浅谈扬声器的音质

gmao4301 · 发表于 2017-1-13 07:55:46

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扬声器音质主要由什么因素决定？

我们听音响设备，当然最注意它的音质好坏。有一位作者写到扬声器音箱；音质好坏最为重要，至于扬声器振膜用什么材料并不重要。这句话逻辑上没有什么问题，关键在实质上。这句话似乎应该反过来说，扬声器振膜材料是十分重要的，振膜材料对扬声器的音质起着至关重要的作用。不同振膜材料决定了扬声器的音质取向，或者说为了使扬声器的音质满意，而费尽心机去选择一种新材料。一种新材料的选择与运用往往意味着对扬声器音箱的一个改观。在早年的电动式扬声器基本采用纸浆振膜，那时扬声器称为纸盆扬声器。到了20世纪90年代出现了聚丙烯振膜（PP盆）；随后出现防弹布振膜（Kevlar纤维）都给人耳目一新的感觉。而Thiel、AE等音箱其音色的不同，与他们采用金属振膜有很大的关系。

什么是好音质呢？

在音响界、音响与音乐爱好者之间，音质这一个名词几乎是一天到晚挂在嘴边的。音质是什么？和许多日常概念一样，我们很少去想它，很少去深究它。顾名思义，或望文生义，音质就是声音的品质。但是什么是声音的品质呢？声音的品质又如何表现，如何衡量、如何评价呢？有没有客观的一致公认的标准呢？

对于人声的理解区别更是毫发入微。我们能区别生人与熟人，对自己熟悉的人，甚至"未见其人，如闻其声"。单凭脚步声、推门声、咳嗽声就可以准确判别出自己熟人的到来。与这种区分相对应的听觉印象我们称为音色，各种声音有自己的特色，声音具有看不见、摸不着的神秘色彩。在评价声音，描述声音时，常感词藻贫乏。所以我们向日常经验求助，既然有五彩斑斓的图画，就可以有五光十色的声音。除了色彩以外，我们描述声音音乐不断利用熟知的日常生活经验。温暖感来形容声音的冷热；物理感来形容声音的软、脆、松、硬；物理感形容声音的厚、薄、窄、宽。而音色又与声音的成分、时间结构有关。我们不妨将音色的问题从物理上稍为深入地探询一番。世间有各种各样的声音，各国各地又有种类繁多、花样翻新的乐器，自然它们的音色各不相同。音色同声音的成分结构也有关。声音成分为简单的、最单纯的是纯音，自然界纯音很少。由仪器比如音讯信号发生器可以发出各种频率的纯音。最近有杂志将纯音信号烧录成光碟赠送，方便了许多没有仪器的读者。 400Hz、600Hz的纯音是什么味道，确实需要感受一下，特别是对从来没有感受过的人们。纯音的感觉是"淡”、"清”，"淡"是天高云淡的淡；"清"是水至清者无鱼的清。声音单薄，也就不是音乐，多种成分音组成的声音，音色就比较丰满。各种乐器（先将电子乐器除外）发出的都不是单一频率，单一振动的纯音。乐器声一般是由基音和基音成整数倍的谐音组成。而自然界几乎所有的声音都是复合音，包括了振幅高低不同的谐波和杂讯，从而形成了不同的音色。

长笛的频谱

长笛的频谱，由图中可见谐音比较少。长笛的音域还比较窄，大约在600 ~ 6000Hz之间。莫札特写过两首长笛协奏曲，表现了长笛的多种音色。有人爱称长笛为“花腔女高音”，表现了对长笛的爱好。

小提琴的频谱

小提琴的频谱，它包括许多高次谐波，表示音色丰满、圆润。弦乐的音色是极为丰满、复杂的。人们对200年前义大利的名琴斯特拉底瓦里、瓜那里推崇备至，即使是用同样的形状、尺寸、材料、工艺制作的小提琴也难以望其项背。经验告诉我们，在世界上找两个完全相同的人是很困难的，找两把音色完全相同的小提琴也是相当困难的，更不用说不同演奏家演奏技巧，控制音色的变化了。

gmao4301 · 发表于 2017-1-13 07:56:06

钹的频谱

在乐器中也会有一定的杂讯。像打击乐器，杂讯在音色中占有重要的地位。一个钹的频谱。不仅成分音之间没有整数的关系，音色杂乱，有很多杂讯，即便是小提琴，弓在四根弦上拉动，而弓上是抹有松香的，弓在拉动弦时不仅会发出如歌如诉，似梦似幻的动人心弦的乐曲。也会有摩擦的杂讯，拉位越高，这种杂讯越大。有些发烧友说能听到小提琴的松香味，至今尚未发现声音能传播香味。这种摩擦杂讯引起的联想，大概就是我们一些发烧友听出的松香味。另外，音色还与时间结构有关，即与声音的建立与衰减方式有密切的关系。钢琴频谱图所示。钢琴的声音开始一按是强的，然后一放逐步衰减。而风琴是逐步增强的在短时间保持一定声级，然后比较快衰减。这也可以称为音形、包络。

将上面的意思归纳一下，之所以有不同的声色，从成分上讲，是由于每个声音成分不同。它会有许多的谐波和杂讯；这些谐波和杂讯可以有一定的规律，也可以没有一定的规律。从时间结构讲就是它的形状不同，其振膜同时间的关系也各有不同。这种组合变化是无穷的。而好的扬声器就是要将音乐本身的音色特点，不失真地重放过去。拿烹调来说，有人喜欢原汁原味，有人喜欢加一点味精。过去的厨师腰里还有一些小包，那是某种海鱼干磨制的粉末，稍加进去，果然不同反响。而川菜就广加各种姜、辣、麻香调料，味道浓郁。到底哪一种好，是见仁见智的事。扬声器音箱重放声音要求不失真，要求重放声音真实，但人们又要求好听，两者折中就形成各种风格的扬声器音箱。

扬声器的重播音质主要取决于振膜材料

就我们常用的、常见到的电动式扬声器而言，其客观测试指标主要取决于其结构与几何形状。而其音质好坏取决于扬声器振膜材料、振膜材料的种类和它具有的物理性能。例如；B&W 801，其低频单元振膜原来是采用铝合金振膜，测试结果虽然不错，但是主观音质评价却不那么理想，所以最后采用混有10%的Kevlar纤维的纸架振膜。

根据研究扬声器振膜的音质又取决于振膜的材料三项指标：它们是振膜材料的弹性(用弹性模量E)、密度(p) 和适当的内阻尼。也就是希望它弹性模量E高，密度p小，还要有适当内阻尼。这样扬声器传播速度快，上升快，而且有适当的内阻尼，阻尼掉不必要的杂波，振动停止下降快，声音干净柔和。但是金无足赤，人无完人。世界上也没有绝对理想的振膜材料。如钢合金振膜弹性模量高，密度小，对振动反应很快，对声音的爆发力强。但是金属内阻尼小，要振动迅速停下来就比较困难，声音就不干净。相反对纸浆类材料，声音比较柔中，声音上升也比较慢，但下降速度快，力度也不是很强。同时满足E/p大，内阻尼足够的材料是一件很困难的事。近年来材料技术的发展，出现了许多新材料。例如有些锥形振膜除了采用传统的纸浆、玻璃纤维、Kevlar纤维（防弹布）以外，又采用了TPX、 HD-A, HD-1等复合式材料，性能有很大进步。

“振膜采用什么材料不重要，只要音质好就行”，这句话可以认为“用什么样的振膜材料大体上决定了扬声器的音质”。

我们常常看到人们在评价扬声器的瞬态反应，提到某某扬声器瞬态好，或瞬态回应好。仔细一分析，问题就来了，我们常常讲的瞬态有两种状况，一是上升，声音由无到有，一是下降，声音从有到无。我们希望声音从无到有是瞬间完成，从有到无也是瞬间完成，但是这是很困难的。需要一种材料上升更快，下降也就很快，那几乎是不可能的。例如金属材料，上升快，下降就更慢了。它会产生一个阻尼振荡，不那么容易消失，月有阴晴圆缺，人有悲欢离合，要扬声器两头都好，也不是一件容易的事。

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