揚(yáng)聲器解析:為什么揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)與物理學(xué)斗爭(zhēng)

揚(yáng)聲器解析:為什么揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)與物理學(xué)斗爭(zhēng)直到1970年代中期,任何發(fā)燒友都會(huì)告訴你,揚(yáng)聲器無疑是高保真系統(tǒng)中最重要的部分。畢竟,電是把電音樂信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理空氣流動(dòng)的,對(duì)吧?有人認(rèn)為揚(yáng)聲器的聲音差異遠(yuǎn)大于系統(tǒng)鏈中的其他部分——因此它們無疑是系統(tǒng)性能中最關(guān)鍵的部分。

沒有人質(zhì)疑這一觀點(diǎn),因?yàn)檫@被認(rèn)為是高保真界的普遍真理之一。甚至像QUAD備受尊敬的Peter Walker這樣的電子制造商也曾著名地說,功放不過是“帶增益的一根線”。至于源組件,普遍認(rèn)為唱盤只是用來完成任務(wù),對(duì)整體音色影響不大。直到1975年左右,Linn的Ivor Tiefenbrun開始反駁這種普遍認(rèn)知,并引用計(jì)算機(jī)行業(yè)老話“垃圾進(jìn),垃圾出”,暗示音源不合格,高保真系統(tǒng)無法發(fā)揮最佳水平。

事實(shí)上,任何音響系統(tǒng)的好壞取決于其最薄弱環(huán)節(jié)——無論是唱盤、DAC、功放還是其他設(shè)備。但不可否認(rèn),揚(yáng)聲器的工作異常艱難,因?yàn)樗鼈兛赡艹霈F(xiàn)太多問題。即使在2025年,擁有我們所有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具和建模,也可以公平地說,它們離完美遠(yuǎn)超過系統(tǒng)鏈中任何其他部分。這是因?yàn)檎f話者以最親密且殘酷的方式與物理定律作斗爭(zhēng)。例如,無論你多么聰明,由于空氣流動(dòng)的物理限制,小型立式裝置都無法獲得真正強(qiáng)勁且深沉的黑鱸魚。

因此,揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的核心就是折中——它是一個(gè)謎題:如何從一對(duì)適合房間使用、價(jià)格合理且對(duì)所供電信號(hào)損害最小的換能器中獲得不錯(cuò)的效果。音箱的樂趣在于有許多不同的解決方式,音頻愛好者選擇豐富。繼續(xù)閱讀,了解這個(gè)極其復(fù)雜的主題的基本基礎(chǔ)......

歷史

恩佐·法拉利——二十世紀(jì)賽車運(yùn)動(dòng)和跑車制造商的杰出人物——出生于1898年。同年,奧利弗·洛奇發(fā)明了第一臺(tái)動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器。它并不成功,但為早期那些自1870年代以來主要用于電話應(yīng)用、非;A(chǔ)的電動(dòng)或壓縮空氣類型劃下了界限。從那時(shí)起,重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)(也稱為移動(dòng)線圈)設(shè)計(jì),這在當(dāng)今高保真世界中幾乎普遍存在。這一切始于我們現(xiàn)在基本習(xí)以為常的——即在家中準(zhǔn)確復(fù)刻音樂。到1915年,彼得·L·詹森和埃德溫·普里德姆的Magnavox公司開始生產(chǎn)收音機(jī)和公共廣播系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元。隨后,愛德華·W·凱洛格和切斯特·W·賴斯于1925年制造了第一臺(tái)大型可動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)器,音響界從此一帆風(fēng)順。

動(dòng)圈音箱在三四十年代確實(shí)很流行。大多數(shù)最初使用電磁鐵而非永磁鐵,而永磁鐵直到二戰(zhàn)末期鎳鎳板類型出現(xiàn)后才廣泛普及。1932年,吉爾伯特·亞瑟·布里格斯在英格蘭約克郡創(chuàng)立了沃夫代爾無線電工廠,并在揚(yáng)聲器開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。他推廣了帶有高音單元和中低頻驅(qū)動(dòng)單元的雙向揚(yáng)聲器,以及陶瓷磁鐵的使用。他與朋友QUAD的彼得·沃克一起舉辦了一系列“現(xiàn)場(chǎng)與錄音”音樂演示,推廣了高保真音樂復(fù)制——這些演示在包括倫敦皇家節(jié)日音樂廳和紐約卡內(nèi)基音樂廳在內(nèi)的多個(gè)場(chǎng)館舉行。

1943年,隨著Altec Lansing強(qiáng)大的604同軸雙工驅(qū)動(dòng)器的推出,電影音響得到了巨大提升,隨后在接下來的二十年里,箱體設(shè)計(jì)和加載技術(shù)也取得了飛躍式的提升。到了六十年代中期——正好趕上披頭士和滾石樂隊(duì)的興起——動(dòng)圈音箱開始真正聽起來不錯(cuò)。然而,它們離完美仍有很長(zhǎng)的路要走,正如1956年英國(guó)音頻博覽會(huì)上QUAD發(fā)布ESL-57時(shí)所展示的那樣。這種巧妙的靜電設(shè)計(jì)相比傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)帶來了色彩更少的聽覺體驗(yàn)。

對(duì)許多發(fā)燒友來說,七十年代是高保真音箱變得受人尊敬的時(shí)代。這在很大程度上得益于BBC的研究部門,他們充分利用了KEF等公司涌現(xiàn)的新驅(qū)動(dòng)力。LS3/5a迷你顯示器因其均勻且細(xì)膩的音色而改變了游戲規(guī)則——它證明了你不需要全頻揚(yáng)聲器也能愉快地重現(xiàn)音樂。這是因?yàn)橐魳分姓嬲匾暮芏嗍虑槎及l(fā)生在中頻段,這個(gè)小揚(yáng)聲器正是在那里茁壯成長(zhǎng)的。該設(shè)計(jì)被多家制造商授權(quán),激發(fā)了對(duì)緊湊型揚(yáng)聲器的需求,這種需求一直持續(xù)至今。

那十年材料技術(shù)迅速發(fā)展。雅馬哈1974年的NS-1000是一款具有里程碑意義的產(chǎn)品,是首款采用蒸氣沉積鈹高音和中頻圓頂單元的揚(yáng)聲器,其質(zhì)量遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的塑料或紙質(zhì)錐體。其閃電般的瞬態(tài)起音展示了時(shí)間域在音樂再現(xiàn)中的重要性,并啟發(fā)了無數(shù)后續(xù)設(shè)計(jì)。它影響了八十年代的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì),標(biāo)志性產(chǎn)品如Celestion的金屬頂高音單元SL6立式揚(yáng)聲器也隨之而來。阿強(qiáng)家庭影院歡迎您!

當(dāng)時(shí)許多英國(guó)揚(yáng)聲器制造商開始在低頻和中頻錐體中使用聚丙烯。該單元的擊碎特性優(yōu)于BBC設(shè)計(jì)中見到的Bextrene錐KEF單元。米慎公司1976年的首架770成為該技術(shù)的標(biāo)志,許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手紛紛效仿。到了八十年代中期,聚丙烯幾乎無處不在的高保真音箱錐體中,至今仍被Spendor Audio等公司使用。不久之后,織物圓頂高音單元開始被更硬的金屬圓頂設(shè)計(jì)廣泛取代。

到八十年代初,幾乎所有商用揚(yáng)聲器都是動(dòng)圈式,配備兩個(gè)(或更多)可動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)單元,體積小且外觀優(yōu)美。原版沃菲代爾鉆石和聲能AE1等產(chǎn)品因此成為標(biāo)志性產(chǎn)品。隨著櫥柜尺寸的縮小,反彈裝載變得更加普及。封閉式箱體在70年代的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位,但帶端口設(shè)計(jì)帶來的額外低頻延伸和/或效率吸引了買家。

揚(yáng)聲器的發(fā)展在九十年代持續(xù)迅速發(fā)展。十年初,放在24英寸框架支架上的小盒子非常流行。但到了世紀(jì)之交,情況大不相同——地板立式成為了無處不在的存在。米慎1994年款753體現(xiàn)了這一新設(shè)計(jì),采用纖細(xì)的“塔式”設(shè)計(jì),高超過一米,前方窄擋板可容納多個(gè)小直徑驅(qū)動(dòng)輪。這正是接下來幾十年的發(fā)展趨勢(shì),從那以后,主流音箱設(shè)計(jì)幾乎沒有什么變化。

之所以這樣,是因?yàn)槁涞厥街Ъ鼙攘⑹街Ъ茉谂_(tái)式上占用同樣空間的支架,提供了更好、更深沉的低音,以及/或更優(yōu)越的效率和動(dòng)力處理。這是因?yàn)槁涞厥焦耋w體積更大,設(shè)計(jì)師有更多調(diào)音空間,而窄的前擋板也有助于解決繞射問題,從而實(shí)現(xiàn)更好的立體聲成像。最后但同樣重要的是,纖薄的塔式揚(yáng)聲器似乎更適合家庭家庭使用。

作為Mission在九十年代重要性的證明,753的弟弟可以說更具創(chuàng)新性,其單一中低頻單元使用了高清氣凝錐。這些錐形鋼琴比753的聚丙烯型更輕更硬,激發(fā)了對(duì)更為稀有的錐形材料的追捧。Focal和Audax等公司采用了這種材料,而黑白白則在宣傳中轟動(dòng)地推出了凱夫拉錐體。甚至碳纖維也重新回歸,上一次出現(xiàn)是在七十年代中期,索尼的SS-5050中配備了“Carbocon”驅(qū)動(dòng)單元。

到了新千年,每家音箱制造商似乎都有自己偏好的錐體材料——從木材到金屬再到玻璃纖維,應(yīng)有盡有。然而在機(jī)柜設(shè)計(jì)中,銷售的大部分產(chǎn)品基本上是小巧、窄擋板的落地式支架,帶有多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元——類似Mission 753風(fēng)格。不過,高音單元變得更加多樣化,市場(chǎng)對(duì)價(jià)格實(shí)惠的帶狀揚(yáng)聲器和新的平衡模式散熱器(BMR)技術(shù)欣喜若狂。Focal JM Lab 向雅馬哈致敬,推出了鈹頂高音單元,應(yīng)用于其高端產(chǎn)品。而普通的廉價(jià)房車,現(xiàn)在越來越多地采用絲質(zhì)圓頂,而不是金屬圓頂?shù)母哳l設(shè)備。到那時(shí),鋁制或鈦合金的穹頂——在八十年代末極為時(shí)尚——已經(jīng)成為老套。

自世紀(jì)之交以來,激進(jìn)的新技術(shù)寥寥無幾。就像生活中許多事情一樣,設(shè)計(jì)師們回顧過去,只是試圖更好地實(shí)現(xiàn)它。這就是為什么我們看到傳輸線設(shè)計(jì)重新出現(xiàn),包括PMC和Kerr Acoustics等公司,采用了最初由IMF的TLS80及其兄弟產(chǎn)品在七十年代末推廣的箱體加載系統(tǒng)。分頻器得益于更好的發(fā)燒級(jí)被動(dòng)元件,永磁技術(shù)迅速發(fā)展,從而帶來了更高的效率和動(dòng)力控。

別忘了幕后技術(shù)的進(jìn)步,比如大幅改進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,簡(jiǎn)化了模擬和建模。有限元分析早在七十年代就已存在,但現(xiàn)在它強(qiáng)大得多,對(duì)Thiele/Small參數(shù)的更好理解幫助優(yōu)化了低音單元與音箱箱之間的關(guān)系。例如,鮑爾斯與威爾金斯的安迪·克爾最近向StereoNET解釋了他的公司如何更好地測(cè)量和建模揚(yáng)聲器在真實(shí)環(huán)境中的行為——這對(duì)其揚(yáng)聲器的開發(fā)方式產(chǎn)生了巨大影響。

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
人們希望聽到盡可能多的音頻頻譜,從低音教堂風(fēng)琴音符到最高的踩镲諧波——從頻率上講,這相當(dāng)于低音約20Hz,高頻約20kHz。但由于揚(yáng)聲器的物理尺寸,這并不總是可行的。例如,小型立式琴弦?guī)缀鯚o法低于50Hz——所以貝斯吉他的低音弦(低音E是41.2Hz)是個(gè)難題。同樣,老年人的聽力頻率不會(huì)超過10kHz,所以設(shè)計(jì)只有蝙蝠才能享受的高音單元通常不是優(yōu)先事項(xiàng)。事實(shí)上,大多數(shù)聽眾的大部分樂趣來自中頻“存在感”區(qū)域,這是人耳最敏感的地方。因此,揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的核心在于平衡聽眾在低音、中頻和高音之間的優(yōu)先級(jí)。以下是主要的做法......

全系列設(shè)計(jì)

單驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器僅使用一個(gè)錐體和磁體組件來處理音樂的全頻譜。它們并不總是能成功,因?yàn)槟壳斑沒有設(shè)計(jì)出能均勻工作于低音20Hz到高頻20kHz的驅(qū)動(dòng)單元——這也是人類聽覺的普遍極限。因此,全頻揚(yáng)聲器的低頻必然會(huì)有所收斂——Eclipse的TD510Z就是一個(gè)典型例子。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無需電氣分頻器,揚(yáng)聲器聽起來更純凈、更具音樂感——至少在音頻頻段中人耳最敏感的部分。這是因?yàn)榉诸l器可能會(huì)引入相位問題,或者無法正確連接不同單元,而全頻揚(yáng)聲器繞過了這個(gè)問題,并且由于沒有耗電分頻器,效率更高。阿強(qiáng)家庭影院歡迎您!

二路揚(yáng)聲器
大多數(shù)現(xiàn)代音箱本質(zhì)上是雙向設(shè)計(jì),高音單元負(fù)責(zé)高頻(大約在2到3kHz以上),中低音單元負(fù)責(zé)以下所有音域。這是因?yàn)閱蝹(gè)單元在低頻(如100Hz)和高頻(如10kHz)下無法實(shí)現(xiàn)最佳工作。雙向的好處是制造成本相對(duì)較低,不像三向法那樣容易出錯(cuò)。有時(shí)你會(huì)看到帶有雙貝斯單元的揚(yáng)聲器,技術(shù)上它們?nèi)匀皇请p向的,因?yàn)樗鼈兊呢愃箚卧⒙?lián)工作——高音單元與雙貝斯單元交叉。

另外,2.5路設(shè)計(jì)現(xiàn)在越來越流行,中低頻單元都從最低頻段開始,一個(gè)在100到200Hz左右衰減,另一個(gè)則一直延伸到與高音單元接合。這是因?yàn)橹挥性谧畹桶硕葧r(shí)才需要額外的功率處理,而我們的耳朵在那個(gè)區(qū)域?qū)ξ覀儊碚f不那么敏感,而通過靠近高音單元的中高頻/低頻單元來實(shí)現(xiàn)中頻段的定位,可以更精準(zhǔn)。如果設(shè)計(jì)師懂行,雙向類型能帶來出乎意料的好結(jié)果,但實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。但從絕對(duì)角度看,雙向無法與真正的多車手設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)......

三路揚(yáng)聲器
這是一種更復(fù)雜的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)方式,且制造成本更高,因?yàn)樾枰~外的單元和通常更大的箱體。三路信號(hào)大約在500Hz和5kHz處分頻——中間頻段由專用單元負(fù)責(zé),低音單元負(fù)責(zé)500Hz以下,高音單元負(fù)責(zé)5kHz以上。其主要優(yōu)勢(shì)在于,驅(qū)動(dòng)單元之間的交叉點(diǎn)位于人耳高度敏感的中上頻段“存在感”區(qū)域之外。它將低頻到中頻的分頻點(diǎn)降低,中頻到高頻的分頻點(diǎn)更高。有些揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)甚至是四路設(shè)計(jì),額外的超高音單元能在15kHz以上工作,但現(xiàn)在這種情況很少見。

低音炮
低音炮是專門設(shè)計(jì)的低音揚(yáng)聲器,通常安裝在中大型箱體中,并配備有源放大器。它們?cè)O(shè)計(jì)用來覆蓋所謂的“亞聲波”(即“低于聲音”)頻率,這些頻率是人類更多是感覺到而非聽到的——即15Hz到20Hz,但大多數(shù)頻率更高(通常達(dá)到120Hz),使傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的響應(yīng)開始下降。低音炮通常配有控制,可以選擇分頻點(diǎn)(即開始工作的頻率)以及超過該頻率的衰減陡度。它們通常配備大型驅(qū)動(dòng)單元(10、12或15英寸),并有密封箱體或帶端口箱體。前者能提供更緊湊、更快的低音,后者通常能從不同尺寸的箱體中提供更多低音。在專業(yè)的高保真應(yīng)用中應(yīng)適度使用低音炮,因?yàn)樗鼈兺鶐淼膯栴}多于解決問題,且需要精心設(shè)置。更先進(jìn)的設(shè)計(jì)還包括可變相位控制,允許用戶進(jìn)一步優(yōu)化低音炮與揚(yáng)聲器的集成。

主動(dòng)與被動(dòng)
傳統(tǒng)揚(yáng)聲器是被動(dòng)式的,也就是說它們?cè)谙潴w中內(nèi)置了電氣分頻器,將功率放大器的信號(hào)分配到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元。有源揚(yáng)聲器接收來自前置放大器的線路電平信號(hào),并通過電子方式分配,然后由功率放大器放大。這些功放通常內(nèi)置在揚(yáng)聲器中,但并非總是如此。主動(dòng)式處理得當(dāng)時(shí)能帶來顯著更好的音質(zhì),但在國(guó)內(nèi)高保真音響中流行較慢,因?yàn)橹圃焐毯徒?jīng)銷商都更傾向于銷售傳統(tǒng)音箱和功放。不過,專業(yè)音響中主動(dòng)作是正常的——部分原因是它們更容易在特定環(huán)境中調(diào)諧——當(dāng)然,低音炮也是如此。一些揚(yáng)聲器制造商,如ATC,提供有源和無源兩種版本的產(chǎn)品。和高保真音樂的所有事情一樣,雖然共識(shí)是主動(dòng)作優(yōu)于被動(dòng),但一些設(shè)計(jì)師,如Vivid Audio的Laurence Dickie,認(rèn)為被動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元更容易集成——即使是在他那張宏大的Moya M1中也是如此。

動(dòng)態(tài)
揚(yáng)聲器的工作原理毫無神秘之處——低壓交流電信號(hào)被輸入,通過壓縮和稀釋將信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理空氣流動(dòng)。挑戰(zhàn)在于如何最好地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),而迄今為止最受歡迎的方法是使用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)單元,安裝在類似箱體的箱體中。這些電臺(tái)使用所謂的“音圈”,連接在永久磁鐵和錐體上,錐體通過放大器的電流驅(qū)動(dòng)空氣。也稱為移動(dòng)線圈單元,生產(chǎn)成本相對(duì)低,且可以較容易地針對(duì)低音或中頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。如果設(shè)計(jì)得當(dāng),它們可以非常出色,并能帶來大量空氣的轉(zhuǎn)移,這也解釋了它們的普遍性。正如Wharfedale的Gilbert Briggs在1948年所說:“很明顯,移動(dòng)線圈系統(tǒng)沒有真正的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。”

靜電
作為移動(dòng)線圈揚(yáng)聲器最受歡迎的替代方案,靜電揚(yáng)聲器是大型、細(xì)長(zhǎng)的框架,內(nèi)含電靜電換能面板,并通過螺栓固定。后者是膠片在子幀上拉伸,就像鼓皮被底盤拉緊一樣。這些音樂隨著音樂節(jié)奏激動(dòng),推動(dòng)空氣流動(dòng)。靜電器需要非常高的電壓才能工作,這也是為什么它們需要接入交流市電。如果做得好,它們可以比傳統(tǒng)力度型更細(xì)膩、更順滑——擁有更好的定位和非常緊繃、清晰的低音。然而它們制造成本高且安裝要求較為挑剔——通常需要較大的空間才能發(fā)揮最佳效果,因?yàn)樗鼈兪菐в?字形響應(yīng)模式的偶極子設(shè)計(jì),有點(diǎn)像帶狀麥克風(fēng)。它們動(dòng)力控有限,低音也難以輸出強(qiáng)勁的低音。這也是為什么一些公司——比如MartinLogan——生產(chǎn)出令人印象深刻的靜電/動(dòng)態(tài)混合音箱,配備大型靜電面板處理高頻和中頻,傳統(tǒng)12英寸單元負(fù)責(zé)低頻。

絲帶
這種揚(yáng)聲器在某些方面類似于靜電揚(yáng)聲器,但使用多個(gè)帶狀換能器來推動(dòng)空氣,而不是帶電的塑料薄膜面板。帶狀驅(qū)動(dòng)器是超輕質(zhì)金屬薄膜,通過強(qiáng)力永磁體激發(fā)以轉(zhuǎn)移空氣。由于單個(gè)帶狀物無法推動(dòng)大量空氣,因此需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元——和/或額外的動(dòng)態(tài)低音單元,后者更適合輸送大量空氣。這也是為什么大多數(shù)帶狀揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)都是混合型,盡管像Magnepan和Apogee Acoustics這樣的純排狀揚(yáng)聲器也有生產(chǎn)。純帶狀揚(yáng)聲器稀有且昂貴,不適合高音量或低頻重現(xiàn),但在較小的聆聽空間中能提供極佳的聲音。配備帶狀高音單元和傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)單元的混合動(dòng)力車可以有效,而且更實(shí)用且價(jià)格實(shí)惠——正如QUAD的Revela 1所示。

平衡模式散熱器
BMR發(fā)明于90年代,起初流行起來較慢,但現(xiàn)在越來越普遍。它們使用特殊的振膜,通過磁性“激勵(lì)器”來產(chǎn)生聲音。它們尺寸相對(duì)較小,針對(duì)高頻/中頻或全頻性能進(jìn)行了優(yōu)化。它們最受空間限制的應(yīng)用中,也被集成到全尺寸高保真音箱中。作為一項(xiàng)小眾技術(shù),BMR無法匹配動(dòng)圈單元的低音,因此常見于小型消費(fèi)音響產(chǎn)品或混合設(shè)計(jì)中的中頻和/或高頻單元,如劍橋音響的Aeromax 6。當(dāng)實(shí)現(xiàn)得當(dāng)時(shí),它們能發(fā)出快速、寬廣且細(xì)膩的聲音,幾乎沒有動(dòng)圈單元那種色彩斑斕。它們聽起來相當(dāng)像靜電噪音。

壓縮

最早的驅(qū)動(dòng)單元類型,直到1960年代仍然流行,許多發(fā)燒友仍然喜歡將壓縮元件與號(hào)角波導(dǎo)結(jié)合——尤其是在高端市場(chǎng)。一個(gè)小型壓縮單元通過一個(gè)喇叭號(hào)將聲音直接輻射到開放空氣中,號(hào)角起到一種“聲學(xué)變壓器”的作用。實(shí)際上,它將驅(qū)動(dòng)單元致密的振膜材料與密度較低的大氣空氣阻抗匹配,從而放大信號(hào)。這種配置通常比其他驅(qū)動(dòng)類型高效得多,這也是它們最初在體育場(chǎng)和電影院等公共廣播應(yīng)用中廣泛應(yīng)用的原因。缺點(diǎn)是頻率響應(yīng)不平穩(wěn),可能比標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)圈單元更不平滑和均勻。

箱體材料

所有動(dòng)圈揚(yáng)聲器都需要箱式箱體,以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的聲壓水平、低頻延伸和/或效率。測(cè)試櫥柜的表現(xiàn)很容易——只需用指關(guān)節(jié)敲敲它。如果它發(fā)出的聲音較亮,和/或需要時(shí)間衰減,那么它就是次優(yōu);理想情況下,你應(yīng)該聽到一種沉悶、輕微的“砰”聲,然后迅速減弱。結(jié)果因測(cè)試的音箱而異,但箱體的“安靜”程度很大程度上取決于所用材料的類型。像塑料或MDF這樣的廉價(jià)材料自然共振,而更昂貴的材料,如木材或高級(jí)復(fù)合材料,則聲音更小,因此對(duì)揚(yáng)聲器最終聲音的貢獻(xiàn)較小。以下是櫥柜材料的主要類型......

塑料

任何帶有塑料箱體的揚(yáng)聲器,都不應(yīng)被視為嚴(yán)肅的高保真。很可能它設(shè)計(jì)預(yù)算非常低,可能只是一個(gè)基礎(chǔ)的消費(fèi)級(jí)音頻產(chǎn)品。這是因?yàn)樗芰夏>吆茈y像木柜那樣的強(qiáng)度和剛性中獲得。聲音可能會(huì)很模糊、鼻音重且硬。一般來說,除非預(yù)算非常有限,否則最好放棄帶塑料箱體的音箱。

MDF
中密度纖維板是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)型高保真揚(yáng)聲器的標(biāo)配,甚至一些中價(jià)位揚(yáng)聲器。MDF是一種廉價(jià)材料,用于廉價(jià)家具,基本上是由硬木或軟木殘?jiān)M成的復(fù)合材料,由樹脂或蠟結(jié)合劑粘合在一起。當(dāng)用于音箱柜時(shí),它會(huì)有一種特定的聲音,中頻可能會(huì)表現(xiàn)為“尖叫”聲,和/或低頻時(shí)聽起來渾濁——這是箱體在某些頻率下“響鈴”的結(jié)果。MDF相對(duì)缺乏剛性,使其成為一個(gè)不完美的櫥柜解決方案,但仔細(xì)的內(nèi)部阻尼確實(shí)有助于限制這種情況。它主要出于成本考慮,因?yàn)橄啾日婺緳还窨梢怨?jié)省大量費(fèi)用。

木材
木材是一種多功能的原材料,種類繁多,重量、密度等多種,廣泛應(yīng)用于從船舶、建筑物到飛機(jī)和家具的各種領(lǐng)域。采用真木箱體的揚(yáng)聲器——例如硬化的樺木膠合板——通常比中密度纖維板更硬且共振更小。這就是為什么大多數(shù)高端音箱在箱體和內(nèi)部支撐上都使用某種實(shí)木。設(shè)計(jì)師們對(duì)櫥柜壁的最佳厚度有自己的看法——一些英國(guó)品牌如Harbeth使用薄而硬的木質(zhì)箱體,而另一些則注重厚度和質(zhì)量。例如,B&W的高端800系列采用厚重多層木質(zhì)箱體,而其入門級(jí)600系列則使用MDF。任何帶木質(zhì)箱體的揚(yáng)聲器通常也會(huì)采用真正的木質(zhì)貼面,這對(duì)音質(zhì)影響不大。

復(fù)合材料

除了簡(jiǎn)單的中密度纖維板和木材外,還有許多其他方法可以打造安靜的櫥柜。多年來,許多制造商嘗試了各種復(fù)合材料,其中一些取得了巨大成功。例如,Vivid Audio使用玻璃增強(qiáng)的輕木芯夾層復(fù)合材料,這使得使用比傳統(tǒng)盒子更為奇特的形狀,從而減少內(nèi)部共振或“駐波”。其他公司使用混凝土或混凝土與樹脂混合材料,另一些則使用變體的玻璃纖維;高端揚(yáng)聲器市場(chǎng)有多種不同的方法。其中最昂貴的解決方案之一是碳纖維,正如Wilson Benesch所使用的,它能提供極其安靜、精準(zhǔn)且中性的聲音。

金屬
隨著揚(yáng)聲器制造商在七十年代末努力制造更好的箱體,一些廠商開始使用鋁材,尤其是在較小的揚(yáng)聲器上。這種金屬相對(duì)輕巧但堅(jiān)硬,因此在航空航天領(lǐng)域很受歡迎——但比木材共振更大,因此需要仔細(xì)的內(nèi)部阻尼。盡管如此,它依然非常受歡迎,尤其是在專業(yè)音頻應(yīng)用和近場(chǎng)高保真領(lǐng)域。例如,歷史上最暢銷的小型音箱之一是全鋁制的Realistic Minimus 7,該型號(hào)在1980年代大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是鋁需要小心阻尼,而且作成本不低。如今,像YG Acoustics和Magico這樣的高端品牌成為金屬箱體技術(shù)的積極倡導(dǎo)者。

箱體裝載
當(dāng)然,并非所有揚(yáng)聲器都有音箱。像QUAD的ESL-57這樣的靜電器基本上是裝有前后發(fā)聲的換能面板的框架。但傳統(tǒng)揚(yáng)聲器配備動(dòng)態(tài)單元需要方形箱體,以確保聲音正確向前輻射,同時(shí)以相位相反的幅度管理驅(qū)動(dòng)單元的后方能量。成功的音箱箱體減少了抵消,并在盡可能寬的帶寬下提供最相干的波前。箱體負(fù)載通常對(duì)揚(yáng)聲器低音表現(xiàn)影響最大,隨著頻率降低,低音變得越來越全向。這直接影響揚(yáng)聲器在靈敏度和阻抗方面對(duì)放大器的“工作負(fù)載”。揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)師有多種選擇,各有優(yōu)缺點(diǎn)。以下是最常見的......

低頻反射
這種箱體加載方法在箱體上開了一個(gè)孔徑,稱為低頻反射端口。這通常與一根短管相連,長(zhǎng)度和直徑指定,以實(shí)現(xiàn)特定的調(diào)諧頻率。它讓揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)單元在箱體內(nèi)流動(dòng)的空氣以受控的方式排出到房間里。這意味著任何特定尺寸的揚(yáng)聲器都能比封閉的箱體(或無限擋板)揚(yáng)聲器更容易在房間內(nèi)移動(dòng)空氣。這反過來又能帶來更好的靈敏度和/或更延伸的低音。缺點(diǎn)是這個(gè)接口可能會(huì)帶來問題,導(dǎo)致空氣從揚(yáng)聲器中發(fā)出“噗噗”聲。如果實(shí)現(xiàn)不當(dāng),它也會(huì)減慢低音。低音反射設(shè)計(jì)通常在狹窄頻段內(nèi)非常高效,是目前最常見的高保真音箱類型。

閉合擋板
這種揚(yáng)聲器也被稱為“密封箱”、“氣彈簧”或“聲學(xué)懸掛”,不會(huì)通過接口“呼氣”到室內(nèi)。相反,箱體被仔細(xì)密封,理論上產(chǎn)生的所有能量都進(jìn)入了前向輻射的驅(qū)動(dòng)單元。該系統(tǒng)也稱為“無限擋板”,但技術(shù)上,后者是指“箱體”即房間本身,驅(qū)動(dòng)員的后方能量會(huì)進(jìn)入完全不同的房間。在封閉擋板負(fù)載下,存在壓縮效果,這意味著同一箱體尺寸和單元的揚(yáng)聲器靈敏度會(huì)低于低音反射端口版本,或者低音延伸較差——因此需要更強(qiáng)的放大器。優(yōu)點(diǎn)是反射端口的所有問題都被繞過了,使得低音更緊實(shí)、更穩(wěn)重、更受控。這種方法由聲學(xué)研究在20世紀(jì)60至70年代推廣,至今仍常見于錄音室監(jiān)聽揚(yáng)聲器中。

傳輸線
你可以稱之為“思考者的貝斯端口”!它基本上是箱體內(nèi)一個(gè)長(zhǎng)而復(fù)雜的腔室,允許揚(yáng)聲器內(nèi)部的空氣流入外部空氣,但管理非常謹(jǐn)慎。可以調(diào)諧腔室,使得低音單元對(duì)高頻頻率的影響比低頻反射端口小。這通常能帶來更干凈、更延展的低低音,因?yàn)橄辔粏栴}的解決也更好。TL的缺點(diǎn)是它們可能耗電較大,比低音反射設(shè)計(jì)更難正確駕駛。

號(hào)角
這種曾經(jīng)流行的櫥柜裝載技術(shù)最近有所復(fù)興。采用喇叭形結(jié)構(gòu)以提高效率,并通過更有效地將驅(qū)動(dòng)單元與空氣耦合,引導(dǎo)其發(fā)出的聲音。號(hào)角實(shí)際上是一個(gè)波導(dǎo),充當(dāng)聲學(xué)變壓器,將驅(qū)動(dòng)單元的高阻抗與周圍空氣的低阻抗匹配。這提高了聲壓水平,使駕駛員的能量能夠轉(zhuǎn)化為可聽見的聲音,而不是以熱量形式散失。號(hào)角的形狀通常從狹窄的喉部向?qū)挼目诓繑U(kuò)展,其輪廓精確控制聲波的擴(kuò)散。它提升了揚(yáng)聲器將聲音投射到更遠(yuǎn)距離或特定區(qū)域的能力,這也是為什么它被用于公共廣播系統(tǒng)。喇叭通常安裝在揚(yáng)聲器的前擋板上,但后喇叭加載在單驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中已變得流行。

輔助低音輻射器
通常稱為被動(dòng)散熱器,它基本上是一個(gè)帶有錐形但沒有電機(jī)或音圈的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)單元。ABR用于增強(qiáng)低頻聲音,它通過響應(yīng)由低音單元引起的氣壓變化移動(dòng),推動(dòng)密封箱體周圍的額外空氣,通常調(diào)諧為在密封箱內(nèi)特定頻率共振,類似于鼓皮振動(dòng)以放大節(jié)拍。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比額外的主動(dòng)低音單元更便宜,但通常比低頻反射端口設(shè)計(jì)更受控。它在1970年代中期由Celestion的Ditton 15推廣,后來逐漸失寵——但現(xiàn)在又重新流行起來。

對(duì)置等壓
這種“等壓”揚(yáng)聲器加載系統(tǒng)將兩個(gè)相同的單元一對(duì)一對(duì),一后一對(duì),協(xié)同工作,在更小的箱體中產(chǎn)生低音。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器同步移動(dòng),由相同信號(hào)驅(qū)動(dòng),但內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)器的輸出隱藏在盒子內(nèi)。這種設(shè)置保持了兩者之間的氣壓恒定,實(shí)際上將深沉低音所需的箱體尺寸減半。外側(cè)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出聲音,內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)t增強(qiáng)聲音,提供強(qiáng)勁的低頻且失真較少。它在目標(biāo)上非常有效,但缺點(diǎn)是它是一個(gè)昂貴且復(fù)雜的系統(tǒng),實(shí)施起來不容易——因此相對(duì)稀有。它還需要一個(gè)強(qiáng)勁的放大器,能夠舒適地驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載。Linn以其七十年代末大型Isobarik落地設(shè)計(jì)推廣了這一方法,最近NEAT在Ministra等緊湊型立式機(jī)上取得了優(yōu)異成果。

規(guī)格
人類已經(jīng)擁有最好的揚(yáng)聲器聲音指南,也就是我們的耳朵。但測(cè)量性能可以提供有用的額外信息,尤其是在放大器匹配方面。所以理解如何閱讀規(guī)格書很重要,同時(shí)要帶著一點(diǎn)保留態(tài)度——它們并不總是能講述全部故事......

功率動(dòng)力處理

以瓦特(W)為單位,這一數(shù)字被制造商廣泛引用,但并非絕對(duì)關(guān)鍵。一個(gè)額定最大輸入功率為100W的揚(yáng)聲器,如果你用130W放大器配合,不太可能自毀——除非你一直開滿音量播放低頻音樂。更重要的是最小輸入功率。例如,如果50W被標(biāo)注為最低功放,那么25W設(shè)計(jì)在正常聽音量下會(huì)非常費(fèi)力,甚至可能失真。通常是失真(也稱為“削波”)導(dǎo)致?lián)P聲器驅(qū)動(dòng)器損壞,因此必須避免。

阻抗
動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)單元的阻抗(以歐姆為單位)會(huì)隨其重復(fù)頻率變化,因此阻抗永遠(yuǎn)不會(huì)固定。這也是制造商經(jīng)常引用“標(biāo)稱阻抗”數(shù)值,顯示揚(yáng)聲器播放音樂時(shí)的一般工作范圍。現(xiàn)代揚(yáng)聲器的平均阻抗在6到8歐姆之間,這與當(dāng)今固態(tài)功率放大器的匹配,后者經(jīng)過優(yōu)化以適應(yīng)這些負(fù)載。然而,有些揚(yáng)聲器在被要求重現(xiàn)低音時(shí),電壓可以大幅降低,有時(shí)甚至低到2.5歐姆。這些通常是使用無限擋板負(fù)載的較小設(shè)計(jì),但并非總是如此。因此,使用功率足夠且能穩(wěn)定承受低負(fù)載的放大器,尤其是像這樣的揚(yáng)聲器。

靈敏度
以分貝(dB,通常為1W,1米波段)測(cè)量,揚(yáng)聲器的靈敏度與其功率承受或標(biāo)稱阻抗同樣重要。這個(gè)數(shù)字告訴你揚(yáng)聲器在一定功率下能發(fā)出多大聲。平均值約為88dB,但對(duì)于較小的立置揚(yáng)聲器通常低3dB,而對(duì)于大型箱體的揚(yáng)聲器則可能更高。極端情況下,小型無限擋板迷你監(jiān)聽音箱低至82dB/1W/1m,大型號(hào)角揚(yáng)聲器如Klipsch La Scala AL5可高達(dá)105dB。一般來說,封閉箱負(fù)載要么降低揚(yáng)聲器靈敏度,要么降低其標(biāo)稱阻抗,或者兩者兼有——因此推薦使用功率更高的放大器。相反,你應(yīng)該盡量把低功放和高靈敏度的揚(yáng)聲器匹配。

頻率響應(yīng)
揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)以赫茲(Hz)為單位,也稱為每秒循環(huán)數(shù)(cps),能告訴你它的頻率會(huì)降到多低和多高。20Hz到20kHz傳統(tǒng)上被認(rèn)為是人類聽覺的下極限和上極限,盡管實(shí)際上在這些頻率極端處的信息很少。實(shí)際上,揚(yáng)聲器從低音到高音的順滑度更為重要,應(yīng)避免有峰值和低谷的設(shè)計(jì),因?yàn)樗鼈儠?huì)突出或遮蔽某些樂器或音域。中頻(“存在”)區(qū)域是人耳最敏感的地方,因?yàn)槟鞘俏覀兟曇舻囊粲。所以頻率響應(yīng)有限的揚(yáng)聲器——比如60Hz到15kHz——如果在這些點(diǎn)之間測(cè)量平滑,仍然可以很好地聽音。

聲壓級(jí)
揚(yáng)聲器能發(fā)出的最大音量以分貝為單位。高端揚(yáng)聲器的聲壓通常在120dB左右,較低級(jí)的則接近105dB,這完全取決于單元類型和箱體負(fù)載——號(hào)角揚(yáng)聲器在這方面表現(xiàn)不錯(cuò)。對(duì)于大多數(shù)國(guó)內(nèi)高保真聽眾來說,SPL可能有些學(xué)術(shù)化,除非他們是聾人和/或喜歡非常吵鬧的派對(duì),否則很難達(dá)到揚(yáng)聲器的最大聲壓。大多數(shù)音樂聆聽的頻率大約在95dB或更低,因此揚(yáng)聲器的最大聲壓對(duì)大多數(shù)聽眾來說并不是關(guān)鍵考慮因素。

總結(jié)
什么才算是一個(gè)偉大的揚(yáng)聲器?這是個(gè)容易問的問題,但回答起來卻難得多!第一反應(yīng)必須是:“對(duì)誰(shuí)來說很棒?”在設(shè)計(jì)階段,揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)師需要明確為誰(shuí)打造,聽音室有多大,喜歡什么音樂,可能使用的放大器,最重要的是預(yù)算。當(dāng)以上所有內(nèi)容都清楚時(shí),就是要運(yùn)用設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)師必須在物理規(guī)律內(nèi)完成工作。需要一個(gè)剛性箱體來容納驅(qū)動(dòng)單元,且盡可能不產(chǎn)生共振。應(yīng)選擇高質(zhì)量、帶有輕振膜的驅(qū)動(dòng)單元,以實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和低失真。而且這些面料必須用高質(zhì)量的分界線編織在一起。從現(xiàn)在開始,細(xì)節(jié)決定成敗。關(guān)鍵是用實(shí)用的方案和合理的價(jià)格,獲得優(yōu)質(zhì)的音色。這就是為什么在購(gòu)買時(shí),親耳試音箱是無可替代的,因?yàn)樯婕暗淖兞刻嗔。祝你找工作順利?/p>

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