發(fā)燒音響市場(chǎng)充斥著 對(duì)鋁材 特性的 狂熱贊譽(yù)。鋁材被認(rèn)為具有出色的振動(dòng)控制特性，許多人稱其能賦予音樂(lè)美妙的音色。然而，我們希望探究鋁材為何能受到如此推崇，尤其是在其他材料（如 Panzerholz 防彈木）同樣可用的情況下。Panzerholz 防彈木以其極高的密度（可沉入水中）、卓越的強(qiáng)度（可用作金屬替代品）以及防彈性能而聞名。從工程參數(shù)來(lái)看，防彈木的聲學(xué)阻尼特性位列最佳之列。防彈木是德國(guó)制造的一種高科技天然木材產(chǎn)品。在極端的高溫、高壓和濕度環(huán)境下，木材被壓縮至原始尺寸的一半。其纖維在分子層面上相互結(jié)合，形成了一種自然界不存在的工程木材。由于這些特點(diǎn)，防彈木被廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑和高端音響等領(lǐng)域。
鑒于此，我希望量化這一主要基于個(gè)人觀點(diǎn)的爭(zhēng)論，明確構(gòu)成良好聲學(xué)特性的因素，并證明其是否確鑿無(wú)疑。
重量級(jí)對(duì)決 金屬 還是 木頭
選取了兩種尺寸相同的材料進(jìn)行對(duì)比。挑戰(zhàn)者是 Panzerholz 防彈木，而衛(wèi)冕冠軍是鋁材。我們?cè)诿繅K材料的一角鉆了一個(gè)小孔，以便在相同的自由懸掛條件下進(jìn)行測(cè)試。
Panzerholz 防彈木鋁材防彈木是德國(guó)制造的一種高科技天然木材產(chǎn)品。在極端的高溫、高壓和濕度環(huán)境下，木材被壓縮至原始尺寸的一半。其纖維在分子層面上相互結(jié)合，形成了一種自然界不存在的工程木材。純鋁的密度約為水的三倍，通常以合金形式使用。它因其良好的可加工性、穩(wěn)定性和耐腐蝕性而聞名，在發(fā)燒音響設(shè)備中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
音響 與 航空？
如果你曾見(jiàn)過(guò)“航空級(jí)鋁材”的宣傳，要知道這些術(shù)語(yǔ)并沒(méi)有官方認(rèn)可的定義，也不指代任何特定的鋁合金。在航空領(lǐng)域，若要指定合金，必須符合高強(qiáng)度與低重量的標(biāo)準(zhǔn)。
“航空級(jí)鋁材”并非某種特定的合金，也不能作為聲學(xué)性能的描述。本次測(cè)試所使用的鋁合金在不同標(biāo)準(zhǔn)下有多個(gè)名稱。
測(cè)試設(shè)置及設(shè)備
使用設(shè)備
麥克風(fēng)：Earthworks M30 全向測(cè)量麥克風(fēng)
麥克風(fēng)與音源距離：30 cm
角度：0 度軸向
測(cè)試環(huán)境：錄音室（半消聲室）約 10 m x 12 m x 6 m
信號(hào)處理：
Steinberg WaveLab：波形顯示與頻譜分析：塊大小 262144，分辨率 0.2 Hz，99% 分析重疊，窗口平滑：
HammingSIA-Smaart 聲學(xué)工具分析
頻譜圖幅值范圍：–54 dB 至 0 dB24-bit / 48 kHz，按對(duì)數(shù)頻段劃分
木頭是否更優(yōu)秀？
但在何種情況下？Panzerholz 防彈木以其極高的密度、強(qiáng)度和防彈特性而著稱。此外，其聲學(xué)共振阻尼特性也被認(rèn)為是最優(yōu)之一。我們希望找到這些聲學(xué)特性的具體表現(xiàn)，并驗(yàn)證其是否能被清晰展現(xiàn)。
開(kāi)始測(cè)試首先，使用錘子敲擊材料。敲擊產(chǎn)生了全頻率的聲學(xué)能量。為了直接比較，我們需要保證對(duì)每種材料的敲擊力度相同。
在測(cè)試防彈木（Panzerholz）樣品時(shí)，注意到每次敲擊都會(huì)讓錘子發(fā)出輕微的金屬聲。盡管盡力緊握錘子以減少其自身金屬音的貢獻(xiàn)，但完全消除這種聲音是無(wú)法做到的。然而，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，這種微弱的金屬音并沒(méi)有干擾實(shí)驗(yàn)的解讀。相比之下，在鋁材樣品的測(cè)試中，幾乎聽(tīng)不到錘子的金屬音，因?yàn)殇X材自身的聲音完全掩蓋了錘子的共振。雖然錘子的金屬音確實(shí)存在（與防彈木測(cè)試中完全相同的錘子和握持方式），但被鋁材的聲音所掩蓋。這一觀察揭示了鋁材與防彈木在聲學(xué)阻尼特性上的一個(gè)顯著差異：鋁材樣品會(huì)掩蓋錘子的自身共振，而防彈木樣品則不會(huì)。這為我們提供了一個(gè)關(guān)鍵的信息：防彈木在聲學(xué)阻尼性能上表現(xiàn)得更為優(yōu)異，它可以顯現(xiàn)細(xì)微的聲音特性，而鋁材的共振卻掩蓋了這些細(xì)節(jié)。
正面對(duì)決以下是我們分析的音頻文件：
鋁MP3 | 48 kHz / 24 bit防彈木MP3 | 48 kHz / 24 bit
它們的峰值電平和時(shí)長(zhǎng)完全相同。這使得它們可以直接進(jìn)行比較，從而揭示有用且具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。您可以使用自己的設(shè)備，根據(jù)任何您認(rèn)為重要的方面，進(jìn)一步運(yùn)行分析。
第一回合：
首次擊倒使用這兩個(gè)樣品，我們進(jìn)行了第一項(xiàng)測(cè)試。下圖顯示了每種材料的振幅波形（縱軸）隨時(shí)間（橫軸）的變化。
鋁材與防彈木的波形對(duì)比
鋁和防彈木測(cè)試塊在直接校準(zhǔn)比較中的表現(xiàn)，每個(gè)測(cè)試塊各敲擊一次，聲能隨時(shí)間衰減。在這兩種情況下，時(shí)間和音量的圖像縮放設(shè)置是相同的。兩次敲擊發(fā)生在35毫秒的靜默之后。防彈木測(cè)試塊大約在120毫秒時(shí)恢復(fù)靜默，而鋁制測(cè)試塊則持續(xù)振鈴，直到超過(guò)半秒（超過(guò)可視窗口）。
結(jié)果的意義
上述結(jié)果已經(jīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。這意味著在鋁和防彈木的兩次敲擊中，麥克風(fēng)記錄的峰值（0 dB 或 100% 振幅）是相同的。但請(qǐng)注意，這并不意味著兩次敲擊的速度相同。它僅表示，在兩種情況下，第一次聲波前沿?fù)糁宣溈孙L(fēng)膜片時(shí)，使膜片移動(dòng)的距離完全相同。錘子位于材料的遠(yuǎn)側(cè)（從麥克風(fēng)的角度來(lái)看）。因此，為了澄清，我們所比較的僅是兩種材料的固有共振響應(yīng)，而不考慮初始敲擊的相對(duì)速度。
因此，我們的測(cè)試顯然不關(guān)乎錘子。我們關(guān)注的是這兩種材料的固有聲學(xué)阻尼特性，這些特性沒(méi)有受到任何干擾，除了它們自身吸收或釋放聲學(xué)能量的過(guò)程——這個(gè)過(guò)程在兩種情況下都從相同的已知校準(zhǔn)水平開(kāi)始釋放聲學(xué)能量。
第二回合：再度擊倒
通過(guò)比較這兩條曲線，我們可以清楚地看到，鋁制測(cè)試塊顯示出明顯且清晰可定義的頻率共振特性，而防彈木塊幾乎沒(méi)有表現(xiàn)出這種共振行為。
鋁和防彈木頻譜對(duì)比
鋁制樣品（橙色）的共振峰非常明顯，且可以清晰地辨別出作為頻率共振的特征，而防彈木樣品（綠色）則沒(méi)有顯示出明顯的共振傾向。
第三回合：最終擊倒
現(xiàn)在，讓我們進(jìn)一步分析，將每種測(cè)試材料的聲學(xué)頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)與這些頻率衰減所需的時(shí)間結(jié)合起來(lái)。我們可以看到每個(gè)頻率（左側(cè)）如何隨時(shí)間（水平軸）逐漸減弱強(qiáng)度（顏色熱度漸變）。觀察這2.5秒如何清晰地展示這兩種材料的聲學(xué)阻尼行為。在這里，我們不僅看到它們持續(xù)振鈴的時(shí)長(zhǎng)，還能了解哪些頻率會(huì)持續(xù)振鈴，以及持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短。
鋁制樣品 隨 時(shí)間變化 的頻譜圖
鋁制樣品隨時(shí)間變化的頻譜圖。我們可以清楚地看到只有少數(shù)幾個(gè)特定頻率的共振譜。單次敲擊產(chǎn)生的能量立即激發(fā)了塊體的共振頻率，這些明顯的共振現(xiàn)象在不同的時(shí)間段內(nèi)持續(xù)存在，隨著聲能從塊體中逐漸衰減并擴(kuò)散到空氣中。
防彈木樣品 隨 時(shí)間變化 的頻譜圖
防彈木樣品在相同時(shí)間段內(nèi)的頻譜圖。請(qǐng)注意，所有頻率的衰減幾乎完全均勻且同步。隨著時(shí)間的推移，所有單獨(dú)的頻率幾乎以相同的方式衰減，將初始的敲擊能量分散成即刻的全頻“噪音”，而不是清晰且持久的選定頻率共振。從圖中可以看到，前0.1秒?yún)^(qū)間內(nèi)較亮的區(qū)域與用于敲擊防彈木塊的金屬錘的聲音相吻合。如果仔細(xì)聆聽(tīng)，可以明顯聽(tīng)到每次敲擊開(kāi)始時(shí)的金屬聲。
新的冠軍？！
在聲學(xué)阻尼特性方面，防彈木明顯展示出優(yōu)越的頻譜均勻性和共振抑制性——這兩者是最重要的。從敲擊開(kāi)始，防彈木能立即將能量分散成一種無(wú)定形的聲學(xué)能量衰減形式，而沒(méi)有顯現(xiàn)出明確的聲學(xué)特征，這使得防彈木在中性振動(dòng)吸收性能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于鋁材。
鋁材料則表現(xiàn)出特定的“音調(diào)”，在某些明顯的頻率上像鐘聲一樣振鈴，而且無(wú)法均勻地衰減聲學(xué)能量。因此，在高性能音頻產(chǎn)品的使用中，我們需要小心鋁的應(yīng)用。在固有聲學(xué)性能方面，防彈木無(wú)疑是更好的選擇。
|
