挑選音箱最全技巧 弄懂這二十三個問題你也是師傅

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音箱由哪幾部分組成?

市面上的音箱形形色色,但無論哪一種,都是由喇叭單元(術語叫揚聲器單元)和箱體這兩大最基本的部分組成,另外,絕大多數音箱至少使用了兩隻或兩隻以上的喇叭單元實行所謂的多路分音重放,所以分頻器也是必不可少的一個組成部分。當然,音箱內還可能有吸音棉、倒相管、摺疊的“迷宮管道”、加強筋/加強隔板等別的部件,但這些部件並非任何一隻音箱都必不可少,音箱最基本的組成元素只有三部分:喇叭單元、箱體和分頻器。

為什麼有些音箱用兩隻喇叭單元,而有的要用三隻,還有用四隻、五隻的,用一隻行嗎?

喇叭單元起電-聲能量變換的作用,將功放送來的電信號轉換為聲音輸出,是音箱最關鍵的部分,音箱的性能指標和音質表現,極大程度上取決於喇叭單元的性能,因此,製造好音箱的先決條件是選用性能優異的喇叭單元。對喇叭單元的性能要求概括起來主要有承載功率大,失真低、頻響寬、瞬態響應好、靈敏度高几個方面,但要在20Hz-20kHz這麼寬的全頻帶範圍內同時很好兼顧失真、瞬態、功率等性能卻非常困難,正如道路警察,如果管得太寬肯定會顧此失彼,而各管一段就容易得多,喇叭單元也是這個道理,最有效地解決方案就是分頻段重放。為此喇叭廠生產了不同類型的單元,有的只負責播放低音,稱為低音單元,播放中音的叫中音單元,高音單元只負責播放高音,這樣便可採取針對性的設計,將每種單元的性能都做得比較好。

所以,儘管可以採用一隻全頻帶喇叭來設計音箱,不過出於上述考慮,用多個單元的組合來覆蓋整個音頻頻段的設計方式還是佔了絕大多數。具體用幾隻單元,取決於音頻範圍的頻率劃分方式,如果是簡單地分成高音和低音(或中低)兩段的二分頻音箱,選用一高一低(或中低)兩隻喇叭就夠了;如果是分高、中、低三段的三分頻音箱,那麼最少也得用三隻單元,現在兩隻低音單元並聯工作的設計方式也很流行,這樣總的單元數便可能達到四隻;有些大型音箱的頻段劃分得更細,如果再採用單元並聯工作的設計,總的喇叭單元數就會更多。在音箱的資料或說明書上通常有“X路X單元”這樣的文字,就是對音箱的分頻路數和所用單元總數的具體說明,例如“三路四單元”,表示這是三分頻設計的音箱,總共用了四隻喇叭單元,其餘依此類推。 

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分頻器是做什麼用的?

由於現在的音箱幾乎都採用多單元分頻段重放的設計方式,所以必須有一種裝置,能夠將功放送來的全頻帶音樂信號按需要劃分為高音、低音輸出或者高音、中音、低音輸出,才能跟相應的喇叭單元連接,分頻器就是這樣的裝置。如果把全頻帶信號不加分配地直接送入高、中、低音單元中去,在單元頻響範圍之外的那部分“多餘信號”會對正常頻帶內的信號還原產生不利影響,甚至可能使高音、中音單元損壞。 

從電路結構來看,分頻器本質上是由電容器和電感線圈構成的LC濾波網絡,高音通道是高通濾波器,它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號;低音通道正好相反,它只讓低音通過而阻止高頻信號;中音通道則是一個帶通濾波器,除了一低一高兩個分頻點之間的頻率可以通過,高頻成分和低頻成分都將被阻止。在實際的分頻器中,有時為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異,還要加入衰減電阻;另外,有些分頻器中還加入了由電阻、電容構成的阻抗補償網絡,其目的是使音箱的阻抗曲線儘量平坦一些,以便於功放驅動。

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喇叭單元有那些種類?

喇叭單元的種類很多,分類方法也各不相同。如果按電-聲轉換的原理來分,有電磁式、電動式、靜電式、壓電式等不同類型的單元,最常用的是電動式單元;按照單元振膜的形狀來分,有錐盆單元、平板單元、球頂單元、帶式單元等類型,其中錐盆單元和平板單元比較適合做低音和中音,而球頂單元和帶式單元比較適合做高音,也有部分中音單元採用球頂式設計;從所覆蓋的頻帶來看,喇叭單元又可分為低音單元、中音單元、高音單元和全頻帶單元。

目前最常見的低音單元和中音單元從換能原理上講都屬於電動式揚聲器,它們多采用錐盆狀的振膜,因為這形狀的振膜設計成熟、性能良好。振膜材料則多種多樣,有傳統的紙質振膜,也有高分子合成材料(如聚丙烯)製作的振膜,還有鋁、鎂等金屬材料製作的振膜。對振膜的要求是剛性好(不易產生分割振動)、重量輕(瞬態響應好)、具有適當的內阻尼特性(抑制諧振),但這些要求並不容易同時滿足,紙質振膜的重量和阻尼特性都能達到要求,但剛性不夠強;金屬振膜的剛性很好,但阻尼又欠佳;聚丙烯振膜比較好地兼顧了各個方面,近年來獲得較多的應用。此外,還有些廠家採用很複雜的工藝製造振膜,“三明治”複合結構就是其中之一,它的上下兩個表面之間夾著蜂巢結構的中間層,整體上具有很高的剛性,同時又有重量輕、阻尼好的特點,很有發展前途。

高音單元最常用的是球頂式高音,從工作原理上講也屬於電動式單元。球頂高音的振膜可以用金屬材料製造(如鋁、鈦、鈹等),稱為硬球頂,也可以用軟質的織物製造(如蠶絲、化纖),稱為軟球頂,通常,硬球頂的高頻響應比較好,而軟球頂的聲音比較柔和。近年來,帶式高音和靜電高音也得到一定的應用,它們共同的優點是振膜特別輕盈,因而高頻響應出色,聲音纖細透明,不過,這兩種高音的生產還不如球頂高音那麼容易,應用不太普及。還有一種號角高音,由球頂式的驅動部分加一個喇叭狀的號角構成,它的特點是聲音指向性強,而且效率高,因而在專業擴音領域的音箱中應用很普遍。

還有一種同軸單元,實際上是低音和高音單元的組合。

喇叭單元為什麼要裝在箱子裡?不裝箱行嗎,比如用個支架來固定它們?

不行,準確地說是低音單元必須要裝箱,高音則可裝可不裝。有兩個原因使得低音單元必須裝在箱子裡:一是為了消除“聲短路”現象;二是為了抑制喇叭單元的低頻諧振峰。先說第一個原因。低音單元的振膜在前後運動時,除了有向前方輻射的聲波,也有向後方輻射的聲波,兩個方向的聲輻射相位正好相反,即相差180度。由於低頻聲波的波長很長,其繞射能力是很強的,也就是說低頻聲波的方向性很弱,如果喇叭單元不裝箱的話,後向輻射的聲波就會繞到前面來與前方的輻射異相相消,總體上的前向聲波輻射能量就被大大削弱,這種現象稱為“聲短路”。“聲短路”現象必須設法消除,否則低頻根本無法有效地輻射。如果把喇叭單元裝在箱子裡,振膜後方的輻射被箱子阻隔,也就不會形成“聲短路”了。

第二個原因,每一隻電動式低頻單元都有一個低頻諧振點,在此諧振點上的輸出達到一個峰值,但失真也很高,瞬態響應非常差,如果對此諧振峰不加以抑制,勢必嚴重影響重放的音質。如果將單元裝箱,箱內空氣的勁度就會對振膜的運動產生抑制作用,這樣就達到了壓低諧振峰、改善性能的目的。另外,通過合理選擇箱體的結構和參數,可以達到拓寬低頻響應的目的,設計良好的倒相箱、無源輻射器音箱、傳輸線音箱都能獲得這樣的效果。

高音單元為什麼可以不裝箱呢?因為高音的波長短,繞射能力弱,不存在“聲短路” 現象,也不象低音單元那樣需要抑制低頻諧振峰,所以,對於高音單元,音箱的作用只是一個支撐。

箱體一般用什麼材料製造?

箱體一般用木質材料製作,因為木材容易加工,表面處理之後能得到和傢俱一樣的質感,容易跟居室環境協調一致。目前最常用的材料是人造中密度纖維(MDF)板,這種材料強度高,而且不易變形,不開裂,表面還非常平整,無須打磨就可以直接粘貼木皮或PVC裝飾。有些音箱也採用刨花板製作箱體,刨花板也有不易變形開裂、表面平整的特點,強度也可以,不過一但受潮後就容易損壞,所以通常只用於廉價的低檔音箱。還有用天然實木板製作箱體的,不過天然實木成本比較高,而且處理不當容易開裂變形,所以近年來的應用越來越少,一般只用於高檔音箱,主要是取實木的質感比較高級(特別是名貴木材)這一優點。當然,箱體不一定非得用木材來做,用塑料、用金屬甚至用石板都可以,但這些材料製作的音箱並不普遍。

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實木音箱的聲音比人造板音箱好嗎?

不能這麼說。理論上講,箱體只要足夠堅固不發生振動,用什麼材料都沒有區別。音箱的聲音主要是由喇叭單元、箱體結構設計、分頻器這三大要素決定,而跟箱體材料用實木還是人造板,甚至用塑料、用金屬都沒有關係。

音箱是如何分類的?

音箱的分類有不同的角度與標準,按音箱的聲學結構來分,有密閉箱、倒相箱(又叫低頻反射箱)、無源輻射器音箱、傳輸線音箱之分,它們各自的特點詳見相關問答。倒相箱是目前市場的主流;從音箱的大小和放置方式來看,有落地箱和書架箱之分,前者體積比較大,一般直接放在地上,有時也在音箱下安裝避震用的腳釘。落地箱由於箱體容積大,而且便於使用更大、更多的低音單元,其低頻通常比較好,而且輸出聲壓級較高、功率承載能力強,因而適合聽音面積較大或者要求較全面的場合使用。書架箱體積較小,通常放在腳架上,特點是擺放靈活,不佔空間,不過受箱體容積以及低音單元口徑和數量的限制,其低頻通常不及落地箱,承載功率和輸出聲壓級也小一些,適合在較小的聽音環境中使用;按重放的頻帶寬窄來分,有寬頻帶音箱和窄頻帶音箱之分,大多數音箱其設計目標都是要覆蓋儘量寬的頻帶,屬於寬頻帶音箱。窄頻帶音箱最常見的就是隨家庭影院而興起的超低音音箱(低音炮),僅用於還原超低頻到低頻很窄的一個頻段;按有無內置的功率放大器,可分為無源音箱和有源音箱,前者沒有內置功放而後者有,目前大多數家用音箱都是無源的,不過超低音音箱通常為有源式。

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密閉箱的特點是什麼?

密閉音箱的喇叭單元裝在一個完全密閉的箱體內,這樣,振膜向後輻射的反相聲波就被箱體完全阻隔,不會跑到箱外去和振膜前方的正相聲波相抵消,解決了“聲短路”問題,使低音能夠有效地輻射。密閉箱的低頻衰減特性比較其他類型的音箱都平緩,形同一個二階低通濾波器的衰減曲線,這意味著它具有各類音箱中最好的瞬態響應。同時,密閉在箱內的空氣形成一個強勁的“空氣彈簧”,能有效抑制振膜在諧振頻率處的位移量,減少非線性失真。不過,空氣的勁度也使喇叭單元的低頻諧振頻率上升,使音箱總體的低頻下限比單元在自由空間的條件下有所上升,與倒相箱、傳輸線音箱這些設計相比,密閉箱的低頻下限相對要差一些。還有,振膜後向的輻射得不到利用,致使其效率也要低一些。

氣墊式音箱和密閉式音箱是一回事嗎?

氣墊式音箱最早由美國的H.Olson和他的夥伴J.Preston提出後獲得專利,1950年代被AR公司推廣,代表性產品是當時名揚四方的AR-3(港臺的發燒友稱之為“阿三哥”)。氣墊音箱是密閉箱的一種,它的特點是使用高順性的喇叭單元並將箱體設計得足夠小,使箱內空氣的勁度大大高於單元振動系統的勁度(一般要超過3倍以上),對單元的振動系統而言,箱內的空氣對它的作用彷彿一個彈性強勁的氣墊一般,這種音箱因此而得名。氣墊音箱的失真低,瞬態表現相當好,曾一度深受歡迎,不過,這種音箱由於採用高順性的單元,靈敏度一般比較低。 

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倒相箱的特點是什麼?

倒相箱是目前應用最為普遍的音箱,它在密閉箱的基礎上增加了一截導管(倒相管),導管一端跟箱內的空氣連通,另一端通過箱壁上的開口(倒相口)通往箱外。當喇叭單元的振膜運動時,一方面直接對外輻射聲波,箱體系統可以剛好將振膜後向輻射的聲波倒相180度(倒相箱因此而得名),這樣從開口處輻射出去的聲波就與振膜前方輻射的聲波同相了,而同相的輻射使聲能得到疊加,於是加強並延伸了音箱總體上的低頻響應。倒相箱和密閉箱比較,同樣的箱體容積能獲得更低的低頻延伸,而且由於巧妙利用了振膜的後向輻射能量,因而效率比較高。不過,倒相箱也並非十全十美,除了設計調試比密閉箱困難以外,開口處急速流動的空氣容易造成氣流噪聲。另外,倒相作用本質上是利用聲學諧振來達成的,因而由開口輻射的聲波瞬態響應比較差。

無源輻射器音箱又有何特點?

無源輻射器音箱又叫空紙盆音箱,其實是倒相箱的一種變體,它的工作原理與倒相箱十分相似,只不過用無源輻射器代替了倒相管。無源輻射器的結構跟喇叭單元類似,有折環和輻射聲波的振膜,但沒有音圈和磁路系統,振膜的運動完全受箱內空氣的控制。無源輻射音箱的特點跟倒相箱差不多,即用較小的箱體就可以獲得較好的低頻響應,效率也比較高,但它也有區別於倒相箱的特點。優於倒相箱之處是克服了倒相口容易產生氣流噪音的問題,不過無源輻射器音箱具有比倒相箱更陡峭的低頻衰減特性,意味著瞬態響應比倒相箱還差。美國PolkAudio公司是生產無源輻射器音箱最具代表性的廠家。

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傳輸線音箱有什麼特別之處?

傳輸線音箱與密閉箱或倒相箱的設計思路完全不同,它利用了1/4波長的傳輸線來達到吸收單元諧振、抑制振膜位移、拓展低頻下限這些目的。傳輸線音箱有以下一些基本特徵:低音單元后面接有一跟長長的導管(傳輸線),導管的長度取單元低頻諧振頻率(或稍高一點的頻率)的1/4波長,為了實用化,導管通常摺疊於箱體內部,看上去象一個迷宮;連接喇叭單元那端的傳輸線截面積至少比單元的輻射面積大25%,然後逐漸變小,到傳輸線的出口處剛好等於單元振膜的輻射面積;傳輸線內敷設羊毛或玻璃棉等阻尼物質。傳輸線音箱與密閉箱和倒相箱等設計相比,具有更為深沉的低音,但以英國著名音箱專家MartinColloms為代表的一些人則認為傳輸線音箱較難避免因傳輸線諧振所造成的音染。

什麼是同軸音箱?

一般的音箱,高音單元和低音單元由於平面地排列在音箱的面板上,所以它們的發聲中心不可能重合為一個點,這樣,高音和低音到達聆聽者的距離就有差異,這種差異會導致相位偏差從而影響聲像的正確還原。同軸音箱用的是同軸單元,這種單元實際上是高音單元和低音單元的組合體,高音巧妙地放置在低音振膜的中心處,因此能保證高、低音的聲學中心是同一個點,從而解決了相位偏差的問題。最著名的兩種商品化同軸音箱都是英國的產品,一個是使用“鬱金香”同軸單元的Tannoy(天朗),另一個是使用Uni-Q同軸單元的KEF。

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什麼叫啞鈴式的單元排列?

就是高音單元緊夾在一上一下兩隻完全相同的中/低音單元中間,形式上有點象兩頭大中間小的啞鈴。啞鈴式排列可以獲得近似於點聲源的發聲效果,對立體聲的聲像定位有好處,所以近來這種設計比較流行。

什麼叫雙線分音?

常規的音箱只有一組輸入接線柱,從功放出來的全頻帶信號用一組喇叭線送到音箱,在音箱內部才通過分頻器將高、低音分開。雙線分音(Bi-wiring)則用兩組喇叭線來連接功放和音箱,讓高、低音分道揚鑣各走各的道,大家互不牽扯。雙線分音需要把分頻器的高音通道和低音通道的輸入端分開,因此音箱必須提供兩組接線柱。當然,能雙線分音的音箱也可以採用常規的單線接法,只要用隨箱附送的金屬短路片將兩組接線柱並接為一組就行了。

類似雙線分音,如果用三組喇叭線分別傳輸高音、中音和低音,這樣的連接方式就叫三線分音(Tri-wiring)。不過,三線分音不如雙線分音普遍。 

雙線分音一定比常規連接好嗎?

雙線分音主要理由是有的喇叭線適合傳輸低頻,有些適合傳輸高頻,如果分開傳輸就能按照不同的需要選擇相應的線材,達到最理想的效果。不過,這種觀點也只是一家之言,也有人認為雙線分音弊大於利的,例如著名的音箱廠Dynaudio和Thiel就堅持不用雙線分音,他們認為不同線材的傳輸特性不一致,會破壞高、低音相位的一致性,如果用相同的線,那又何必多此一舉呢?

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為什麼通常較大的音箱低音也比較好?

音箱的低頻下限和兩個因素密切相關,一個是喇叭單元的諧振頻率,一個是箱體的容積。在不裝箱的情況下,低音單元的低頻諧振頻率通常被認為是單元的有效頻響下限,口徑越大的單元,諧振頻率一般也越低,所以用大喇叭有利於還原更低的低頻。此外,較大的振膜面積在同等振幅的前提下可以推動更多的空氣,容易獲得更多的低頻量感。當喇叭單元裝箱以後,其諧振頻率受箱內空氣勁度的作用會上升,箱體容積越大,空氣對單元的作用就越小,諧振頻率上升也就越小,有利於獲得更低的綜合低頻響應。大音箱一方面便於使用大口徑的低音單元,另一方面又有更大的箱體容積,所以低頻通常比較好。

音箱的主要性能指標有哪些?

客觀衡量音箱性能的技術指標有很多,我們在產品目錄或音箱的說明書上經常看到的有:頻率響應、阻抗、靈敏度、最大承載功率以及最大輸出聲壓級。

頻率響應表示音箱輸出聲壓級隨頻率變化的關係,如果畫成圖,就是一條以頻率為橫座標、以輸出聲壓(或者聲壓的分貝數)為縱座標的函數曲線。這條曲線在中頻段的總體趨勢是水平的,當然中間可能有很多因為系統不夠完美造成的小波動。在低頻端和高頻端,曲線出現下跌的趨勢,音箱的輸出會減少,通常把低頻端和高頻端的輸出相對於中間水平段下跌3dB的那兩點成為低頻截止點和高頻截止點,這兩點之間的頻帶就是該音箱的頻響範圍。顯然,頻響範圍越寬越好,這樣就能還原音樂信號更寬廣的音域。對於目前的音箱來說,高頻端不是問題,早已達到音頻的上限20kHz,有的產品還遠遠超出,困難在於低頻端,一般書架箱達到50-60Hz左右、落地箱達到30-40Hz左右就很不錯了。另外,頻響範圍內的曲線越平坦、波動越小越好,這表示該音箱對頻帶內的所有頻率信號都能一視同仁地重現,不會出現平衡度的扭曲。

阻抗通俗地說,就是對輸入電流信號阻力的大小,單位為歐姆(Ω)。音箱最常見的阻抗值有8Ω、4Ω和6Ω三種,當然還有3Ω、5Ω、10Ω等其他值,但不常見。需要特別說明一點:音箱的阻抗只是一個標稱值,音箱的實際阻抗大小是隨頻率變化的,譬如標稱8Ω的音箱,只有在某些頻率點上阻抗才為8Ω,在其他頻率可能為10Ω、20Ω,另一些頻率又可能低至6Ω或4Ω。阻抗隨頻率變化的特性,在音箱的阻抗曲線圖上可以看得很清楚,這種變化增加了放大器驅動的難度。 靈敏度是衡量音箱電-聲轉換效率的指標,單位是dB/W/m,含義為輸入1W的功率時,距音箱軸向1m遠處能獲得的聲壓級大小,比如靈敏度90dB/W/m的音箱,表示輸入1W的功率,在音箱正前方1m遠處就能夠得到90dB的聲壓級。靈敏度高的音箱比較節省放大器的功率,應該算優點。不過,有時靈敏度和其他性能指標不易兼顧,權衡之下,往往寧可犧牲一點靈敏度來換取更好的其他性能,這是因為目前大功率的放大器很普遍,價格也不算太高,靈敏度低一些不算很大的問題。

最大承載功率是音箱的安全指標,表示該音箱能夠長期承受的輸入功率大小,低於此值的輸入顯然是安全的,如果長時間都超過這個極限,就容易使音圈過熱燒燬。最大承載功率這一指標為我們安全使用音箱提供了參考,但也應該注意到“長時間”這個前提,短時間超過最大承載功率是允許的,例如音樂信號中有許多短暫的峰值,其功率強度超過平均功率的數倍甚至數十倍,但持續時間都非常短暫,也就是轉瞬即逝,播放這樣的信號,只要平均功率不超過音箱的最大承載值,則完全沒有問題。

最大輸出聲壓級表示在失真不超過某一標準的情況下音箱最大的輸出能力,通俗的說法就是這隻音箱最大能夠放多響。通常,家用音箱的最大輸出聲壓級在100dB~110dB左右,少數高輸出音箱可達120dB左右。顯然最大輸出聲壓級越高越好,如果這一指標過低,就容易出現動態壓縮。

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評價音箱好壞的標準是什麼?

一款真正優秀的音箱,應該同時兼具優秀的客觀性能指標和良好的主觀聆聽評價。優秀的性能指標包括寬闊而平坦的頻率響應、很少的失真、快速的瞬態反應、高聲壓輸出能力、高功率承載能力、合適的阻抗特性以及合理的靈敏度。而什麼是良好的主觀聆聽評價,則是一門“藝術”了,每個人的標準不盡相同。理論上講,既然音箱是還音系統的一個環節(而且是對還音質量影響最明顯的最終環節),那麼就應該絕對忠實地還原,音箱本身不帶任何個性,不能對原音樂信號進行任何扭曲或修飾美化,如果達到或接近這樣的標準,就是一款好音箱,這就是所謂“唯真派”的觀點。然而也有人認為,既然音箱是用來再生音樂的,那麼聲音好不好聽就是檢驗音箱好壞的標準,這就是所謂“唯美派”的觀點。“唯美派”容許音箱對音樂信號進行合理的修飾潤色,也不太在乎技術指標是否完美,只要放出來的聲音“好聽”就行了。“唯美派”的觀點更適合我們這些把聽音樂作為娛樂的愛好者,不過,對於什麼叫“好聽”並無統一標準,而且不顧性能盲目追求好聽或者個性很容易陷入誤區。因此客觀地講,即使“唯美派”認可的好音箱,也應該建立在保證基本性能指標的前提下。 

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