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音箱的結構以及其部件的作用

點(diǎn)擊次數:1081發(fā)布日期:2021-09-01

箱是音頻回放系統中的終端器材,它大致上由喇叭單元、箱體和分頻器所組成。其工作原理將全頻段聲音通過(guò)分頻器將聲音信號分成若干個(gè)頻段,然后,再把這些若干個(gè)頻段分配給相對應的驅動(dòng)單元而發(fā)聲。因此,在單元的工藝、分頻器的調整、箱體的制作以及設計師對聲音的審美能力等多方面的影響下,音箱有著(zhù)不同的聲音表現。而本文將會(huì )音箱的結構以及音箱的各個(gè)部件進(jìn)行介紹,以便對讀者們理解音箱的方方面面起到一定的幫助作用。

音箱的種類(lèi)

對于目前市面上能夠買(mǎi)得到的音箱來(lái)說(shuō),大部分都是由上述的三大部件所組成,這些音箱均需要外置一臺放大器驅動(dòng)才能工作,因此,它們又被稱(chēng)為被動(dòng)式音箱,而被動(dòng)式音箱也是目前市面上最常見(jiàn)且使用率最高的音箱之一。除了被動(dòng)式音箱外,還有一種自身內置電子分頻器和放大器的主動(dòng)式有源音箱,這種音箱的使用相對比較簡(jiǎn)便,消費者只需要從CD機或前置放大器中給予其信號就能工作。所以,主動(dòng)式的音箱現時(shí)被廣泛應用于專(zhuān)業(yè)錄音室和多媒體電腦之中。

此外,對于家庭影院系統來(lái)說(shuō),音箱還有偶極環(huán)繞音箱和超低音音箱這兩種特殊用途的音箱,前者的發(fā)聲方式通常都采用雙面發(fā)聲方式,它主要是通過(guò)反射聲波來(lái)營(yíng)造出環(huán)繞聲效果。超低音音箱則用來(lái)增加低頻能量來(lái)增強震撼的電影音效,同時(shí)又能補償主音箱低頻下限的不足,所以它可以視為音箱中極重要的一部分。

驅動(dòng)單元

驅動(dòng)單元,又稱(chēng)“喇叭單元”。它是音箱里面的重要組成部分之一,主要負責不同頻率的聲音重放。其工作原理是利用電能驅動(dòng)喇叭振膜來(lái)推動(dòng)空氣,從而讓人能聽(tīng)到聲音。而驅動(dòng)單元按照所負責的聲音頻率來(lái)劃分,驅動(dòng)單元大致上可分為高音單元、中音單元以及低音單元三種。究竟為什么要把單元分成高、中、低三種單元來(lái)負責聲音的重放呢?這是因為將聲音分成若干個(gè)頻段并分別由多個(gè)單元負責,令每只單元只負責一部分的聲音信號,能將音箱有效頻率擴寬,同時(shí)又能增大輸出聲壓和減低失真,從而達到高保真的聲音重放。

此外,驅動(dòng)單元按照種類(lèi)劃分還可以分為球頂單元、錐盆單元以及號角單元(以市面上常見(jiàn)的類(lèi)型為舉例)。而接下來(lái)我們將對這幾種喇叭單元進(jìn)行介紹:

1.球頂單元:球頂單元是市面上最常見(jiàn)的高音喇叭單元之一,其中球頂單元的振膜面積比較小,所以質(zhì)量輕且振動(dòng)的速度快,而且擴散角度也比較大,所以通常都用作于高頻段的重放。不過(guò),也有少數的音箱生產(chǎn)商利用它來(lái)重放中頻段的聲音,當中最為發(fā)燒友們熟悉的就是英國ATC公司那只“饅頭”中音(又稱(chēng)為“放大版的高音”)就是一只較為“另類(lèi)”的球頂單元。而ATC的理念就是利用球頂單元寬廣的擴散角度,再結合“饅頭”中音寬頻特性來(lái)獲得更優(yōu)異的中頻表現。

2.錐盆單元:錐盆單元相對于球頂單元來(lái)說(shuō),由于振膜的剛性好、強度高、指向性比較強,相比之下更適合用于中頻或低頻的重放。所以,我們通常都見(jiàn)到錐盆單元的振膜面積做得比較大,這樣可以獲得更大的空氣推動(dòng)量,從而獲取更多的低頻能量。不過(guò),凡事都有例外。像法國JM Lab和瑞士Stella音箱就采用錐盆單元作為高頻重放,其目的是為了控制房間聲音反射對整體音色構成的影響。

3.號角單元:號角單元由振動(dòng)系統和號筒兩部分構成,它出現的目的就是讓聲音傳得更遠和涵蓋更寬廣的范圍,同時(shí),這種設計還能有效地提高轉換效率。所以,大家從技術(shù)參數中可以看到,號角單元的靈敏度都很高,一般都在95dB以上。靈敏度越高就意味著(zhù)喇叭只需要輸入很小的功率就能輸出較大的聲壓,讓所有聲音細節無(wú)所遁形。同時(shí)由于放大器處于低功率狀態(tài)下工作,那么失真率也會(huì )維持在一個(gè)較低的水平,使得在大聲壓輸出的狀態(tài)下仍能保持很低的失真。不過(guò),高靈敏度也會(huì )引發(fā)出另一個(gè)問(wèn)題,那就是必須要求放大器和訊源自身的信噪比指標相當高,否則噪聲信號就會(huì )原形畢露。

分頻器

分頻器也是音箱中的另一個(gè)重要的部件,它主要的職責是將聲音信號分成若干個(gè)不同頻段的信號分配給各個(gè)相應的喇叭單元。同時(shí),還可以起到修正單元與單元之間的相位差以及靈敏度不一致等問(wèn)題。因此,分頻器設計的好壞直接影響著(zhù)音箱的聲音重放質(zhì)素。

就目前來(lái)說(shuō),功率分頻(LC分頻網(wǎng)絡(luò ))和電子分頻是最為常用的分頻方式。前者是采用電容、電感組成濾波網(wǎng)絡(luò ),其特點(diǎn)是線(xiàn)路比較簡(jiǎn)單,使用比較方便,所以在現在大部分的民用音箱都采用這種方式進(jìn)行分頻。但是,這種分頻方式很容易會(huì )出現音頻谷點(diǎn),產(chǎn)生交叉失真,而且當分頻器所涉及的“階”數越多,線(xiàn)路就越復雜,所消耗的功率就會(huì )越大。此外,放大器需要在全頻狀態(tài)下工作,那么失真就自然會(huì )加劇。

電子分頻器則主要用于專(zhuān)業(yè)擴聲系統以及主動(dòng)式音箱當中,位于前級放大器和后級放大器之間,它的工作方式是先將弱信號進(jìn)行分頻,分頻后再使用各自獨立的功率放大器中進(jìn)行放大器,然后再驅動(dòng)喇叭單元。這種分頻方式的優(yōu)點(diǎn)是能很大程度地減少功率損耗的情況下將衰減斜率做得很陡,令單元與單元之間銜接更完美。此外,由于功率放大器不在全頻放大的狀態(tài)下工作。因此,對于功率放大器的輸出功率要求相應降低,那么失真率也會(huì )大大減少。但是,電子分頻器的線(xiàn)路結構比功率分頻器要來(lái)的更加復雜,成本也相應提高。

箱體

箱體是“音箱”的名字的由來(lái),而音箱正是因為有箱體才被稱(chēng)之為“音箱”。不同的箱體結構和使用材料都會(huì )對聲音構成直接性的影響。而以我們常見(jiàn)的音箱品牌之中,采用密閉式、倒相式、迷宮式結構音箱所占的比例最多。下面就對這幾種常見(jiàn)的音箱結構分別進(jìn)行介紹:

1.密閉式音箱:顧名思義就是在封閉的箱體中裝入喇叭單元,由于內部的空氣阻尼較大。因此,單元的反應速度得到提高,且低頻十分干凈和清晰。但相對來(lái)說(shuō)音箱的靈敏度比較低,所以密閉式音箱對于放大器的功率需求會(huì )相對提高。例如M&K S-150、Dynaudio Micron等音箱擁有如此快速的瞬變和狠勁的力度跟它采用密閉式結構的箱體有很大的關(guān)系。

2.倒相式音箱:倒相式音箱是將喇叭單元的背面輻射波通過(guò)倒相管使其相位倒轉,然后與喇叭單元的正面聲波疊加,從而將音箱的低頻下限進(jìn)一步拓寬,同時(shí)又可獲得更多的低頻能量。

3.迷宮式音箱:迷宮式音箱又稱(chēng)“傳輸式音箱”。這種音箱是在喇叭單元后面制作一條矩形截面的折疊反射管道,而放聲管道的截面積一般等于喇叭單元振膜的有效面積。此外,反射管道的長(cháng)度應是低音單元共振頻率波長(cháng)的1/4,以增加共振頻率附近及其以下的聲輸出,從而更有效地擴展低頻的下限,能從一個(gè)小箱體中獲取更深沉、更充盈的低頻。但這種音箱往往給人的感覺(jué)是低頻的速度比較慢。因此,需要搭配阻尼系數較高的放大器才能提高低頻的反應速度。

除了音箱的結構對聲音有影響外,箱體的材質(zhì)也是相當重要的。因為在音箱設計師的眼中,一個(gè)理想的箱體是不能夠因單元的振動(dòng)而受到影響。也就是說(shuō)音箱在工作時(shí),箱體必須處于完全靜止的狀態(tài),那么才可杜絕箱體振動(dòng)所帶來(lái)的音染。但實(shí)際上,這種箱體是不存在的,因此我們只能盡可能抑制箱體振動(dòng)。而設計師們也為求達到這個(gè)目的而想盡一切辦法。當中最簡(jiǎn)單又便宜的方法就是采用MDF板或木材來(lái)制作箱體,然后在箱體內采用加強筋來(lái)加強箱體的強度來(lái)適當地降低音染。而對于某部分高級音箱廠(chǎng)家而言(如:Wilson Audio、YG Acoustics)就采用金屬作為箱體材料,而另外還有一些更“變態(tài)”的廠(chǎng)家還利用大理石來(lái)制作箱體。但是,使用金屬或大理石所制作的箱體無(wú)論是工藝和成本都比MDF板和木材高出很多。同時(shí),有絕大部分的人總是聽(tīng)不慣低音染的聲音,這是因為他們都認為適量的音染會(huì )令聲音聽(tīng)起來(lái)更好聽(tīng)和更人性化。

經(jīng)過(guò)以上的介紹之后,相信讀者們應該能對現時(shí)市面上主流的音箱有一定的了解。但實(shí)際上,音箱的類(lèi)型還有很多,依靠小小的幾個(gè)篇幅的敘述是無(wú)法介紹完整的。因此,在本期雜志中,我們只對音箱的結構和相關(guān)部件作簡(jiǎn)單的介紹。還望今后能再對它們作一次更詳細的介紹,屆時(shí)請各位讀者們多多關(guān)注本刊的內容。

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