了解揚(yáng)聲器如何工作，以及為什么音箱是絕大多數(shù)音響系統(tǒng)的關(guān)鍵

這是怎樣一種情況？清晰的音頻流經(jīng)過最先進(jìn)的數(shù)字處理設(shè)備處理后由先進(jìn)的功率放大器進(jìn)行放大，最后通過木質(zhì)音箱體中的錐形紙盆呈現(xiàn)給聽眾。

該鏈結(jié)的薄弱環(huán)節(jié)在于音箱，通常稱為揚(yáng)聲器。任何系統(tǒng)的最終音質(zhì)都要完全依賴于揚(yáng)聲器再現(xiàn)上行部分提供的優(yōu)秀音頻的能力。

在過去的一個(gè)世紀(jì)中，商業(yè)揚(yáng)聲器經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而穩(wěn)步的發(fā)展。相反地，系統(tǒng)的電子部分則以極快的速度在物理屬性和研究方法上經(jīng)歷了根本性的改變。

然而，僅因?yàn)檗D(zhuǎn)換器（揚(yáng)聲器）沒有跟上對(duì)應(yīng)的電子部分發(fā)展步伐的話，并不意味著一切都失去了意義。

恰恰相反，即使是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)也不可能實(shí)現(xiàn)人們想要的驚人性能。了解揚(yáng)聲器如何工作，以及為什么音箱是絕大多數(shù)音響系統(tǒng)的關(guān)鍵

揚(yáng)聲器內(nèi)部有什么部件？

揚(yáng)聲器的任務(wù)是將音頻系統(tǒng)的電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成人類可感知的聲能。在絕大多數(shù)情況下，輸出越接近輸入，效果就越好（即高保真）。

明白無論是使用多么優(yōu)秀的揚(yáng)聲器，不符合標(biāo)準(zhǔn)的輸入聲源總會(huì)減損音質(zhì)這一點(diǎn)也很重要。

專業(yè)揚(yáng)聲器通常會(huì)在一個(gè)音箱中包含多個(gè)單元（組件）。最常見的設(shè)計(jì)被稱作“兩分頻”，由兩個(gè)組件共同提供輸出。

兩分頻設(shè)計(jì)中通常包括一個(gè)15英寸或12英寸直徑的錐形低音單元，一個(gè)小型（1到1.5英寸）高音單元和一個(gè)能提供指定覆蓋角度的號(hào)角。

總體展示一下典型的兩分頻揚(yáng)聲器組件：在木質(zhì)音箱或是現(xiàn)在使用越來越多的聚化合物材質(zhì)音箱中有位于號(hào)角上的單元、分頻器和錐形低音單元。（點(diǎn)擊放大）

對(duì)于再現(xiàn)低頻的低音單元，箱體會(huì)提供一個(gè)平面直接將輸出輻射到四周環(huán)境中。

相反，若是直接將單元處理的高頻發(fā)送到覆蓋區(qū)域中，幾乎無法聆聽到。因此單元必須匹配號(hào)角，以配合在指定頻率和擴(kuò)散角度下將單元輸出的聲波延展到周圍環(huán)境中。

因此，號(hào)角/單元的安裝大大提高了效率，只需要幾瓦的輸入就能提供整個(gè)房間的響度。

在揚(yáng)聲器內(nèi)部，輸入信號(hào)通過無源分頻網(wǎng)絡(luò)被分配到兩個(gè)單元，通常稱為分頻器，直接將低頻分配到低音單元，將高頻分配到高音單元。

傳統(tǒng)揚(yáng)聲器工作起來更類似于汽車引擎，其中音圈的運(yùn)動(dòng)類似于活塞運(yùn)動(dòng)。都是由往復(fù)的移動(dòng)提供完成工作所需的動(dòng)力源——轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸或傳播聲波。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用汽油作為燃料，而揚(yáng)聲器則是使用功率放大器的電子輸出。為發(fā)動(dòng)機(jī)提供匹配的燃料，對(duì)于優(yōu)化性能來說都是必不可少的。

揚(yáng)聲器和功率放大器之間是一種給與和索取的關(guān)系，放大器推進(jìn)揚(yáng)聲器自然狀態(tài)下的平衡（音箱內(nèi)、外等壓），而揚(yáng)聲器則向放大器推回信號(hào)，從而改變放大器的輸出。

放大器控制振幅的能力被稱為阻尼因子，它對(duì)于整體性能而言很重要。優(yōu)化它是最近很多生產(chǎn)商生產(chǎn)有源揚(yáng)聲器的理由之一。

 
主要技術(shù)指標(biāo)

面對(duì)眾多揚(yáng)聲器品牌，要針對(duì)應(yīng)用選出最佳產(chǎn)品無異于諺語海底撈針的情況。

可以通過聲譽(yù)良好的生產(chǎn)商們對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的遵守情況來輕松縮小范圍。技術(shù)指標(biāo)包括對(duì)頻率響應(yīng)、靈敏度，可承受功率和方向性的評(píng)定。

頻率響應(yīng)可以衡量揚(yáng)聲器再現(xiàn)的10個(gè)倍頻程以內(nèi)，人類能聽到的輸入信號(hào)的好壞程度。

工程技術(shù)中存在的阻礙是，獨(dú)立揚(yáng)聲器組件的聲波物理組成和適于實(shí)際應(yīng)用的揚(yáng)聲器尺寸、重量的限制阻礙了完美頻寬重放要求。

低頻波的長(zhǎng)度能達(dá)到56英寸，而高度則只有半英寸。建立一個(gè)可以忠實(shí)再現(xiàn)這些極端尺寸及其中一切內(nèi)容的設(shè)備幾乎是不可能的。

進(jìn)一步的復(fù)雜化設(shè)計(jì)要讓音箱盡可能的小巧而且美觀。

指定的頻率響應(yīng)與諸如“+/- 3dB（分貝）”等一系列定義數(shù)字關(guān)聯(lián)密切。而如果指標(biāo)沒有范圍限定，得到的數(shù)字就沒有意義，因?yàn)槿魏螕P(yáng)聲器在一定電平上（即-45dB）都能再現(xiàn)各種頻率。

標(biāo)準(zhǔn)不平坦范圍是+/- 3dB，而事實(shí)上的頻率不平坦度相對(duì)寬泛為6dB，而且這應(yīng)該是最大可用差額。對(duì)于全音域設(shè)計(jì)來說，50Hz到15000Hz（15kHz）的頻率響應(yīng)就可以成為標(biāo)準(zhǔn)性能的基準(zhǔn)。

靈敏度類似于頻率響應(yīng)，只有當(dāng)參數(shù)被明確界定后它才具有意義。靈敏度常用的規(guī)格包括“1w/1m”或一瓦特、一米。

如果揚(yáng)聲器數(shù)據(jù)表上列出的靈敏度是“87dB@1w1m”，那當(dāng)揚(yáng)聲器的輸入終端使用一瓦功率時(shí)，揚(yáng)聲器正前方一米遠(yuǎn)處能產(chǎn)生87分貝的軸上聲壓級(jí)。

在同一位置上使用兩瓦功率會(huì)產(chǎn)生90dB的可衡量輸出，要考慮到功率加倍才能使輸出增加3dB。

因此，256瓦的輸入意味著有111dB的輸出，根據(jù)平方反比定律，它會(huì)在距揚(yáng)聲器8米處降至93dB——距離加倍后，指定位置的聲壓會(huì)降低6dB，因?yàn)榫嚯x加倍后需要4倍數(shù)量的音箱來達(dá)到相同的聲壓。

相比之下，有同樣頻率響應(yīng)、更靈敏的揚(yáng)聲器（92 dB@1w1m）在8米距離處能提供98dB。輸出中有5dB增益是白得的，因?yàn)樗鼪]有投入更多輸入?yún)s得到了額外輸出。正如所有設(shè)計(jì)一樣，不管怎么說，折中和靈敏度只是部分難題而已。
 

得與失

功率承受能力的設(shè)計(jì)充滿了矛盾，增加了某些東西，將會(huì)拾取另外一些。

例如，改善功率承受能力的簡(jiǎn)單方法就是讓單元更強(qiáng)有力，這會(huì)導(dǎo)致單元靈敏度下降，使得整個(gè)音箱的輸出聲壓沒有增加。

功率承受能力很重要，將保證揚(yáng)聲器系統(tǒng)的使用壽命�？紤]到不確定因素是現(xiàn)場(chǎng)音箱的核心問題，有可能揚(yáng)聲器接收的輸入峰值電壓量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常級(jí)別。

面對(duì)那些不可避免的峰值，是否能夠承受巨大輸入電平將會(huì)有兩種截然不同的結(jié)果：系統(tǒng)性能奄奄一息或持續(xù)穩(wěn)定的工作，

當(dāng)揚(yáng)聲器生產(chǎn)商夸大其產(chǎn)品可承受高輸入電平的能力數(shù)據(jù)時(shí)，問題就會(huì)產(chǎn)生。我們應(yīng)該將其中最低的數(shù)據(jù)可以作為揚(yáng)聲器長(zhǎng)期功率承受能力的參考。

根據(jù)不同的品牌，長(zhǎng)期通常被定義為四、八或二十四個(gè)小時(shí)持續(xù)運(yùn)行清晰的輸入信號(hào)。

節(jié)目功率往往額定為額定功率的兩倍，它意味著揚(yáng)聲器能在更短的時(shí)間里處理音樂信號(hào)的功率。

順便說一句，令人印象深刻——但卻沒有用處——這評(píng)價(jià)的就是峰值（或脈沖功率），它代表了系統(tǒng)能在片刻間維持的功率數(shù)量。

指向性是指揚(yáng)聲器控制其輸出位置的能力。低指向性適用于要在近程距離中布置廣泛的覆蓋范圍，而高指向性則擅長(zhǎng)于要著重應(yīng)用模式控制的情況。
 

大波

由于聲波的物理特性，指向性控制具有頻率依賴性。它可以相對(duì)簡(jiǎn)單的控制較小高頻的聲音分布，但卻很難控制10英尺長(zhǎng)波長(zhǎng)（100Hz）的去向。

一般來說，號(hào)角的口開的越大，低頻指向性控制將更有效。例如，兩英尺的號(hào)角口相當(dāng)于把控制降到了約50Hz處。

因此，號(hào)角指向定為60×40度，將只對(duì)長(zhǎng)于號(hào)角尺寸的波長(zhǎng)有指向控制。

高頻盡管易于控制，但是往往會(huì)緊密的集中在一起，使得號(hào)角設(shè)計(jì)者要去開發(fā)諸如恒定指向技術(shù)以幫助高頻的擴(kuò)散。

當(dāng)然，這種強(qiáng)制控制會(huì)產(chǎn)生新的異常情況，而這就需要通過進(jìn)一步創(chuàng)新技術(shù)去解決。

雖然現(xiàn)代商業(yè)揚(yáng)聲器在基礎(chǔ)上與老產(chǎn)品沒有區(qū)別，但有了現(xiàn)代技術(shù)的計(jì)算能力和快速創(chuàng)新，而未來的揚(yáng)聲器可能最終能夠擺脫其目前的束縛/限制。

但眼下，頻率響應(yīng)、靈敏度、功率承受能力和指向性等問題就是進(jìn)行客觀判斷的參數(shù)。如何讓這些規(guī)格真正轉(zhuǎn)化為主觀上的音質(zhì)——又是另外一回事了。

來源：中國(guó)音響網(wǎng)