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涨知识 | HiFi音箱的基础知识

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随着生活水平的提高,Hi-Fi产品越来越多的走入人们的生活,人们愿意花费更多时间与金钱来提升听觉上的享受。许多人会有这样的疑问:为什么HiFi昂贵那么多?同样是声音从扬声器中放出来,为什么HiFi音响的声音就是不一样?其实玩音响远不是看上去这么简单,一些最基本的参数名词、发声单元和音响的种类就已经让人目不暇接。先了解HiFi音箱的基础知识,在这些知识的引领下就能大概知道为什么HiFi音响会如此与众不同,让发烧友欲罢不能。

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一、参数名词

音响中经常看到的一些参数,包括声音的频率范围、功率、阻抗、灵敏度等等,它们具体是什么意思呢?

首先是频率范围,它是指最低有效放声频率至最高有效放声频率之间的范围。我们知道人耳最理想的可听频率范围为20HZ~20000HZ。音箱为了达到这一目标,就必须考虑经受大振幅的结构和降低失真,一般还需增大音箱的容积。

其次就是音箱的频率响应,它是指将一个恒定电压输出的音频信号与音箱系统相连接,当改变音频信号的频率时,音箱产生的声压随频率的变化而增高或衰减和相位滞后随频率而变的现象,这种声压和相位与频率的相应变化关系称为频率响应。变化量用分贝(dB)来表示。这项指标是考核音箱品质优劣的一个重要指标,该分贝值越小,说明音箱的频率响应曲线越平坦,失真越小。

说到失真,一般会有三种,分别是谐波失真、互调失真和瞬态失真。谐波失真,是指在重放声中增加了原信号中没有的高次谐波成分。

互调失真是扬声器在重放声源的过程中,由于磁隙的磁场不均匀性及支撑系统的非线性变形因素,会产生一种原信号中没有的新的频率成分,因此当新的频率信号和原频率信号一起加到扬声器上时,又会调制产生另一种新的频率,故在扬声器的放声频率里,除原信号外还出现了两个原信号里没有的新频率,这种失真为互调失真。

音箱系统的瞬态失真,是指扬声器震动系统的质量惯性引起的一种传输波形失真。由于扬声器存在一定的质量惯性,因此纸盆震动跟不上瞬间变化的电信号,使重放声产生传输波形的畸变,导致频谱与音色的改变。这一指标的好坏,在音箱系统和扬声器单元中是极为重要的,直接影响的是音质与音色的还原程度。

还有就是扬声器的阻抗和灵敏度,阻抗是指扬声器输入的信号电压与信号电流的比值。我国国家标准规定的音箱阻抗优选值有4Ω、8Ω、16Ω(国际标准推荐值为8Ω),音箱的标称阻抗与扬声器的标称阻抗有所不同,因为音箱内不止一个扬声器单元,各单元的性质又不尽相同。

音箱的灵敏度是指当给音箱系统中的扬声器输入电功率为1W时,在音箱正面各扬声器单元的几何中心1m距离处,所测得的声压级。在这里需要特别指出的是:灵敏度虽然是音箱的一个指标,但是与音质、音色无关,它只影响音箱的响度,可用增加输入功率来提高音箱的响度。


二、发声单元

介绍完扬声器的一些基本参数后,我们再来了解音箱上各个单元的类别,一般分为高、中、低三个频段。

1. 高频扬声单元

高音单元顾名思义是为了回放高频声音的扬声器单元。其结构形式主要有号角式、锥盆式、球顶式和铝带式等几大类。

号角式高音单元由于指向性强,在号角正面能感受到强大的能量,多用于大功率的扩声。

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锥盆式高音单元由于振膜面积过大、过重,高频特性不如其它类型的高音单元,故而多见于老式音箱上。

球项式高音单元是目前在家用音箱和小型监听音箱中最常用的高音单元。球顶式高音单元从球顶结构上分,可分为正球顶单元和反球顶单元;从球顶材料上分,又分为硬球顶和软球顶两大类。

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硬球顶高音的振膜材料有铝合金、钛合金、镁合金、钛合金复合膜、玻璃膜等数种。硬球顶高音单元所回放的高音,音色明亮,具有金属感,制作优秀的铝合金、钛合金复合膜球顶高音,也能较好地表现古典音乐及人声。

软球顶高音的振膜材料有绢膜、蚕线膜、橡胶膜和防弹布膜等数种。软球顶高音单元重播音乐时的高音灵巧、松弛,具有很好的自然表现力。在表现古典音乐、人声等具有标准听音概念的音乐时,尤为得心应手。

2. 中频扬声单元

中频扬声器的频率响应曲线平坦,有效频响范围大于它在系统中担负的放声频带的宽度,阻抗与灵敏度和低频单元一致即可。中音单元一般有锥盆和球顶两种,其振膜以纸盆和绢膜等软性物质为主,偶尔也有少量的合金球顶振膜。

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3. 低频扬声单元

对于各种不同的音箱,低频扬声器的品质因素也不同。一般来说,低频扬声器的口径、磁体和音圈直径越大,低频重放性能、瞬态特性就越好,灵敏度也就越高。

低音单元的结构形式多为锥盆式,也有少量的为平板式。低音单元的振膜种类繁多,有铝合金振膜、陶瓷振膜、碳纤维振膜、玻璃纤维振膜、丙烯振膜、纸振膜等等。采用铝合金振膜、玻璃纤维振膜的低音单元一般口径比较小,承受功率比较大,而采用强化纸盆、玻璃纤维振膜的低音单元重播音乐时的音色较准确,整体平衡度不错。

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三、音箱的种类

最后来说一下音箱的种类,如今HiFi音箱的外形可以说是五花八门,但比较常见的依然是以长方形为主,其箱体结构主要有密闭箱、反射箱、传输线、无源辐射器、耦合腔等几类。

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密闭式音箱是结构最简单的扬声器系统,是将扬声器单元装在一个全密封箱体内构成。它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射声波完全隔离,使扬声器的最低共振频率上升。密闭式音箱的声色有些深沉,但低音分析力好。

低音反射式音箱也称倒相式音箱。在它的箱体上有一个出声口,开孔位置和形状有许多种。当扬声器向后辐射的声波经导管倒相后,再从出声口辐射到前方,与扬声器前向辐射声波进行同相叠加,它能提供比密闭式更宽的带宽,同时具有更高的灵敏度和较小的失真。这种音箱用较小的箱体就能重放出丰富的低音,是目前应用最为广泛的类型。

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传输线式音箱是以古典电气理论的传输线命名的,在扬声器背后设有用吸声性壁板做成的声导管。理论上它用来衰减由锥盆后面来的声波,防止其反射到开口端而影响低音扬声器的声辐射,但实际上传输线式音箱具有轻度阻尼和调谐作用,增加了扬声器在共振频率附近或以下的声输出。通常这种音箱的声导管大多叠呈迷宫状,所以也称迷宫式或曲径式。

无源式辐射式音箱是低音反射式音箱的分支,又称空纸盆式音箱,它的开孔出声口由一个没有磁路和音圈的空纸盆取代,利用箱体内空气和无源锥盆支撑组件形成谐振,增强低音。这种音箱的主要优点是避免了反射出声孔产生的不稳定的声音,驻波影响小,声音清晰透明。

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耦合腔式音箱是介于密闭式和低音反射式之间的一种箱体结构,它的输出由锥盆一边所驱动的出声孔输出,锥盆另一边则与闭箱耦合。这种音箱的优点是低频时扬声器所推动的空气量大大增加,所以失真减小,承受功率增大。

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不同的箱体都有其声学设计的理念,不同箱体结构的音箱,产生的声音效果也各有特色,适用于不同的场地和个人喜好,没有绝对的孰强孰弱之分。

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以上便是一些关于HiFi音箱的基本知识,这仅仅只是一套HiFi系统中的一部分,除此之外,还有音源、功放、线材等,其中同样有许多值得去研究的学问。

当将这些知识一一了解后,慢慢调校出自己喜欢的声音后,HiFi音乐的魅力也会逐渐显现出来,也就不难理解为何发烧友们痴迷于此。


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