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          音箱的結構以及其部件的作用

          點擊次數:1081發布日期: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分頻器將聲音信號分成若干個頻段,然后,再把這些若干個頻段分配給相對應的驅動單元而發聲。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,音箱有著不同的聲音表現。而本文將會音箱的結構以及音箱的各個部件進行介紹,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,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,主動式的音箱現時被廣泛應用于專業錄音室和多媒體電腦之中。

          此外,對于家庭影院系統來說,音箱還有偶極環繞音箱和超低音音箱這兩種特殊用途的音箱,前者的發聲方式通常都采用雙面發聲方式,它主要是通過反射聲波來營造出環繞聲效果。超低音音箱則用來增加低頻能量來增強震撼的電影音效,同時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。

          驅動單元

          驅動單元,又稱“喇叭單元”。它是音箱里面的重要組成部分之一,主要負責不同頻率的聲音重放。其工作原理是利用電能驅動喇叭振膜來推動空氣,從而讓人能聽到聲音。而驅動單元按照所負責的聲音頻率來劃分,驅動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、低三種單元來負責聲音的重放呢?這是因為將聲音分成若干個頻段并分別由多個單元負責,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舉例)。而接下來我們將對這幾種喇叭單元進行介紹:

          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,所以質量輕且振動的速度快,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,也有少數的音箱生產商利用它來重放中頻段的聲音,當中最為發燒友們熟悉的就是英國ATC公司那只“饅頭”中音(又稱為“放大版的高音”)就是一只較為“另類”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”中音寬頻特性來獲得更優異的中頻表現。

          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。不過,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,這種設計還能有效地提高轉換效率。所以,大家從技術參數中可以看到,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,讓所有聲音細節無所遁形。同時由于放大器處于低功率狀態下工作,那么失真率也會維持在一個較低的水平,使得在大聲壓輸出的狀態下仍能保持很低的失真。不過,高靈敏度也會引發出另一個問題,那就是必須要求放大器和訊源自身的信噪比指標相當高,否則噪聲信號就會原形畢露。

          分頻器

          分頻器也是音箱中的另一個重要的部件,它主要的職責是將聲音信號分成若干個不同頻段的信號分配給各個相應的喇叭單元。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,分頻器設計的好壞直接影響著音箱的聲音重放質素。

          就目前來說,功率分頻(LC分頻網絡)和電子分頻是最為常用的分頻方式。前者是采用電容、電感組成濾波網絡,其特點是線路比較簡單,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行分頻。但是,這種分頻方式很容易會出現音頻谷點,產生交叉失真,而且當分頻器所涉及的“階”數越多,線路就越復雜,所消耗的功率就會越大。此外,放大器需要在全頻狀態下工作,那么失真就自然會加劇。

          電子分頻器則主要用于專業擴聲系統以及主動式音箱當中,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行分頻,分頻后再使用各自獨立的功率放大器中進行放大器,然后再驅動喇叭單元。這種分頻方式的優點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,那么失真率也會大大減少。但是,電子分頻器的線路結構比功率分頻器要來的更加復雜,成本也相應提高。

          箱體

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

          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構的箱體有很大的關系。

          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一步拓寬,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,反射管道的長度應是低音單元共振頻率波長的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,箱體的材質也是相當重要的。因為在音箱設計師的眼中,一個理想的箱體是不能夠因單元的振動而受到影響。也就是說音箱在工作時,箱體必須處于完全靜止的狀態,那么才可杜絕箱體振動所帶來的音染。但實際上,這種箱體是不存在的,因此我們只能盡可能抑制箱體振動。而設計師們也為求達到這個目的而想盡一切辦法。當中最簡單又便宜的方法就是采用MDF板或木材來制作箱體,然后在箱體內采用加強筋來加強箱體的強度來適當地降低音染。而對于某部分高級音箱廠家而言(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”的廠家還利用大理石來制作箱體。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,有絕大部分的人總是聽不慣低音染的聲音,這是因為他們都認為適量的音染會令聲音聽起來更好聽和更人性化。

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

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