一款實(shí)用的杜比全景聲音箱的制作

60 多年過(guò)去了，盡管輝光管已經(jīng)停產(chǎn)，有很多工程師仍然對(duì)它情有獨(dú)鐘。我用 8 塊液晶顯示屏制作了一個(gè)擬輝光管時(shí)鐘，感受復(fù)古元素的美感，表達(dá)對(duì)過(guò)去經(jīng)典的敬意。

杜比全景聲已成為組建家庭影院必不可少的配置，其最大的特點(diǎn)就是引入了天空聲道，結(jié)合傳統(tǒng)的5.1或7.1平面聲道，構(gòu)建出一幅三維立體聲場(chǎng)（見(jiàn)圖1），使得觀眾能夠清晰地感受到來(lái)自上方的聲音，從而帶來(lái)更加震撼逼真的全方位環(huán)繞效果體驗(yàn)。

圖 1 三維立體聲場(chǎng)示意

這種用來(lái)重放天空聲道的音箱在國(guó)內(nèi)一般稱作全景聲音箱。因其在杜比公司的全景聲標(biāo)準(zhǔn)配置中是安置在天花板上的，也有人形象地稱其為天空音箱，或頂置音箱。雖然天空音箱能夠帶來(lái)完美逼真的上方音效，但其安裝卻成為大多數(shù)家庭影院愛(ài)好者的攔路虎。國(guó)內(nèi)大多數(shù)愛(ài)好者都是利用客廳部署家庭影院，若沒(méi)有提前預(yù)埋相關(guān)線纜和吊頂，架設(shè)天空音箱不可避免地存在走明線和安裝吊架的問(wèn)題，加上國(guó)內(nèi)房間天花板的高度一般只有2.6~2.8m，安裝吊架也造成了天空音箱高度過(guò)低，不僅影響室內(nèi)裝修風(fēng)格，也很難有好的效果。

杜比公司利用心理聲學(xué)和物理聲學(xué)的原理，專門(mén)設(shè)計(jì)出一種叫作 Atmos Enabled Speaker 的方案，針對(duì)沒(méi)有天空音箱安裝條件的用戶，通過(guò)一對(duì)設(shè)置在前置主音箱上方的特制音箱，向斜上方發(fā)出聲音，并經(jīng)天花板反射到聽(tīng)音位置，讓人感覺(jué)聲音是從上方發(fā)出的。這種音箱有兩種類型，一種集成在前置主音箱上端，稱為集成式全景聲音箱（見(jiàn)圖 2 左）；另一種是獨(dú)立的附加式全景聲音箱（見(jiàn)圖 2 右）。據(jù)杜比公司稱，在一些場(chǎng)景下，這種反射式全景聲音箱系統(tǒng)（見(jiàn)圖 3）相比天空音箱能夠帶來(lái)更加真實(shí)的天空音效。

圖 2 全景聲音箱

圖 3 反射式全景聲音箱系統(tǒng)

目前，市面上已能夠買到不同品牌的反射式全景聲音箱成品，其中集音箱上端，稱為集成式全景聲音箱（見(jiàn)圖 2 左）；另一種是獨(dú)立的附加式全景聲音箱（見(jiàn)圖 2 右）。據(jù)杜比公司稱，在一些場(chǎng)景下，這種反射式全景聲音箱系統(tǒng)（見(jiàn)圖 3）相比天空音箱能夠帶來(lái)更加真實(shí)的天空音效。

目前，市面上已能夠買到不同品牌的反射式全景聲音箱成品，其中集成式全景聲音箱價(jià)格普遍較高，很多愛(ài)好者更加傾向于使用附加式全景聲音箱，還可充分利用已有的 5.1 或7.1 聲道音箱，以較小的支出實(shí)現(xiàn)音

箱系統(tǒng)升級(jí)。這些市售全景聲音箱成品（見(jiàn)圖 4）出于成本和美觀的考慮，其外形一般呈前低后高的梯形，使用單只小口徑揚(yáng)聲器，一些配置較高的還使用了雙紙盆全頻單元，甚至二分頻單元。

圖 4 全景聲音箱成品

不過(guò)，這類音箱在使用中存在一些問(wèn)題，一方面，不但有向上至天花板并反射下來(lái)的聲音，也會(huì)有直達(dá)聽(tīng)音位的聲音。另一方面，其揚(yáng)聲器軸線的仰角普遍偏高，反射聲很容易落在聽(tīng)音位前方 1~2m 處，會(huì)削弱天空聲道帶來(lái)的特殊音效，使得上方聲音的定位效果大打折扣（見(jiàn)圖 5），這也是有些影音愛(ài)好者覺(jué)得這類音箱效果不好的主要原因之一。

制作過(guò)程

為解決這個(gè)問(wèn)題，我參照杜比公司官方的全景聲技術(shù)說(shuō)明書(shū)，制作出一款附加式全景聲音箱（見(jiàn)圖 6），可方便地疊放在前置主音箱上，將已有的 5.1 或 7.1 聲道音箱系統(tǒng)升級(jí)成5.1.2 或 7.1.2 聲道，非常適合廣大愛(ài)好者 DIY。為加強(qiáng)音箱的指向性，我采用 4 個(gè) 2.5 英寸全頻揚(yáng)聲器對(duì)稱排列，并利用音箱斜板構(gòu)成的冗余空間作低頻加強(qiáng)，進(jìn)一步改善音箱的低頻響應(yīng)。音箱的四周擋板完全阻擋了直達(dá)聲，使得聲音只能向斜上方發(fā)出，再反射到聽(tīng)音位，確保了天空聲道的定位準(zhǔn)確無(wú)誤。只要認(rèn)真設(shè)計(jì)和制作，一定能獲得令人滿意的效果。

圖 6 附加式全景聲音箱

下面分享該音箱的制作過(guò)程供愛(ài)好者參考。

首先根據(jù)音箱與天花板的距離和聽(tīng)音位設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器軸線仰角，一般來(lái)說(shuō)，全景聲音箱的高度大致與聽(tīng)音者耳朵高度齊平，如圖 7 所示，L 為音箱距聽(tīng)音者的距離，H 為音箱距天花板的距離?！蟖 為音箱揚(yáng)聲器軸線的仰角。于是，∠a 的大小為 atan(2H/T)。

圖 7 音箱仰角計(jì)算

根 據(jù) 我 的 場(chǎng) 景，L 為 3.2m、H為 1.6m，計(jì)算得出∠ a 為 45°，這個(gè)角度明顯比市面上絕大多數(shù)的反射式全景聲音箱揚(yáng)聲器仰角低很多，因此，要得到好的反射效果，一定要選擇適合自己聽(tīng)音環(huán)境的設(shè)計(jì)。

揚(yáng)聲器仰角確定后，本音箱的基本形狀也就確定了。音箱采用 4 個(gè) 2.5英 寸 8Ω/15W 全 頻 揚(yáng) 聲 器， 如 圖 8所示，兩兩串聯(lián)再并聯(lián)，總阻抗仍為8Ω，對(duì)稱排列構(gòu)成高指向性音箱。

圖 8 揚(yáng)聲器接線和布局

音箱的大小要求并不嚴(yán)格，能實(shí)現(xiàn)所需仰角并容納下 4 個(gè)揚(yáng)聲器即可。需要注意的是，兩塊斜板的夾角最好在 95°~100°，過(guò)小會(huì)遮擋發(fā)聲，過(guò)大會(huì)增大音箱體積。我設(shè)計(jì)的音箱縱剖面示意如圖 9 所示，中間有兩塊斜板，其中一塊安裝 4 個(gè)揚(yáng)聲器，另一塊用于支撐安裝揚(yáng)聲器的斜板，并通過(guò)開(kāi)孔將兩塊斜板與音箱外圍板構(gòu)成的兩個(gè)腔體連通，可起到加強(qiáng)低音的效果。整個(gè)箱體寬 21cm、高 17cm、深 25cm。箱體可使用 9~12mm 厚的中纖板制作，可提供設(shè)計(jì)好的參數(shù)給廠商加工。需要注意的是，在設(shè)計(jì)板材大小時(shí)，需要考慮中纖板本身的厚度，以及拼接方向。兩塊斜板兩端的斜面可使用木銼修出，箱體采用拼板形式用白乳膠粘接，轉(zhuǎn)角處可用木條粘接加強(qiáng)。

圖 9 音箱縱剖面示意

圖 10 所示為剛粘接好的半成品音箱，為了美觀，音箱表面可貼上PVC 自粘木紋紙。面網(wǎng)為頂置式，非必要件，愛(ài)好者可根據(jù)各自喜好來(lái)決定做不做。由于音箱的邊框不便安裝普通的面網(wǎng)卡扣，可使用直徑5~8mm 的圓形釹磁片，分別嵌入音箱和面網(wǎng)的四角（見(jiàn)圖 11），做成隱形磁吸式面網(wǎng)，利用強(qiáng)磁鐵使面網(wǎng)吸附在箱體上。

圖 10 半成品音箱

圖 11 圓形釹磁片位置

接下來(lái)，將揚(yáng)聲器按圖 8 所示接線方式連接好，安裝到音箱上，即完成了音箱的制作。為進(jìn)一步優(yōu)化反射效果，還可在揚(yáng)聲器周圍貼上少量吸音海綿以減少雜散音（見(jiàn)圖 12）。

需要說(shuō)明的是，在充分理解本制作的基本原理之后，愛(ài)好者完全可根據(jù)自己的偏好，在本文的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種演變，例如使用單個(gè)中等口徑的全頻單元，甚至可使用二分頻單元等，只需相應(yīng)改變一下設(shè)計(jì)即可。

結(jié)語(yǔ)

音箱調(diào)試時(shí)，最好兩人配合，一人在聽(tīng)音位，另一人微調(diào)音箱角度，找到最佳擺放位。需要注意的是，如果天花板不是平整的，比如有吊燈或者有分層吊頂，會(huì)導(dǎo)致反射的聲音受到影響，這時(shí)不僅要調(diào)整音箱左右擺放角度，還需調(diào)整音箱的仰角，例如通過(guò)墊高音箱前端或后端，找到最佳擺放位。這一步非常重要，將直接影響到最終的全景聲音效，可反復(fù)多次調(diào)整。

確定擺位后，可使用 AV 功放的自動(dòng)校準(zhǔn)功能設(shè)置好各音箱單元的播放參數(shù)。目前具有全景聲解碼功能的AV 功放一般配置了該功能，通過(guò)一個(gè)話筒對(duì)每個(gè)音箱采集聲波信號(hào)自動(dòng)完成聲道時(shí)延、相位和音量的校準(zhǔn)，

非常方便。若沒(méi)有自動(dòng)校準(zhǔn)功能，也可人工設(shè)置各音箱單元的距離和音量等參數(shù)。這里需注意，人工設(shè)置音箱的距離參數(shù)時(shí)，應(yīng)設(shè)為自音箱沿?fù)P聲器軸線到天花板，再到聽(tīng)音位的兩段距離之和。

最后，泡上一壺茶，安坐最佳聽(tīng)音位，播放一部最新的影片，感受全方位的杜比全景聲環(huán)繞音效吧。我使用這對(duì)全景聲音箱，播放杜比全景聲演示片時(shí)，能清晰地分辨出隆隆的雷聲自天空上方滾滾而來(lái)，又逐漸遠(yuǎn)去；嘩啦啦的雨聲自上而下充滿整個(gè)房間，讓人仿佛身臨其境，正沐浴在雨中……