那些關鍵的揚聲器引數和它們告訴我們的內容

那些關鍵的揚聲器引數和它們告訴我們的內容

在上圖的情境中,存在什麼問題?一個清晰的音訊流,會透過那些最先進的數字裝置進行層層處理,並透過那些先進的放大裝置進行放大之後,透過木製音箱箱體中的紙盆揚聲器喇叭,再次傳送給觀眾。

在這一整個聲音鏈條中,最為薄弱的環節,就是音箱,也被稱作揚聲器。任何系統中,觀眾所聽到的最終音質效果,都是取決於揚聲器重現整個上游那些出色音訊裝置的音色的能力。

在過去的一個世紀中,商用揚聲器經過了一個緩慢而又穩定的發展過程。而相比之下,音訊系統中的電子元件部分的變化,卻是光速發展,無論是物理屬性還是使用方法都發生了徹底的、根本的變化。

然而,僅僅因為感測器(揚聲器驅動器)沒有跟上相對應的電子原件的發展速度,並不意味著所有的感測器都是落後的。恰恰相反,使用當今最好的設計也依舊可以實現驚人的效能。瞭解揚聲器的工作原理是從任何音響系統中獲取最大收穫的一個非常關鍵的步驟。

它的內部構造是什麼樣的?

揚聲器的任務是將音訊系統的電訊號轉成可以被人類感知到的聲能。在大多數情況下它所輸出的聲音和流經上游原件後輸入揚聲器的聲音越接近,越好。因為這個時候,輸出的是最為真實的輸入聲音(即,保真度高)。

而另一個同樣重要的問題是,你要理解,不管你所使用的揚聲器的效能如何優秀,如果輸入的音源差勁的話,音質同樣也會差勁的。

專業揚聲器通常在單個外殼中包含多個驅動器(元件)。最常見的設計被稱為“雙向”,兩個元件組合起來提供輸出。雙向設計通常包括一個直徑為15英寸或12英寸的錐形低音揚聲器和一個小型(1至1。5英寸)壓縮驅動器,該驅動器與喇叭口相連,可以提供規定的覆蓋範圍。

對於再現較低頻率的低音揚聲器,外殼一般會提供一個操作面板,一種直接將輸出輻射到周圍空氣中的裝置。

相反,那種處理高頻的壓縮驅動器,如果直接傳送到覆蓋空間的話,實際上是聽不見的。因此,透過以規定的速率和分散模式展開聲波,驅動器必須與喇叭配合以使驅動器的輸出與周圍的空氣相匹配。最終,喇叭/驅動器設定的效率獲得顯著提高,只需要幾瓦的輸入就可以提供足以填充整個室內的電平。

在揚聲器箱內,輸入訊號透過無源分頻網路在兩個分量之間分配,無源分頻網路通常稱為分頻器,它將低頻引導至低音揚聲器,高頻引導至壓縮驅動器。

傳統的揚聲器很像汽車發動機,其驅動器的錐形動作類似於活塞的運動。每個驅動器的來回運動是完成工作所需的動力源——轉動驅動軸或傳播聲波。

汽車發動機使用汽油作為燃料,而揚聲器使用功率放大器的電輸出。在這兩種情況下,將燃油與電機匹配對於最佳化效能至關重要。

揚聲器和功率放大器具有給定和接收關係,放大器推動揚聲器的自然平衡狀態(揚聲器箱體內外壓力相等),揚聲器推回放大器的變化輸出。

鑑於市場上可用的揚聲器品牌眾多,找到適合特定應用的最佳揚聲器單元可能類似於大海撈針一般。但是,透過那些信譽良好的製造商堅持行業標準規範的堅韌,才使得尋找合適的工具變得沒那麼麻煩。而這些行業標準規範,包括:頻率響應,靈敏度,功率處理和方向性的額定值。

頻率響應

這個引數是用來量化一個揚聲器在人耳可聽辨的十個八度音程範圍中再現聲音的能力。而造成單個揚聲器元件在頻率圖響應這項科目上獲得完美分數的製作工程障礙,始於聲波的物理構成以及使得實際公開的揚聲器在尺寸和重量上所使用時需要所施加的限制。

低頻的波長可長達56英尺,而高頻可短至半英寸。因此,想要建造一個在整個頻譜上表現都同樣出色的揚聲器幾乎是不可能的。因此,進一步複雜化的設計是非常必要的,既要讓箱體儘可能小一些,並且保證美觀。而頻率響應確定之後,將會使用一個可定義範圍的數字來量化,比如+3dB或者-3dB。如果沒有前面的限制範圍的+-號的話,單純的數字號去一一。因為任何揚聲器在特定電平上都有可能產生任何頻率的聲音(比如-45dB)。

標準範圍+/-3dB實際上允許存在相對較寬的6dB視窗,因此應該被視為最大可用方差。對於全頻設計的音箱來說,頻率響應為50Hz至15,000Hz(15kHz),這可以作為標準效能的基準。

靈敏度

和頻率響應一樣,靈敏度這個引數也需要限定明確的定義和單位,它的通用規格包括1w/1m,或者瓦每米。

如果一個揚聲器的資料列表上列出的靈敏度為87[emailprotected]/1m,那麼表示,當揚聲器的輸入端施加1瓦的功率的時候,距離揚聲器1米的軸上的聲壓級將為87dB。1米的軸上的聲壓級將為87dB。如果功率加倍導致輸出增加3dB,則2瓦特的功率應在同一位置產生90dB的可測量輸出。

輸入功率為256瓦意味著輸出為111dB,由於採用平方反比定律,在距離揚聲器8米的距離處將降至93dB——距離加倍導致了輸出電平在指定位置下降了6dB,因為距離倍增導致了覆蓋面積增加四倍。

相比之下,頻率響應相同、靈敏度更高的揚聲器((92[emailprotected]/1m)將在8米(略大於25英尺)距離處提供98dB的電平。輸出的5dB增益是免費的,因為它不再需要輸入來獲得更多輸出。然而,與所有設計一樣,權衡取捨和靈敏度只是難題的一部分。

功率響應

這個引數是靈敏度的相對面,其中一個的增加,會導致另一個的減少。例如,增加功率響應的一種最簡單的方法,就是讓元件更加穩定,但是,增加驅動器功率響應所需要的附加質量,會導致這些元件的靈敏度下降,通常最終的結果是輸出的電平整體並沒有增加。

但是,功率響應能力對揚聲器來講很重要,因為它確保了揚聲器系統的長期可行性。揚聲器在現場演出時,鑑於現場聲音核心所具有的未知性,揚聲器可能會接收到高於平均操作水平的輸入峰值。對於那些不可避免的峰值,極端電平足夠實用、合乎設計的功能便是系統最後的餘量和持續性功能之間的差異性。

當揚聲器製造商誇大他們的產品所處理搞輸入電平的能力資料的時候,問題就出現了。因為,數值越低,反而意味著揚聲器的功率響應能力的永續性。根據品牌的不同,永續性可以指代特定的輸入訊號可以連續操作4,8,或者24小時。

而峰值功率通常是永續性音量的兩倍,代表了揚聲器可以縮短可變寬頻音樂素材處理時間的瓦數。順便一提,有一個令人印象深刻但是沒什麼用的評級,叫做峰值程式(或脈衝瓦數),它代表了系統在短時間內可以維持的功率。

指向性

指向性是指揚聲器控制其輸出位置的能力。低指向性的揚聲器適合在短投射距離內放置,以便覆蓋更寬廣的覆蓋範圍,而高指向性在方向模式控制的要求最為重要的時候,是最合適的。

由於聲波的物理屬性,方向性控制取決於頻率大小。控制高頻的頻散較小,控制起來相對簡單,但10英尺長波長(100Hz)的頻率控制起來就會困難得多。

通常來講,喇叭的開口越大,越低的模式控制,越得意有效保持。例如,兩英尺的喇叭口對應於低至約500Hz的模式控制。因此,額定角度為60度×40度的喇叭形圖案僅顯示高於由喇叭尺寸決定的截止頻率的那些度數所覆蓋的範圍。

高頻雖然更容易控制,但卻傾向於以緊密的方式聚集在一起,迫使喇叭設計者開發諸如恆定方向性的技術,以幫助確保高頻率在喇叭的工作範圍內可以更加均勻地分佈。當然,這種透過武力強制控制會導致產生新的異常現象,需要進一步的創新技術來解決。

雖然現代商用揚聲器基本上與其古老的祖先相近,但鑑於當前技術的計算能力和快速創新,未來的揚聲器可能最終擺脫與那些古老裝置之間的聯絡與限制。

但就目前而言,頻率響應,靈敏度,功率響應和指向性這些問題,依然是客觀判斷的定義引數。雖然這些引數將如何實際轉化為整體音質表現,完全是屬於主觀問題——但那就又是另一個話題了。