杨玉鹏
发表于 2010-7-4 11:43:19
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扬声器实际上是一种把可范围内的音频电功率信号通过换能器(扬声器单元),把它转变为具有足够声压级的可听声音。为能正确选择好扬声器,必须首先了解声音信号的属性,然后要求扬声器能“原汁原味”地把音频电信号还原成逼真自然的声音。
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! u5 S8 K( ^) Z1 M3 Q2 h4 j人声和各种乐声是一种随机信号,其波形十分复杂。可听声音的频率范围一般可达20Hz-20kHz;其中语言的频谱范围约在150Hz-4kHz左右;而各种音乐的频谱范围可达40Hz-18kHz左右。其平均频谱的能量分布为:低音和中低音部分最大,中高音部分次之,高音部分最小(约为中、低音部分能量的1/10);人声的能量主要集中在200Hz-3.5kHz频率范围。这些可听声随机信号幅度的峰值比它的平均值约大10-15dB(甚至更高一点)。因此扬声器要能正确地重放出这些随机信号,保证重放的音质优美动听,扬声器必须具有宽广的频率响应特性,足够的声压级和大的信号动态范围。+ r8 f0 c B% W) e( G3 [
0 i) f# U' j. k4 |; J/ \! J& B3 N我们希望能用相对较小的信号功率输入获得足够大的声压级,即要求扬声器具有高效率的电功率转换成声压的灵敏度。还要求扬声器系统在输入信号适量过载的情况下,不会受到损坏,即要有较高的可靠性。 K2 @! Q. E& Y- ]
. h; M9 I& {5 P2 @7 s扬声器系统主要技术特性的应用( b6 W! X) C" l0 N1 A
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扬声器系统有许多与音色效果和使用场合直接有关的技术特性,为了用好用活这些技术特性,用户必须对它们有所了解。
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1)二路(二分频)和三路(三分频)扬声器系统
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" @" o: {7 ~! e7 ^: E# K; ]" M音频信号的频谱范围很宽,把20Hz-20kHz的信号要用一种扬声器单元是无法满足整段频响的;一般的12寸以上大口径扬声器单元,低音特性很好,失真不大,但超过1.5kHz的信号,它的表现就很差了;1-2寸的高音扬声器单元(高音压缩驱动器)重放3kHz以上的信号性能很好,但无法重放中音和低音信号。- ]0 E" u+ {1 r A( e' v
2 b3 t- z/ T* M9 l; z+ x& G% `于是就有了由各种频响特性单元组成的扬声器系统,由低音(含中低音)和高音(含中高音)两种单元组成的称为二路扬声器系统,由低音、中音和高音三种单元组成的称为三路系统。
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二路扬声器系统结构简单,造价相对较低,为了解决缺少这段中音频率,于是有些厂家用了一种折衰的方法,即在分频网络上把低音单元的频响特性向上移动,把高音单元拭目以待频率特性向下移动。另外一个问题是,分频交叉点频率只能设定在500Hz-2kHz之间,而此区域正是人声和乐声频谱的重要部分。因此在听觉上人留下“空洞”感和听到的失真。) u2 O6 c9 _. _/ K6 J
% y$ b0 x( D/ }' b$ s, B! `1 R0 T亦因为如此,三路扬声器对喇叭单元的要求相对较高,假若单元的性能不佳,整个扬声器系统的声音就不够平滑,或有严重的相位失真。三路扬声器系统各单元的特性可不作折衷,充分发挥它们各自的长处,两个分频交叉点可选在中音人声和乐声频谱重要部份上、下边缘处,对音质没有任何影响,故三路扬声器系统减小了声音的失真,提高了声音的清晰度,改善了低高和高音间交叉频段的性能,增加了扬声器系统的功率处理能力,因此是文艺演出、音乐厅和歌剧院扩声系统的最佳选择。
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* q( y" |7 D6 ?" j2)灵敏度和最大声压级(SPLmax)
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扬声器单元是一种电信号与声音之间的换能器,要求它能以相对较小的输入功率转达换成很宏亮的声音,这就要求扬声器有较高的声压灵敏度,[灵敏度]实质上是一种[转换效率]的体现,各类扬亏损顺系统由于采用的设计技术,选用的材料和生产工艺等多方面的差异,灵敏度的差异也很大。
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灵敏度是指输入扬声器单元1瓦的电功率,在扬声器轴线方向离开1米远的地方测得的声压级大小,如果两种扬声器的灵敏度相差3dB要达到同样大的声压级输出,需要增加电输入功率一倍,因此灵敏度较高的扬声器能发出较大的声音。扬声器系统的输入功率能力一般都远远大于1瓦(一般都在100瓦-2000瓦之间)因此实际使用时都可输入这个最大允许的电功率,以额定最大功率,输入扬声器,在扬声器轴向1米处产生的声压级称为最大声压级SPLmax例,灵敏度=100dB,1w/1m扬声器,若具最大功率承受能力为1000W,则SPLmax=100dB+30dB=130dB,1m。
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3)失真和音质% V8 j! Y) V2 q, C
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音箱工厂都没有标称他们产品的失真率,其实它是一个非常重要的技术参数,音质是一个比较抽象的评价,亦没有可能在文件上标称,只能采取主观的听音比试,通常,灵敏度与音质是有矛盾的,生产商需要在两者中作适当的平衡,一般来说,中低价的产品,均以灵敏度作主导,追求性能价格比,而高价位产品偏重音质,而最高层次者是两者兼备。
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& T8 D1 N! N# F4)[个性]与[共性]
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在此又再引伸出另一个相对抽象和主观的性能评价,扩声用的音响,有别于家中的Hi-Fi音响器材,必须兼容性非常高,因为每个场地都可能演出不同类型的节目,从歌剧到摇滚音乐会,亦可能只是以语言信号为主的报告会,故其音响系统必须要兼容不同的节目源,做到[平均性]的优异即不能偏重于某一个用途,而家里的Hi-Fi音响器材,只需要照顾一个人或一小撮人的口味,其产品的[个性]是容许存在,但作为专业扩声系统器材,则这种[个性]将会变成[局限性]或[缺陷]。; ^1 l% q$ C, Y; Q! t! w4 l
5 T! ?2 J% s6 g专业扩声器材需要为一大群公众服务,节目内容经常变换,[共性]是基本要求,兼容性要强,不同性质的节目都要有[平均]的表现,除此之外,专业扩声器材必须是“无渲染”,“不夸张”,“忠实”地将音源还原,就是[共性]或[共用性]。; q& A+ b4 |# u2 {% J8 N# [
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