低音炮

低音炮是一个扬声器设计用来再现低音音频频率称为低音和子低音，频率比可被（最佳）通过产生的那些降低低音。对于消费类产品，低音炮的典型频率范围约为20–200Hz，低于100Hz的专业现场音响，和低于THX认证系统的80Hz。低音炮从不单独使用，因为它们旨在增强覆盖较高频段的扬声器的低频范围。虽然术语“低音炮”在技术上仅指扬声器驱动器，但一般来说，该术语通常是指安装在扬声器外壳（机柜）中的低音炮驱动器，通常带有内置放大器。

超低音扬声器由安装在扬声器外壳中的一个或多个低音扬声器组成——通常由木头制成——能够承受气压并防止变形。低音炮外壳有多种设计，包括低音反射（带有端口或通风口）、在外壳中使用低音炮和一个或多个无源辐射器扬声器、声学悬挂（密封外壳）、无限挡板、喇叭负载、抽头喇叭,传输线,带通或等压设计，代表了在效率、低频范围、机柜尺寸和成本方面的独特权衡。无源低音炮有一个低音炮驱动器和外壳，它们由外部放大器供电。有源低音炮包括一个内置放大器。

xxx个家庭音频低音炮是在1960年xxx发的，用于为家庭立体声系统添加低音响应。1970年代，随着Sensurround在《地震》等电影中引入Sensurround，低音炮开始流行起来，通过大型低音炮产生响亮的低频声音。随着1980年代紧凑型磁带和光盘的出现，深沉而响亮的低音的再现不再受到留声机记录笔跟踪凹槽的能力的限制，制作人可以添加更多的低频内容到录音。同样，在1990年代，DVD越来越多地使用“环绕声””包括低频效果(LFE)通道的过程，使用家庭影院系统中的低音炮可以听到该通道。在1990年代，低音炮在家庭立体声系统、定制汽车音响装置和PA系统中也越来越受欢迎。到2000年代，低音炮在夜总会和音乐会场地的扩声系统中几乎变得普遍。

低音炮的结构和特点

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扬声器和外壳设计

低音炮使用直径通常在8英寸（20厘米）和21英寸（53厘米）之间的扬声器驱动器（低音扬声器）。一些不常见的低音炮使用更大的驱动器，并且已经制造了大至60英寸（152厘米）的单个原型低音炮。在频谱较小的一端，可以使用小至4英寸（10厘米）的低音炮驱动器。4英寸范围内的小型低音炮驱动器通常用于小型计算机扬声器系统和紧凑型家庭影院低音炮机柜。驱动器的尺寸和机柜中驱动器的数量取决于扬声器外壳的设计、箱体的尺寸、所需的声压级、目标最低频率和允许的失真水平。在夜总会、狂欢和流行/摇滚音乐会中用于扩声的最常见的低音炮驱动器尺寸是10、12、15和18英寸型号（分别为25厘米、30厘米、38厘米和45厘米）。可用的xxx的扩声低音炮，21英寸（53厘米）驱动器，不太常见。

低音炮通常是通过将一个或多个低音炮安装在由中密度纤维板(MDF)、定向刨花板(OSB)、胶合板、玻璃纤维、铝或其他硬质材料制成的机柜中构成的。由于它们在机柜中产生的高气压，低音炮外壳通常需要内部支撑来分配产生的力。

低音炮的设计使用了多种外壳方法：低音反射（带有端口或通风口）、在外壳中使用一个低音炮和一个或多个无源辐射器扬声器、声学悬挂（密封外壳）、无限挡板、喇叭负载、抽头喇叭、传输线和带通。每种箱体类型在效率提高、低音扩展、箱体尺寸、失真和成本方面都有优点和缺点。

多种外壳类型甚至可以组合在一个设计中，例如在计算机音频中使用LabtecLCS-2424（后来被罗技收购并用于他们的Z340/Z540/Z640/Z3/Z4）的低音炮设计，这是一个（原始）无源辐射器带通外壳，带有低音反射分隔室。

虽然不一定是外壳类型，但有时会在计算机、家庭影院和扩声类的低音炮产品以及DIY版本中使用两个驱动器的等压（例如推拉）耦合加载在汽车应用中，为其尺寸提供相对深沉的低音。自2010年代以来，已经制造了独立的“类等压”驱动器组件。

最小的低音炮通常是为桌面多媒体系统设计的。xxx的常见低音炮外壳用于音乐会扩声系统或舞蹈俱乐部音响系统。大型音乐会低音炮外壳的一个例子是1980年代的Electro-VoiceMT-4“BassCube”系统，它使用了四个18英寸（45厘米）驱动器。使用低音喇叭的低音炮的一个例子是BassmaxxB-Two，它将18英寸(45cm)驱动器加载到11英尺(3.4m)长的折叠喇叭上。折叠喇叭型低音炮通常可以比没有喇叭的外壳中的相同驱动器产生更深的范围和更高的效率。然而，折叠喇叭箱体通常比前射箱体更大更重，因此折叠喇叭箱不太常用。

可以通过增加锥体表面积或增加锥体偏移来提高低音炮输出电平。由于大型驱动器需要不合需要的大型机柜，因此大多数低音炮驱动器都有较大的偏移。不幸的是，在高功率水平下，高偏移往往会因电动驱动器（最常见的类型）中固有的机械和磁效应而产生更多失真。各种目标之间的冲突永远无法完全解决；低音炮设计必然涉及权衡和妥协。霍夫曼铁律（低音扬声器系统的效率与其箱体体积（如尺寸）和截止频率的立方成正比，即它的音高有多低）适用于低音炮，就像它适用于所有扬声器。因此，以最深沉的低音为目标的低音炮箱体设计师可能不得不考虑使用大尺寸的箱体；受指示创建尽可能小的机柜（以方便运输）的超低音扬声器外壳设计师需要折衷他们的机柜的音调低。

频率范围和频率响应

扬声器的频率响应规格描述了扬声器可以再现的频率范围或音调，以赫兹(Hz)为单位。低音炮的典型频率范围在20–200Hz之间。专业音乐会音响系统低音炮通常在100Hz以下运行，和THX认证系统在80Hz以下运行。超低音扬声器在它们可以再现的音高范围方面有所不同，这取决于许多因素，例如箱体的尺寸以及外壳和驱动器的结构和设计。频率响应的规格完全取决于伴随的幅度值的相关性——以更宽的幅度容差进行的测量将使任何扬声器具有更宽的频率响应。例如，JBL4688TCB低音炮系统是一种现已停产的系统，专为电影院而设计，在10分贝边界（0dB至-10dB）内测量时的频率响应为23–350Hz，并且更窄在6分贝边界(±3dB)内测量时，频率响应为28–120Hz。

低音炮在可达到的声压级和它们在其范围内产生的失真水平方面也各不相同。一些低音炮，例如MartinLogan的“TheAbyss”，可以再现低至18Hz左右的音高（大约是具有32英尺（9.8m）16Hz低音管的巨大管风琴上最低隆隆音的音高)至120Hz(±3dB)。尽管如此，尽管Abyss低音炮可以降到18Hz，但其最低频率和xxxSPL（失真限制为10%）在2米处为35.5Hz和79.8dB。这意味着选择低音炮的人需要考虑的不仅仅是低音炮可以再现的最低音高。

放大

“有源低音炮”在机柜内包含它们自己的专用放大器。有些还包括用户可调节的均衡，允许在特定频率下提高或降低输出；这些从简单的“升压”开关到用于详细扬声器和房间校正的全参数均衡器不等。一些此类系统甚至配有校准麦克风来测量低音炮的室内响应，因此自动均衡器可以校正低音炮、低音炮位置和房间响应的组合，以xxx限度地减少房间模式的影响并改善低频性能。

有源低音炮的后面板显示了用于冷却功率放大器的散热器。

“无源低音炮”具有低音炮驱动器和外壳，但不包括放大器。它们有时包含内部无源分频器，滤波器频率由工厂确定。这些通常与第三方功率放大器一起使用，从信号链中较早的有源分频器获取输入。箱包中的廉价家庭影院通常带有一个无源低音炮机柜，由多声道放大器放大。虽然很少有高端家庭影院系统使用无源低音炮，但这种格式在专业音响行业仍然很流行。

均衡

均衡可用于调整低音炮系统的室内响应。有源低音炮的设计者有时包括一定程度的校正均衡以补偿已知的性能问题（例如，比所需的低端滚降率更陡峭）。此外，许多放大器都包含一个可调低通滤波器，可防止不需要的较高频率到达低音炮驱动器。例如，如果听众的主扬声器可在低至80Hz的频率下使用，则可以设置低音炮滤波器，使低音炮仅在低于80Hz的频率下工作。典型的滤波器在频率范围上有一些重叠；低音炮通常需要陡峭的4阶24dB/倍频程低通滤波器，以尽量减少重叠区域。滤波器部分还可以包括一个高通“次声”或“亚声”滤波器，它可以防止低音炮驱动器尝试重现低于其安全能力的频率。设置次声滤波器对于低音反射式低音炮机柜很重要，因为低音反射式设计往往会在低于端口调谐音高的音高处产生锥体过度偏移的风险，这会导致失真并损坏低音炮驱动器。例如，在调谐至30Hz的带孔低音炮外壳中，您可能希望滤除低于调谐频率的音高；即低于30Hz的频率。

一些系统使用参数均衡来尝试校正房间频率响应的不规则性。均衡通常无法在所有聆听位置实现平坦的频率响应，部分原因是几乎所有房间的低频共振（即驻波）模式。在房间内仔细放置低音炮也有助于使频率响应变平。多个低音炮可以管理更平坦的总体响应，因为它们通常可以安排为比单个低音炮更均匀地激发房间模式，从而使均衡更有效。

相位控制

改变超低音扬声器相对于其他扬声器中低音扬声器的相对相位可能有助于也可能无助于将超低音扬声器和主扬声器覆盖的频率区域中不需要的破坏性声学干扰降至最低。它可能对所有频率都没有帮助，并且可能会产生更多的频率响应问题，但即使如此，通常也作为对低音炮放大器的调整提供。相位控制电路可以是简单的极性反转开关或更复杂的连续可变电路。

连续可变相位控制电路在低音炮放大器中很常见，可以在分频器和自己动手做的电子项目中找到。相位控制允许听者改变低音炮声波相对于来自主扬声器的相同频率的到达时间（即，在分频点处及其周围到低音炮）。许多家庭影院接收器上的延迟控制可以实现类似的效果。许多低音炮放大器上的低音炮相位控制实际上是一个极性反转开关。它允许用户根据所提供的音频信号反转超低音扬声器的极性。这种类型的控制允许低音炮与源信号同相或180度异相。

低音炮相位仍然可以通过将低音炮移近或远离聆听位置来改变，但这可能并不总是可行的。

伺服低音炮

一些有源低音炮使用基于锥体运动的伺服反馈机制，该机制修改发送到音圈的信号。伺服反馈信号来自放大器的输入信号与锥体的实际运动的比较。反馈信号的通常来源是连接到锥体上的几匝音圈或放置在锥体本身上的基于微芯片的加速度计。实施良好的伺服低音炮设计的一个优点是减少了失真，从而使更小的外壳尺寸成为可能。主要缺点是成本和复杂性。

伺服控制的低音炮与TomDanley的ServoDrive低音炮不同，其声音再现的主要机制避免了正常的音圈和磁铁组合，有利于高速皮带驱动伺服电机。ServoDrive设计增加了输出功率，减少了谐波失真并几乎消除了功率压缩，即由于音圈过热导致音圈阻抗增加而导致的扬声器输出损失。此功能允许长时间高功率运行。Intersonics于1986年因其ServoDrive扬声器(SDL)设计和1990年的BassTech7型号而获得TEC奖提名。

低音炮的应用

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家庭音响

低音炮的使用增强了主扬声器的低音能力，并允许它们在不牺牲低频能力的情况下变得更小。与普通音乐录音中的大型传统扬声器相比，超低音扬声器不一定能提供卓越的低音性能，因为此类音源通常缺乏极低频内容。不过，也有录音与频率相当低的含量，大多数传统的扬声器没有能力处理没有低音炮的帮助，特别是在高播放水平，如音乐管风琴与32'（9.75米）低音管道（16Hz），交响乐团录音和电子音乐中非常大的低音鼓，合成低音部分非常低，例如低音测试或低音歌曲。

足够低的频率不容易定位因此，许多立体声和多声道音频系统仅具有一个低音炮通道，并且可以将单个低音炮放置在偏离中心的位置，而不会影响感知的声场，因为它产生的声音将难以定位。带有低音炮的系统的目的通常是使用小型主扬声器（其中有两个用于立体声，五个或更多用于环绕声或电影轨道）并将低音炮隐藏在其他地方（例如，在家具后面或桌子下面），或增强现有扬声器以使其免于在高电平处理破坏低音扬声器的低频。只有当超低音扬声器被限制在非常低的频率时才有可能产生这种效果，通常被认为是100Hz及以下——如果限制在更低的xxx频率，则定位可能会更少。家庭影院系统通常使用一个低音炮机柜（5.1环绕声中的“1”）。然而，为了“改善具有多个座位的房间的低音分布，并防止低音响应减弱的“节点”或“零点”，一些家庭影院爱好者使用带有两个低音炮机柜的“5.2”或“7.2”环绕声系统在同一个房间。

一些用户添加低音炮是因为需要高水平的低频低音，甚至超出原始录音中的低音，例如家庭音乐爱好者。因此，低音炮可以是包括卫星扬声器的包装的一部分，可以单独购买，也可以与传统扬声器系统安装在同一机柜中。例如，一些落地式塔式扬声器在同一机柜的下部包含一个低音炮驱动器。的低音炮和“卫星”扬声器物理分离不仅允许放置在不显眼的位置，但由于亚低音频率对房间位置特别敏感（由于房间共振和混响“模式”），低音炮的最佳位置不太可能是“卫星”扬声器所在的位置。

为了获得xxx的效率和与房间空气量的最佳耦合，低音炮可以放置在房间的角落，远离大房间开口，并靠近听者。这是可能的，因为低频具有长波长；因此，到达听众左耳和右耳的信息几乎没有区别，因此不容易定位。所有低频信息都被发送到低音炮。但是，除非为单个低音炮通道仔细混合了音轨，否则如果一个通道扬声器中的低音信息与另一个通道的扬声器异相，则可能会抵消一些低频。

物理分离的低音炮/卫星布置，带有小型卫星扬声器和可隐藏在家具后面的大型低音炮箱体，已被BoseAcoustimass家庭娱乐系统、PolkAudioRM2008系列和KlipschAudioTechnologiesProMedia等多媒体扬声器系统推广。好多其它的。低成本的“盒装家庭影院”系统宣传其集成性和简单性。

设计用于家用电脑的小型低音炮机柜。

特别是在成本较低的“箱内家庭影院”系统和“音箱”中，包含低音炮可能只是一种营销技巧。与在胶合板或MDF箱体中精心设计的传统（通常更大）扬声器相比，廉价制造的紧凑型塑料箱体中的小型低音扬声器不太可能具有更好的低音性能。仅使用术语“低音炮”并不能保证良好或扩展的低音性能。许多多媒体“低音炮”xxx称为“中低音音箱”（60Hz至160Hz），因为它们太小而无法产生30Hz至59Hz范围内的深沉低音。