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漫谈扬声器系统 [复制链接]

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漫谈扬声器系统(一)

    本文是我十年前应《视听前线》总编张戈先生邀约写的一篇连载文章,此次重发到《论坛》献给网友,旨在与大家共同探讨,相互学习。

    LOUD SPEAKER SYSTEM的英文直译是扬声器系统,它是扬声器单元、分频网络、箱体、吸音材料及其它的附件按科学的方法,有机的组合在一起的一个非常严谨的系统组合,对系统中每一个零部件的技术指标和相互的匹配都有很高的要求。扬声器系统传入中国后被译为“音箱”,顾名思义音箱是一个能发声音的箱子,其实远没有如此简单。


    “音箱”这个词“音”在前,“箱”在后,想必对声音重播质量还是有一定讲究的,但纵观市场目前流行的产品,“音箱”难觅,“箱音”却盛行。何谓“箱音”?漂亮的外观,怪异的声音,中看不中听,金玉其外,败絮其中。 “箱音”盛行的主要原因有五:其一,厂家之间恶性价格竞争,偷工减料;其二,商家唯利是图;其三,少数媒体受利益驱使,为劣质产品隐善扬恶;其四,消费者没有鉴别能力。当然还有很重要的一点,那就是大部份厂家(真的是大部份)并没有生产扬声器系统的技术能力,挂一个音响厂的牌子,清一色的木工,彻头彻尾的家具厂。

    尽管市场上的产品良莠不齐,可喜的是也有不少厂家正在努力提升自我,众多媒体也在正视这种现象,为净化市场献计献策,大声呐喊。《视听前线》适时地推出“名店、名厂活动”,正确引导消费者,实在难能可贵。《视听前线》老总张戈先生早早约笔者写这篇有关扬声器系统的文章,催稿数次也迟迟不敢下笔,看似简单的“音箱”却综合了物理、化学、材料学、生理学、美学等学科的专业知识,还与产品设计师的文化艺术修养息息相关,不知从何谈起,真的好难好难!如果写得太专业,生涩难懂,写得太直白,又恐说不清、道不明,好在电声行业里的高手不少,高水平的发烧友也多,这篇文字权当抛砖引玉吧。为了不致于偏题太远,也为了便于同读者交流,笔者把近年来许多朋友提出的一些问题用问答形式分期写出来,希望形成一个杂志社、作者、读者三方参与的论坛,也恳请广大读者提出新的问题共同探讨。


一、 扬声器系统的品质有没有评判标准?


    扬声器系统不同于一般的电器产品,它有着十分丰富的文化内涵。不同的国家有相异的文化背景,声音表现风格也就有一些明显的差别,发烧友常说的所谓“英国声”、“美国声”就是这种差异的体现。也正是由于有这些差异,发烧友和消费者才有了不同的追求,市场才有了繁荣,行业才有了发展。扬声器系统有着不同于其它家用电器的显著特点,它不象彩电、冰箱,按尺寸大小论价,它完全凭耳朵收货,以音质论贵贱。扬声器系统的音质和风格取向主要由一个人确定的,那就是产品的设计师,产品是设计师文化修养、艺术功底和技术水平的综合体现,很多厂家的产品推广往往就是先推销设计师,象“惠威”、“aad”等。


    声音的重播中有很多基本的东西大家认识是一致的,比如说平衡度、解析力、层次感等等,但音色和风格却见仁见智,往往不同的人对同一个产品都有可能出现两种截然不同的评价,所以说达到了一定水准的产品就很难用品质高低来简单区分,不同价格的产品也不一定就有优劣之分,常有人说某某产品“超值”,某某产品“不值”就是这个道理,要看对不对购买者的胃口。


    虽然对声音的感受是主观的,但是扬声器系统的很多物理指标却可以通过相关仪器进行科学的测量。随着科技的进步,原来很多只能凭主观感受的声音特征,现在已经能够量化成物理指标了,例如“时域特性”的测量,就是扬声器系统的一个伟大进步。


    对于扬声器系统的评判,很多国家都有相应的标准,1987年2月27日,中国国家标准局发布了《高保真扬声器系统最低性能要求及测试方法》的国家标准,代号为GB7313—87。国标对扬声器的测量指标有:纯音检听、特性功率、平均特性声压、最大噪声功率、长期最大功率、短期最大功率、额定阻抗、阻抗曲线、频率响应、有效频率范围、指向特性、幅频响应差、特性总谐波失真以及一般技术要求。由于国标制定的时间早,扬声器系统十几年来已有了长足的进步,如果今天的产品仅仅能达到国标已有些“难听”了,可悲的是至今市场上的大部份产品还难以达到国标要求。


二、扬声器系统的频率特性是怎么一回事?


    扬声器系统的频率特性是指馈入扬声器系统不同的频率信号后,扬声器系统辐射出来的声压变化规律。如果扬声器系统的频率特性不好,则在声音重播时各频段声压不平衡。扬声器系统的频率特性一般由三个指标来综合描述:①频响曲线;②有效频率范围;③不均匀度。


    频响曲线:扬声器频响曲线的测试设备很多,除正规的消声室测量设备之外,目前各厂家和一些专业质检所以及部份专业媒体都采用电脑软件在非消声室测量(大部份生产厂没有),具有代表性的设备有美国的LMS、LAUD和德国的DAAS等,其测量结果是基本可信的。扬声器系统的频响曲线是在1M•、1W的条件下测得,即输入扬声器系统信号的功率为1W,测量话筒距被测扬声器系统参考轴1M。当输入扬声器系统20—20000Hz(或更高)粉红噪声信号(也可以是其它信号)时,扬声器系统辐射出的声压用话筒接收后转变成电信号并记录下来,描绘成一条曲线(横座标是频率Hz,纵座标是声压dB),即频响曲线。


    有效频率范围:扬声器系统的有效频率范围在产品中往往标注为:XXHz-XXkHz(其中K表示1000),即表示在这一个频宽内扬声器系统能有效响应。如果产品没有注明频响曲线的波动区间,应视为按国标为准,即有效频率范围内频响曲线波动在上偏差4dB,下偏差-8dB的区间内。


    +4dB至-8dB的声压差有12dB,声压每差3dB,响度差1倍,12dB的公差带实在是太宽,所以很多优秀的扬声器系统在标注有效频宽时,注明为±3dB,偏差带只有国标要求的25%。


    扬声器系统有一个谐振频率(以后会谈到),国际电工委员会(IEC)规定将扬声器系统的谐振频率作为低频下限频率,将该点沿X轴划一条直线,这条直线与频响曲线在高频端的交点作为该扬声器系统的高频上限频率,上、下限之间的区间称为该扬声器系统的有效频率范围。



    不均匀度:测量出来的扬声器系统频响曲线是一条不平坦的曲线,有很多峰和谷,在有效频率范围内最大声压和最小声压的差(即峰与谷之间的差)称为扬声器系统的不均匀度。一般来说,此时扬声器系统的不均匀度越小越好,频率响应曲线也就越显平坦。频响曲线是扬声器系统的客观测量指标,笔者的理解是:“优秀的扬声器系统肯定频响曲线是优良的,但优良的频响曲线不一定能出好声”。这个理论看起来有点怪异,但却不无道理,理由是:


(1) 测量仪器是机械的,它只能评判在测量区间内的声压平均与否,而无法评判声音质量的优劣。一个扬声器系统往往由多个喇叭单元构成,分频器将各个单元控制在不同频率区域工作,(这些以后还会谈到),如果各单元的音色不一致,差异太大,整体出来的声音是不好听的。扬声器单元振动系统的材质不同,音色差异很大,控制扬声器系统单元音色的一致性也是一个难题,这是扬声器系统成功与否的关键之一。


(2) 扬声器单元的有效频宽内,有些部份是不能采用的,比如失真或谐振较明显的区域,如果将这些区域选用到了整个扬声器系统中,重播的声音尽管声压平衡,但也许不堪入耳。有经验的调音师往往只采用喇叭单元失真最小的频宽部份,而会将失真的部份滤掉。


(3) 由于分频电路设计不合理,虽然声压平衡了,曲线也好看了,但相位出了问题(以后会谈到),出来的声音总是“怪怪的”。


(4) 几年前,笔者提出了一个新的观点,即生理和心理理想频响曲线。这是什么意思呢?很多玩音响的人都知道“等响度曲线”,许多放大器上也有等响度开关。原来人耳的听觉有一个特点,当声压不高时,尽管器材重播的声压很平衡,但听感总觉得高频和低频不够,原来人耳的听觉对中频段最敏感,这个频段一般在1000Hz-4000Hz。如果一个扬声器系统频响曲线在1000Hz-4000Hz较中低频段声压相等或更高,听感上会明显觉得声音偏薄,中高频太亮太吵,很不舒服。所以说应该将生理特点与客观测量指标结合起来,寻求“不平衡的平衡”,也就是曲线不平衡(幅度很小)而听感平衡。这个“不平衡”会决定声音的风格,而且在其它指标优秀的前提下这个“不平衡”也考量设计师对声音及音乐的理解。


    另外人耳的听觉也随年龄的变化有所差异,年龄越大的人一般对高频反应越迟钝;文化层次不同,职业不同的人群在听音上也有不同的品味要求,这些因素都是有经验的设计师在设计不同定位产品时一定会充分加以考虑的。


下期问答题:频率特性与声音表现有什么关系?什么是扬声器系统阻抗特性?









最后编辑谭工 最后编辑于 2009-11-10 18:27:35
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顶谭工。。。。。。。。
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容许上传的图片容量太小,图文不能一起发,严重影响发帖的情绪!!!
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很实在的入门原理贴,顶一下
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别闹情绪,老浦东顶你一下!!!

呵呵,玩纸盆中音吧,其它都是垃圾,呵呵呵------------。
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今天国内外音响专家都在深圳开喇叭学术研讨会,档次很高。

王以真和南大教授等去了不少,谭工咋不去???

呵呵,也请了老浦东滴,呵呵呵---------------------------------------------。
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技术贴,顶。
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再顶谭工!!!
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好长没看完
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好好学习,顶。
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谭工可是TANGUOWEI大侠?
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顶一下
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回复 11# reformatsky 的帖子

不是,只是一个默默无闻做了20年喇叭和音箱的人。
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喜欢这类在科学基础上的分析文章....

顶谭工...普及音响知识
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音箱是一套音响系统的喉舌,在系统当中是非常关键的,同时也是异常重要的。
优秀的音箱应该具有优秀的音乐表现水平,重播音乐充满生命力,充满感染力。所以,音箱也是最难调整的。
出音易,出乐难。平衡正确的声音可以通过技术指标,这是前题,但是动人有感染力的音乐却是艺术,这是目的。
真正优秀的音箱不存在某国某声的说法。真正优秀的音箱只会带给聆听者音乐现场般的优美动人的感觉。因为音乐是没有国界的语言嘛。
旋律是音乐的生命,是器材的灵魂。
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