音箱是音頻回放系統(tǒng)中的終端器材,它大致上由喇叭單元、箱體和分頻器所組成。其工作原理是將全頻段聲音通過分頻器將聲音信號分成頻段,然后,再把這些若干個頻段分配給相對應(yīng)的驅(qū)動單元而發(fā)聲。因此,在單元的工藝、分頻器的調(diào)整、箱體的制作以及設(shè)計師對聲音的審美能力等多方面的影響下,音箱有著不同的聲音表現(xiàn)。而本文將對音箱的結(jié)構(gòu)以及音箱的各個部件進(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
對于目前市面上能夠買得到的音箱來說,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(qū)動才能工作,因此,它們又被稱為被動式音箱,而被動式音箱也是目前市面上最常見且使用率最高的音箱之一。除了被動式音箱外,還有一種自身內(nèi)置電子分頻器和放大器的主動式有源音箱,這種音箱的使用相對比較簡便,用戶只需要從CD機(jī)或前置放大器中給予其信號就能工作。
所以,主動式的音箱現(xiàn)時被廣泛應(yīng)用于專業(yè)錄音室和多媒體電腦之中。
此外,對于家庭影院系統(tǒng)來說,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,它主要是通過反射聲波來營造出環(huán)繞聲效果。超低音音箱則用來增加低頻能量來增強(qiáng)震撼的電影音效,同時又能補(bǔ)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(qū)動單元
驅(qū)動單元,又稱“喇叭單元”。它是音箱里面的重要組成部分之一,主要負(fù)責(zé)不同頻率的聲音重放。其工作原理是利用電能驅(qū)動喇叭振膜來推動空氣,從而讓人能聽到聲音。而驅(qū)動單元按照所負(fù)責(zé)的聲音頻率來劃分,大致上可分為高音卑元、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、低三種單元來負(fù)責(zé)聲音的重放呢?這是因?yàn)閷⒙曇舴窒倘舾蓚頻段并分別由多個單元負(fù)責(zé),令每只單元只負(fù)責(zé)一部分的聲音信號,能將音箱有效頻率擴(kuò)寬,同時又能增大輸出聲壓和減低失真,從而達(dá)到高保真的聲音重放。
此外,驅(qū)動單元按照種類劃分還可以分為球頂單元、錐盆單元以及號角單元(以市面上常見的類型為例)。接下來我們對這幾種喇叭單元進(jìn)行具體的介紹:
1.球頂單元:球頂單元是市面上最常見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)量輕且振動的速度快,而且擴(kuò)散角度也比較大,所以通常用于高頻段的重放。不過,也有少數(shù)的音箱生產(chǎn)商利用它來重放中頻段的聲音,當(dāng)中最為發(fā)燒友們熟悉的就是英國ATC公司那只“饅頭”中音,就是一只較為“另類”的球頂單元。
2.錐盆單元:錐盆單元相對于球頂單元來說,由于振膜的剛性好、強(qiáng)度高、指向性比較強(qiáng),栢比之下更適合用于中頻或低頻的重放。所以,我們通常都見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量,從而獲取更多的低頻能量。
3.號角單元:號角單元由振動系統(tǒng)和號筒兩部分構(gòu)成,它出現(xiàn)的目的就是讓聲音傳得更遠(yuǎn)和涵蓋更寬廣的范圍,同時,這種設(shè)計還能有效地提高轉(zhuǎn)換效率。所以,號角單元的靈敏度都很高。靈敏度越高就意味著喇叭只需輸入很小的功率就能輸出較大的聲壓,讓所有聲音細(xì)節(jié)無所遁形。同時由于放大器處于低功率狀態(tài)下工作,那么失真率也會維持在一個較低的水平。
分頻器
分頻器也是音箱中另一個重要的部件,它主要的職責(zé)是將聲音信號分成若干個不同頻段的信號再分配給各個相應(yīng)的喇叭單元。同時,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題。因此,分頻器設(shè)計的好壞直接影響著音箱的聲音重放素質(zhì)。
就目前來說,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)是線路比較簡單,使用比較方便,所以現(xiàn)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出現(xiàn)音頻谷點(diǎn),產(chǎn)生交叉失真,而且當(dāng)分頻器所涉及的“階”數(shù)越多,線路就越復(fù)雜,所消耗的功率就會越大。此外,放大器需要在全頻狀態(tài)下工作,那么失真就自然會加劇。
電子分頻器則主要用于專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)以及主動式音箱當(dāng)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(dú)立的功率放大器進(jìn)行放大,然后再驅(qū)動喇叭單元。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(yīng)降低,那么失真率也會大大減少。但是,電子分頻器的線路結(jié)構(gòu)比功率分頻器要來得更加復(fù)雜,成本也相應(yīng)提高。
箱體
不同的箱體結(jié)構(gòu)和使用材料都會對聲音構(gòu)成直接性的影響。而以我們常見的音箱品牌之中,采用密閉式、倒相式、迷宮式結(jié)構(gòu)音箱所占的比例最多。下面就對這幾種常見的音箱結(jié)構(gòu)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(nèi)部的空氣阻尼較大。因此,單元的反應(yīng)速度得到提高,且低頻十分干凈和清晰。但相對來說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(jié)構(gòu)的箱體有很大的關(guān)系。
2.倒捆式音箱:倒榴式音箱是將喇叭單元的背面輻射波通過倒相管使其相位倒轉(zhuǎn),然后與喇叭單元的正面聲波疊加,從而將音箱的低頻下限拓寬,同時又可獲得更多的低頻能量。
3.迷宮式音箱:迷宮式音箱又稱“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,反射管道的長度應(yīng)是低音單元共振頻率波長的
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(kuò)展低頻的下限,能從一個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是低頻的速度比較慢。因此,需要搭配阻尼系數(shù)較高的放大器才能提高低頻的反應(yīng)速度。
除了音箱的結(jié)構(gòu)對聲音有影響外,箱體的材質(zhì)也是相當(dāng)重要的。因?yàn)樵?b>音箱設(shè)計師的眼中,一個理想的箱體是不能夠因單元的振動而受到影響,那么才可杜絕箱體振動所帶來的音染。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。而設(shè)計師們也為求達(dá)到這個目的而想盡一切辦法。當(dāng)中最簡單又便宜的方法就是采用MDF板或木材來制作箱體,然后在箱體內(nèi)采用加強(qiáng)筋來加強(qiáng)箱體的強(qiáng)度以適當(dāng)?shù)亟档鸵羧尽6鴮τ谀巢糠指呒?b>音箱廠家而言(如Wilson Audio、YG Acoustics)則采用金屬作為箱體材料,而另外一些更“變態(tài)”的廠家還利用大理石夾制作箱體。
但是使用金屬或大理石所制作的箱體無論是工藝和成本都比MDF板和木材高出很多。同時,絕大部分的人總是聽不慣低音染的聲音,這是因?yàn)樗麄兌颊J(rèn)為適量的音染會令聲音聽起來更好聽和更人性化。經(jīng)過以上的介紹之后,相信讀者們應(yīng)該對現(xiàn)時市面上主流的音箱已有一定的了解。但實(shí)際上,音箱的類型還有很多,依靠短短幾個篇幅的敘述是無法介紹完整的。因此,在本期雜志中,我們只對音箱的結(jié)構(gòu)和相關(guān)部件作簡單的介紹。
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