如何降低扬声器系统设计中的失真

hmnxbrr · 发表于 2006-6-18 11:19:00

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如何降低扬声器系统设计中的失真

通常，附加失真对扬声器不算什么问题，更合适地说，问题在于如何降低失真。成本在音频声源（例如CD唱机）和放大器的失真规定已小于0.01%的时代，扬声器是音响链中最弱环节的老看法已变得越来越准确。但是，人们已经学会了在扬声器系统里怎样降低失真的好措施了。

这个老生常谈的话题由于具有假冒的可能性而依然很吸引扬声器师们的兴趣。国外专家讲过一个故事：话说牛津大学有一位极这富进取精神的扬声器设计师骄傲地带着一只新开发的扬声器样品到著名的吉它演奏家Leo Fender那里，供Leo的吉它放大器使用。Fender试验了这只扬声器，然后告诉那位工程师，这只扬声器"太干净"了，为了达到满意度，他要求在扬声器中必须表达更多的失真。
通常，附加失真对扬声器不算什么问题，更合适地说，问题在于如何降低失真。成本在音频声源（例如CD唱机）和放大器的失真规定已小于0.01%的时代，扬声器是音响链中最弱环节的老看法已变得越来越准确。但是，人们已经学会了在扬声器系统里怎样降低失真的好措施了。
首先，要阐明一些术语：所谓失真，是指扬声器传输函数中的非线性的结果。有一些人定义失真为：在装置的输入和输出的波形幅值之间存在的任何另外的变化。这种定义还包括了频率响应和相位相应的影响，这类影响本质上是线性影响。
第二，我们来评论一下系统中非线性的影响。非线性的任何形式都有两种影响：它促成输入频率在输出端出现谐波（频率的多倍数），而且它促成出现调制产物（和及差），影响的形式常常称为谐波失真；后者则称为调制失真（或称互调失真）。由非线性产生的特殊的外来频率取决于非线性的性质。换句话说，一些非线性形式成比例地引起较多的谐波失真，而另一些形式引起较多的调制失真。
同样，特殊的谐波或调制的产物也取决于非线性的形式。举例来说，中心胶接口处松脱就会在扬声器中产生较高次的谐波--10次、12次等等--而音圈在磁气隙中偏心就会产生低次的偶次谐波，例如2次和四次。
一般地说，调制失真能更多的听出而且比谐波失真更令人讨厌：音调增添谐波只不过改变了音调的音色，而增添和或差的频率（这些频率很可能是与有关节目源中的任何频率都不调和的），就像在管弦乐队中增添了奏错了的音调。
通常，失真是以要求信号的百分比规定的。人们已经做过许多试验以确定能听到的谐波失真和调制失真的最小的百分比。最终远离目标的变化证明了这样一个事实，试验者寻求的是错误的问题。事实上，失真的最小可听量是由人类听觉的掩蔽现象决定的。因此，就是由频率范围、SPL和声源的复杂性来决定的。
音响设备制造商常常对有关失真指标及通过打印出的电子设备的失真曲线图的主观反应的难度做出反应（在设备中失真可以好到小于0.01%），但是忽略了扬声器在有效频率范围内及实际使用的听音声级下的失真情况（扬声器谐波失真是很少小于1%的）。虽然，扬声器系统的频响一般是公开的，但是许多实验证明耳朵能包容大多数频响的变化，实际上就是非线性失真的变化随着令听音者疲劳的时间而更使人头痛了。
最近，人们对寻求有用的确定扬声器失真的方法有了许多兴趣（那种方法是与主观实验有关）。为此目的近来的一些论文推荐使用多音调测试。这是一种把四个或更多的正弦波馈给被测装置的测试形式，而在输出端由FFT完成任务。总的来说，结果能够以信号/噪音比那样的方式，或以百分比，或以图表的形式来表达。在任何情况下，对测出的谐波失真，低次调制失真（例如：和或差），以及高次调制失真（例如：3f1-3f2）中都是没有差别的。

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