音材料吸音系數大多只標示125Hz-4kHz的范圍,4kHz以上頻域波長很短,能在空氣中或被家具自然吸收,不需要太多吸音處理。而125Hz以下的頻域由于波長很長,沒有特別設計的吸音原材料根本無法吸收,所以也沒有標示的必要。如果用傳統的二次余數擴散器處理100Hz以下的駐波、峰值,除非體積做得很大,否則難以見效。還是以1/4波長計算,擴散板尺寸最少必須等于擴散頻率的1/4波長,想擴散60Hz的低頻,需要1.4米的長度,駐波頻率在48Hz的話,就需要1.8米的擴散板,除非家里像音樂廳那么大,否則根本別想。另一個問題是市面上的擴散板主要由薄木板與阻燃EPS泡沫構成,木質擴散板的材料因素不能達到高度密閉結構,有空腔就會形成共振,所以木質擴散板的有效擴散頻率較窄。其次木質擴散板要做出形狀成本很高(如二維的、或具有360度漫反射的圓柱),也很難真正依據二次余數理論來塑形?傊芰渴鞘睾愕,擴散只是讓聲音進行不平衡反射而已,駐波能量依舊存在,家庭中對抗駐波最好方法是還用低頻陷阱。

有一種赫爾姆霍茲共鳴器(Helmholtz Resonator)可以消除“特定頻率”(例如100Hz)的駐波,以科學家Herman von Helmholtz (1821-1894)來命名,設計原理是在大箱子開一個小開口,任何落入箱內的聲波會引起內部空氣往復運動,聲波能量被消耗掉。這是一種理想化的狀態,雖然赫爾姆霍茨共鳴器可以設計為窄頻帶(只移除有問題的頻率),但它要求箱體必須堅硬厚重,而且通常體積太大較難在家中使用。

低頻陷阱放置的最佳位置在音箱后墻兩個角落,可以從地板到天花板一路直上安放

另有一種共鳴式低頻陷阱,使用薄薄的夾板或類似的材料構成面板,里面填充玻璃纖維或巖棉等吸音材料來增加吸收范圍,設計良好可以有效覆蓋一個八度音階,比起赫爾姆霍茲共鳴器有更寬廣的吸收范圍。共鳴式低頻陷阱可利用公式計算,板子的重量決定了共振頻率,空腔的空氣容積與內置的吸音材料決定了吸收頻域的量。雖然有公式計算,但問題是當空腔開始吸收聲波時,往往無法只針對單一特定頻率,而是連綿山峰一般,最高峰處是某特定頻率,其左右二邊頻域緩緩下降,一旦把最高處的特定頻率吸收了,左右二邊的頻域也同樣會被吸收。所以凸起的峰值雖然解決了,但附近頻率卻可能形成凹陷。

聲波接觸墻壁時壓力最大,速度為零,共鳴式低頻陷阱透過共振作用在壓力最大時具有最大的吸音效果,所以緊貼在房間角落使用,利用摩擦來減慢聲波的空氣顆粒,將動能轉化為熱量散佚到空氣中。有些低頻陷阱不一定貼墻角,放在角落前造成空氣空隙,當聲波在距離邊界1/4波長處時達到最大速度(此時壓力為零),利用此特性來吸音,這種方式也稱為“邊緣吸音器”(Edge Absorber)

有些朋友在興建聽音室時,就把低頻陷阱考慮進去。通常一個空間內會有一個最大的中低頻、低頻峰值,還會有一、二個較小的中低頻、低頻峰值,我們一般選最大的峰值來處理。假設聆聽空間中最大的中低頻峰值是100Hz,100Hz的波長是3.43米,按1/4波長計算得到86厘米,吸收100Hz的吸音棉厚度就是86厘米。吸音棉對低頻的吸收系數由吸音棉的密度與體積來決定,最有效的吸音棉就是無響室所用的黃色玻璃纖維棉,事實上無響室內的三角楔形吸音棉深度也是用1/4波長計算決定的。要注意的是把吸音棉直接固定在墻上效果并不好,吸聲原理是當空氣通過一個表面時會產生摩擦,表面越大空氣運動越多,吸聲越好。磚墻會穿透極低頻率,兩面墻隔離出來的空腔,中間再吊掛體積壓縮過的玻璃纖維,可以達到最理想效果。例如7厘米厚的Roxul巖棉板,直接安裝在墻壁上不會吸收低頻,但和墻壁之間留有空隙的話,就能增加低音吸收頻率,空氣空隙越大吸收的最低頻率越低。

低頻陷阱要擺哪里?通常會建議擺在音箱背墻的墻角,如果條件許可,聆聽位置的后墻角落也可以擺設。墻角是三維共振疊加處,軸向共振、斜向共振、切向共振集中在此,很容易造成頻率畸變。也就是說低頻在房間的各個角落堆積特別嚴重,尤其是三面角落(兩個墻壁與天花板之間,兩個墻壁與地板之間的交界)的聚積最大,從技術上講,所有頻率在三面角落的聲壓變化也最大。常規矩形房間有12個雙面角落(兩個表面相交處)和8個三面角落,都是安裝低頻陷阱的最佳位置。如果是聽音室建聲施工,可以在天花板的四周設計一圈低頻陷阱,這種拱腹式的低頻陷阱陣列覆蓋4個雙面角落和4個三面角落,一次解決很多問題。

我相信大多數發燒友不具備安裝多個低頻陷阱的條件,由于低音喇叭的擺位及房間幾何形狀等因素,低音能量積累情況可能有所不同,既然無法處理所有角落,當然要最優先處理低音堆積最多的角落。找到熱點的最佳方法是使用測試麥克風和房間測量軟件,例如Room EQ Wizard(免費)。如果不想那么麻煩,也有一些快速的方法:

1、下載過濾后的粉紅噪音,粉紅噪音在所有頻率上都有能量,可以激發所有房間模式,由于高頻已經濾除,可以輕松聽到低頻聲音。

2、開始播放噪音。

3、在房間里走動,將頭伸到各個角落聆聽,找出低音能量在那里積累最多。

4、將低頻陷阱放置在低音堆積最多的角落。

每個HOFA Basstrap V2頂板可承載30公斤重量,使用簡便,隨意擺位,上面還能放點盆景裝飾

建議借一個SPL音壓表,絕對是比耳朵更好用的測量工具。雖然有人說低頻陷阱永遠不會吸音過度,它的面積遠遠小于墻面,除了正方形房間可以多放置幾個外,我認為具體數量還是要因地制宜。過多的低頻陷阱會降低空間整體活力或氛圍,因為大多數低頻陷阱并非吸收單一頻率,它們會同時減少可聽頻譜中所有頻率的衰減時間。某些產品表面覆蓋有反射材料(例如木板或塑料膜),而不只是多孔的吸音材料,這樣既可吸收低頻,又能反射/擴散中高頻,理論上是比較理想的。我的聽音房單純測試聲學,在63Hz處有個小波峰,125Hz處有個小波谷,中高頻基本平直,沒有明顯的低頻駐波?墒羌由弦粝涞绕鞑暮,整體聲學效果改變了,我一直希望低音的速度更快捷、更干凈、更有沖擊力,也更飽滿有能量。找合適的低頻陷阱顯然勢在必行,有了適當的低音管理,聽的全頻段聲音會更加一致,自然而平衡,清晰度更高,甚至以前被低頻過強掩蓋的細節也浮現出來,干凈有線條的低音會大大改善聆聽體驗。

但為什么選擇了德國HOFA?

●原廠介紹HOFA Basstraps在200 Hz以下達到最高吸收率,將多個低音陷阱并排放置,還可以進一步提高80 Hz以下的吸音效果,但對1 kHz以上高頻幾乎沒有影響,搭配擴散板使用相得益彰。就公布的參數來看,HOFA的高吸音系數對房間內多余的100-250Hz共振聲響很有幫助,在市售產品中其效能無出其右。

當二個HOFA Basstrap V2疊加使用時,從125Hz-250Hz的吸音系數超過2,即使在63Hz處的吸音系數仍高達1.25左右

●HOFA Basstrap的聲學效果測量是在混響室中進行的,該混響室的設計符合DIN EN ISO 354:2003標準。我們不需要深究這個標準是什么,我相信德國人的嚴謹與認真。

把HOFA Basstrap V2離開墻角擺設,從250Hz以下的吸音系數大幅增加,63Hz處高達3.9

●由天然纖維制成的優化填充物提供了更高的吸音系數,HOFA說這些填充物甚至對地球氣候有利,具體是什么材料并不清楚,但環保不含甲醛,沒有空氣污染,在密閉的聽音室中尤顯重要。你知道嗎?HOFA說他們的生產和運輸環節,甚至對所有二氧化碳排放進行補償,在音響圈還是首次聽到,有廠家對《京都協議書》中溫室氣體排放如此重視的。

●舊款的HOFA低頻陷阱重量14.9公斤,新款的Basstrap V2只有10.7公斤,更輕盈方便而效能卻更高。這樣,您攜帶和運輸就更容易了。

●HOFA說他們的車間聘雇當地殘疾人協助生產,通過這種方式提供了許多工作機會,購買HOFA產品相當于做了善事。

HOFA的幾種產品功能不同,紅色曲線是低頻陷阱,控制250Hz以下頻率。藍色曲線是寬帶擴散器,同樣從250Hz以上開始作用直到8kHz。另一條綠色曲線是聲學窗簾布,一般家庭使用的機會比較少

●歐洲許多錄音棚、后制混音工作室都是HOFA產品的擁簇者,只要提供房間的尺寸圖紙,原廠甚至可以進行遠程的設計服務。HOFA自己也出售空間測試軟件,說明這是一家真正有實力,不玩花招的公司。

●還有一點很重要,HOFA的價格非常實惠,標準版售價僅2400元左右,迷你版賣1600元左右,直接妨害很多國產品的生存空間啊。

葡萄牙Vicoustic Vari Bass是一種可調整的赫爾姆霍茲共鳴器,針對特定的房間模式在50Hz-100H之間進行不同優化處理,理論很好,但請注意其吸音系數并不高

最后來說說我使用4個HOFA Basstraps低頻陷阱后,聲音發生哪些具體的改變?

⑴低音的速度明顯加快。管弦樂中大鼓的敲擊不再含糊黏綿,仿佛打擊樂手的手舉得更高,敲擊的力道更強;低音大提琴的共鳴更清晰立體,拉弓的張力與擦弦質感提升了一個檔次,以前是一群弦樂,現在似乎能聽到六位演奏者。

我的聽音室如果把4個HOFA Basstrap V2分列在音箱背強,低頻的能量與沖擊力會明顯減弱

⑵以多聲道欣賞古典音樂時,會加上2只Velodyne威力登的DD系列低音炮,我認為這是這適合純音樂使用的低音炮,沒有之一。威力登提供豐富的調整菜單,包括高通、低通、分頻斜率、最低截止頻率、連續相位,甚至還有EQ功能,而且有多組記憶,可以透過話筒進行空間均衡校正,幾乎發燒友夢想的一切它都齊備了。沒有使用HOFA低頻陷阱之前,我的音量設置為23,低頻截止點30Hz,現在把音量降到19,截止點改為25Hz,聽感上低頻量感不但沒有減少,反而更飽滿更豐富,而且更清晰通透。

最后決定把2個HOFA Basstrap V2低頻陷阱疊加使用,沒有固定,最下面放置EVA墊片方便隨時小幅度移動

⑶音場畫面更開揚,中頻的立體感更好。由于低頻線條清楚了,不必要的余震被控制了,我發現一些以前被遮掩的細節開始浮現出來,音場的深度明顯增加,管弦樂中的銅管群位置后退,定音鼓與大鼓再后退,構成非常鮮活真實的舞臺效果。

原本側墻就有擴散板,大葉片的綠樹也有擴散作用,聽感上中高頻不但沒有損失,反而更清晰通透豐富

⑷動態增加了。過去為了讓低音聽起來更有氣勢,更有力量,不自覺地增加了低音炮的音量,實際上只是造成聲音的混亂。加上HOFA Basstraps低頻陷阱后低音被清除干凈了,降低音量反而聽起來更雄壯威武,從弱音到強音之間的起伏變化也不再受干擾。播放RR唱片的HRx 24Bit/176.4kHz錄音,說來即至的瞬態實在過癮,卷地而來的極低頻撲滿地面仍有明晰旋律,火辣辣的銅管金光閃爍卻不刺耳,整體變化比換喇叭線、換功放的影響更大得多,而投資卻小得多。

嚴格說起來這不是一篇評論,只是綜合了自己的使用體驗。很神奇嗎?不,這些都是科學,我所聽到的,你一定也能感同身受。

weixin

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