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[教程资料] 音箱的入门必备基础知识

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发表于 2014-8-15 08:40:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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   我们在组装电脑的时候需要选购音箱,虽然现在有耳麦代替音箱,但耳朵太受罪,大部分用户都还会为自己电脑选配一款适合的音箱,或者一些电脑新手对音箱一点也不了解,那么我们就要来扫一下盲了。

    音箱基础知识

    音箱由哪几部分组成?

    市面上的音箱形形色色,但无论哪一种,都是由喇叭单元(术语叫扬声器单元)和箱体这两大最基本的部分组成,另外,绝大多数音箱至少使用了两只或两只以上的喇叭单元实行所谓的多路分音重放,所以分频器也是必不可少的一个组成部分。当然,音箱内还可能有吸音棉、倒相管、折叠的“迷宫管道”、加强筋/加强隔板等别的部件,但这些部件并非任何一只音箱都必不可少,音箱最基本的组成元素只有三部分:喇叭单元、箱体和分频器。    为什么有些音箱用两只喇叭单元,而有的要用三只,还有用四只、五只的,用一只行吗?
    喇叭单元起电-声能量变换的作用,将功放送来的电信号转换为声音输出,是音箱最关键的部分,音箱的性能指标和音质表现,极大程度上取决于喇叭单元的性能,因此,制造好音箱的先决条件是选用性能优异的喇叭单元。
    对喇叭单元的性能要求概括起来主要有承载功率大,失真低、频响宽、瞬态响应好、灵敏度高 几个方面,但要在20Hz-20kHz这么宽的全频带范围内同时很好兼顾失真、瞬态、功率等性能却非常困难,正如道路警察,如果管得太宽肯定会顾此失彼, 而各管一段就容易得多,喇叭单元也是这个道理,最有效地解决方案就是分频段重放。为此喇叭厂生产了不同类型的单元,有的只负责播放低音,称为低音单元,播放中音的叫中音单元,高音单元只负责播放高音,这样便可采取针对性的设计,将每种单元的性能都做得比较好。
    所以,尽管可以采用一只全频带喇叭来设计音箱,不过出于上述考虑,用多个单元的组合来覆盖整个音频频段的设计方式还是占了绝大多数。具体用几只单元,取决于音频范围的频率划分方式,如果是简单地分成高音和低音(或中低)两段的二分频音箱,选用一高一低(或中低)两只喇叭就够了;如果是分高、中、 低三段的三分频音箱,那么最少也得用三只单元,现在两只低音单元并联工作的设计方式也很流行,这样总的单元数便可能达到四只;有些大型音箱的频段划分得更细,如果再采用单元并联工作的设计,总的喇叭单元数就会更多。在音箱的资料或说明书上通常有“X路X单元”这样的文字,就是对音箱的分频路数和所用单元总 数的具体说明,例如“三路四单元”,表示这是三分频设计的音箱,总共用了四只喇叭单元,其余依此类推。

    音箱的主要性能指标有哪些?

    客观衡量音箱性能的技术指标有很多,我们在产品目录或音箱的说明书上经常看到的有:频率响应、阻抗、灵敏度、最大承载功率以及最大输出声压级。
    频率响应表示音箱输出声压级随频率变化的关系,如果画成图,就是一条以频率为横坐标、以输出声压(或者声压的分贝数)为纵坐标的函数曲线。这条曲线在中频段的总体趋势是水平的,当然中间可能有很多因为系统不够完美造成的小波动。在低频端和高频端,曲线出现下跌的趋势,音箱的输出会减少,通常把低频端和高频端的输出相对于中间水平段下跌3dB的那两点成为低频截止点和高频截止点,这两点之间的频带就是该音箱的频响范围。 (某些音箱只标示频率响应20Hz~22KHz,没标示波动高低多少db,纯粹是骗小白,一点意义都没有,5吋低音喇叭对20Hz~50Hz的音频信号会有反应会动,但听不到声音,基本上只能听到60Hz以上的声音。)
    显然,频响范围越宽越好,这样就能还原音乐信号更宽广的音域。对于目前的音箱来说,高频端不是问题,早已达到音频的上限20kHz,有的产品还远远超出,困难在于低频端,一般书架箱 能达到50-60Hz左右、落地箱达到30-40Hz左右就不错了。另外,频响范围内的曲线越平坦、波动越小越好,这表示该音箱对频带内的所有频率信号都 能一视同仁地重现,不会出现平衡度的扭曲。 (用5吋低音喇叭的音箱,低频-3db能做60Hz就不错了,50Hz还能做到-3db以内的极少,低频端做不下去就虚标和拿超高音来说事的,都是忽悠。)
    最大承载功率是音箱的安全指标,表示该音箱能够长期承受的输入功率大小,低于此值的输入显然是安全的,如果长时间都超过这个极限,就容易使音圈 过热烧毁。最大承载功率这一指标为我们安全使用音箱提供了参考,但也应该注意到“长时间”这个前提,短时间超过最大承载功率是允许的,例如音乐信号中有许多短暂的峰值,其功率强度超过平均功率的数倍甚至数十倍,但持续时间都非常短暂,也就是转瞬即逝,播放这样的信号,只要平均功率不超过音箱的最大承载值,则完全没有问题。
    最大输出声压级表示在失真不超过某一标准的情况下音箱最大的输出能力,通俗的说法就是这只音箱最大能够放多响。通常,家用音箱的最大输出声压级在100dB~110dB左右,少数高输出音箱可达120dB左右。显然最大输出声压级越高越好,如果这一指标过低,就容易出现动态压缩。

    评价音箱好坏的标准是什么?

    一款真正优秀的音箱,应该同时兼具优秀的客观性能指标和良好的主观聆听评价。优秀的性能指标包括宽阔而平坦的频率响应、很少的失真、快速的瞬态反应、高声压输出能力、高功率承载能力、合适的阻抗特性以及合理的灵敏度。而什么是良好的主观聆听评价,则是一门“艺术”了,每个人的标准不尽相同。
    理论上讲,既然音箱是还音系统的一个环节(而且是对还音质量影响最明显的最终环节),那么就应该绝对忠实地还原,音箱本身不带任何个性,不能对原音乐信号进行任何扭曲或修饰美化,如果达到或接近这样的标准,就是一款好音箱,这就是所谓“唯真派”的观点。然而也有人认为,既然音箱是用来再生音乐的,那么声音好不好听就是检验音箱好坏的标准,这就是所谓“唯美派”的观点。
    “唯美派”容许音箱对音乐信号进行合理的修饰润色,也不太在乎技术指标是否完美,只要放出来的 声音“好听”就行了。“唯美派”的观点更适合我们这些把听音乐作为娱乐的爱好者,不过,对于什么叫“好听”并无统一标准,而且不顾性能盲目追求好听或者个性很容易陷入误区。因此客观地讲,即使“唯美派”认可的好音箱,也应该建立在保证基本性能指标的前提下。

    什么是同轴音箱?

    一般的音箱,高音单元和低音单元由于平面地排列在音箱的面板上,所以它们的发声中心不可能重合为一个点,这样,高音和低音到达聆听者的距离就有差异,这种差异会导致相位偏差从而影响声像的正确还原。同轴音箱用的是同轴单元,这种单元实际上是高音单元和低音单元的组合体,高音巧妙地放置在低音振膜的中心处,因此能保证高、低音的声学中心是同一个点,从而解决了相位偏差的问题。 (“高级”音箱采用同轴单元+超高音结构,恰恰就是把同轴单元这点优势抛到了九霄云外,纯属舍本逐末的山寨作风。)
    最著名的两种商品化同轴音箱都是英国的产品,一个是使用“郁金香”同轴单元的Tannoy(天朗),另一个是使用Uni-Q同轴单元的KEF。

    音箱的组成、性能参数、术语

    1、扬声器

  扬声器有多种分类式:按其换能方式可分为电动式、电磁式、压电式、数字式等多种;按振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒、同轴等多种;按振膜开头可分为锥盆式、球顶式、平板式、带式等多种;按重放频可分为高频、中频、低频和全频带扬声器;按磁路形式可分为外磁式、内磁式、双磁路式和屏蔽式等多种;按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕硼磁体、铝镍钴磁体扬声器;按振膜材料可分纸质和非纸盆扬声器等。
  A、电动式扬声器应用最广,它利用音圈与恒定磁场之间的相互作用力使振膜振动而发声。电动式的低音扬声器以锥盆式居多,中音扬声器多为锥盆式或球顶式,高音扬声器则以球顶式和带式、号筒式为常用。
  B、锥盆式扬声器的结构简单,能量转换效率较高。它使用的振膜材料以纸浆材料为主,或掺入羊毛、蚕丝、碳纤维等材料,以增加其刚性、内阻尼及防水等性能。新一代电动式锥盆扬声器使用了非纸质振膜材料,如聚丙烯、云母碳化聚丙烯、碳纤维纺织、防弹布、硬质铝箔、CD波纹、玻璃纤维等复合材料,性能进步提高。
  C、球顶式扬声器有软球顶和硬球顶之分。软球项扬声器的振膜彩蚕丝、丝绢、浸渍酚醛树脂的棉布、化纤及复合材料,其特点是重放音质柔美;硬球顶扬声器的振膜彩铝合金、钛合金及铍合金等材料,其特点是重放音质清脆。
  D、号筒式扬声器的辐射方式与锥盆式扬声器不同,这是在振膜振动后,声音经过号筒再扩散出去。其特点是电声转换及辐射效率较高、距离远、失真小,但重放频带及指向性较窄。
  E、带式扬声器的音圈直接制作在整个振膜(铝合金聚酰亚胺薄膜等)上,音圈与振膜间直接耦合。音圈生产的交变磁场与恒磁场相互作用,使带式振膜振动而辐射出声波。其特点是响应速度快、失真小,重放音质细腻、层次感好。

  2、箱体

  箱体用来消除扬声器单元的声短路,抑制其声共振,拓宽其频响范围,减少失真。音箱的箱体外形结构有书架式和落地式之分,还有立式和卧式之分。箱体内部结构又有密闭式、倒相式、带通式、空纸盆式、迷宫式、对称驱动式和号筒式等多种形式,使用最多的是密闭式、倒相式和带通式。
  落地音箱属大型音箱,箱体高度在750MM以上,书架音箱的箱体高度在750MM以下,450MM~750MM之间的为中型书架音箱,450MM以下的为小型书架音箱。
  家庭影院系统的前置主音箱为立式音箱,有使用书架式的,也有使用落地式的,这要根据视听室面积大小、功放功率大小及个人爱好而定。通常,对于视听室在15平方米以下的,宜选用中型书架音箱;低于10平方米的应选用小型书架箱;大于15平方米的房间,可选用中型书架音箱或落地箱。前置主音箱、中置音箱和环绕音箱均以倒相式设计居多,其次是密闭工和1/4波长加载式、迷宫式等。超重低音音箱以带通式和双腔双开口式居多,其次是倒相式、密闭式。

  3、分频器

  分频器有功率分频和电子分频器之分,主要作用均是频带分割、幅频特性与相频特性校正、阻抗补偿与衰减等作用。
  功率分频器也称无源式后级分频器,是在功率功放之后进行分频的。它主要由电感、电阻、电容等无源组件组成滤波器网络,把各频段的音频信号分别送到相应频段的扬声器中去重放。其特点是制作成本低,结构简单,适合业余制作,但插入损耗大、效率低、瞬态特性较差。
  电子分频器也称有源式前级分频器,是由各种阻容组件与晶体管或集成电路等有源器件组成,它昌置于前置放大器和功率放大器信号线路中的一种模拟电子滤波器,能把前置放大器输出的音频信号分成不同频段后,再送入功率放大器进行放大处理。其特点是各频段频谱平衡,相互干扰小,输出动态范围大,本身有一定的放大能力,插入损耗小。但电路构成要相对复杂一些。
  分频器按分频频段可分二分频、三分频和四分频。二分频是将音频信号的整个频带划分为高频和低频两个频段;三分频是将整个频带划分成高频、中频和低频三个频段;四分频将三分频多划分出一个超低频段。
  分频点与分频斜率是直接影响分频品质分频频率。
  分频点是指两个相邻扬声器(如二分频中的高音与低音,三分频中的高音与中音,中音与低音)的频响曲线在某一频率上的相交点,通常为两个扬声器***率输出的一半处(即-3dB点)的频率,要根据音箱和每个扬声器的频率特性和失真度等参数决定。通常二分频分频器的分频点取1KHZ~3KHZ之间,三分频取250HZ~1KHZ和5KHZ两个分频点。
  分频斜率(也称滤波器的衰减斜率)用来反映分频点以下频响曲线的下降斜率,用分贝/倍频程(dB/oct)来表示。它有一阶(6 dB/oct)、二阶(12 dB/oct)、三阶(18 dB/oct)和四阶(24 dB/oct)之分,阶数越高,分频点后的频率曲线斜率就越大。较常用的是二阶分频斜率。高阶分频器可增加斜率,但相移位大;低阶分频吕能产生较平缓的斜率和很好的瞬态响应,但幅频特性较差。决定高、低音滤波的阶数主要应考虑到扬声器本身在分频点处相位的良好衔接问题。

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发表于 2014-8-15 19:01:25 | 显示全部楼层
这个太抽象了搞不懂
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