掌握喇叭基本細(xì)節(jié)與能力 – 了解各種參數(shù)意義part1
來源:成都迅控 編輯:小月亮 2019-09-23 20:19:14 加入收藏
喇叭是一套音響最重要的部分,幾乎占有七成重要性。挑選最適合的喇叭,決定了聆聽時(shí)的質(zhì)量。好的喇叭帶你上天堂,不好的喇叭破壞了影視欣賞樂趣。但市面上喇叭品牌、型號族繁眾多,有時(shí)難免無從入手。除了親身試聽,去現(xiàn)場實(shí)地了解喇叭的聲音個(gè)性、取向外,在出發(fā)前,從網(wǎng)絡(luò)上先找到目標(biāo)待選列表,不失為一個(gè)方法。尤其音響一大堆專有名詞,對于新手而言簡直是天書。
如何了解喇叭的性能、適用與否,最簡單的方式就是看懂喇叭背面標(biāo)注的參數(shù)意義。我們可以從喇叭的基本規(guī)格稍微了解到喇叭的基本特性。本文將從「頻率」、「響應(yīng)」、「靈敏度」等喇叭的基本參數(shù)介紹,從外觀大概了解一個(gè)喇叭的基本細(xì)節(jié),在選購前可以對數(shù)據(jù)「心中有個(gè)譜」,知道喇叭的基本特性,也不致于無從下手,也無法理解店員的介紹。
什么是分音?為什么要分音
簡單了解喇叭分音
所謂分音顧名思義就是把人類可聽到的頻率,從20~20KHz的聲音分成幾個(gè)頻段,分別送往對應(yīng)的高、中、低音不同的單體。其原理就是利用電容電阻及電感,將擴(kuò)大機(jī)發(fā)出的信號,在某一頻率以上過濾掉(Low Pass Filter,俗稱低通),或以下過濾掉(High PassFilter,俗稱高通),或上下過濾掉(BAND PASS俗稱帶通),透過高低通的電子電路,將全音域頻率分割為低頻、中頻及高頻的音域。而實(shí)現(xiàn)這種高低通的電子電路,我們稱之為分音器。
ARENDAL的ˊ分音網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在材料上幾乎都采用訂制零件
由于高、低音單體間,必須有兩者皆可工作的頻率,但又不希望實(shí)際發(fā)聲時(shí),同一個(gè)頻率兩者都一齊「全力」發(fā)音,所以就有了分音器的存在。如果拆開喇叭箱,您會看到一些電線及一些被動(dòng)式零件,例如電容、電阻及電感,而這些零件就是組成這個(gè)揚(yáng)聲器的分頻網(wǎng)絡(luò),俗稱分頻器的主要組件。有些制造商是將這些零件焊在電路板上,有些是直接焊在喇叭單體上,兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。
分音就是為了讓每個(gè)單體分工合作
越高階喇叭對于分音越細(xì)分,以求在最佳特性范圍內(nèi)工作,發(fā)揮分工組合效果,達(dá)到 HI-FI高傳真的目標(biāo),因此了解喇叭的第一個(gè)重要部件就是分音器。分音(分頻)器,可以說是喇叭系統(tǒng)的靈魂。分音器依據(jù)分音器在訊號路徑上所在的位置,可分為被動(dòng)分音器與主動(dòng)分音器,其中所謂主動(dòng)式分音又叫電子分音。被動(dòng)分音器位于功率放大器與揚(yáng)聲器之間,主動(dòng)分音器則位于功率放大器之前。主動(dòng)分音器又可根據(jù)訊號處理的模式分為模擬與數(shù)字兩種,數(shù)字主動(dòng)分音器通常能提供除分音以外的功能如:限制、延遲、等化等功能。也有人稱不需外加電源的分音器為被動(dòng)分音器,這里說明的就是被動(dòng)式分音器。被動(dòng)分音器有顯著的缺點(diǎn):體積龐大、消耗大量的功率,但成本相對低廉,不過高效能的被動(dòng)分音器造價(jià)很可能比主動(dòng)分音器來得昂貴,因?yàn)槟艹惺芨唠妷?、電流的被?dòng)組件非常昂貴。
主動(dòng)分音器再訊號路徑上的位置在于功率放大器之前,處理的訊號等級也是被放大之前的小訊號;相反地,被動(dòng)分音器則是處理功率放大器與揚(yáng)聲器之間的大訊號。但也由于這樣的特性,主動(dòng)分音器有增加額外噪聲的可能性。
一個(gè)理想的全音域喇叭系統(tǒng),是不需要分音器的,但由于音頻信號的頻譜范圍很寬,所以要使用同一個(gè)喇叭單體,來詮釋20 ~ 20KHz的整段頻率響應(yīng)信號是不可能的,因?yàn)橐话?12英寸以上大口徑喇叭單體,低音特性很好,失真不大,但超過 1.5KHz 的信號,它的表現(xiàn)就很差了;1 ~ 2英寸的高音喇叭單體,播放 3KHz 以上的信號性能很好,但無法播放中音和低音信號。不過雖然分音的目的達(dá)到了,但分頻器內(nèi)部的被動(dòng)原件,卻也消耗掉擴(kuò)大機(jī)的輸出功率?,F(xiàn)實(shí)上反而通常是分音越細(xì),定位越高階。
分音器到底提供什么樣的功能?
在專業(yè)技術(shù)上,我們可以稱分音器的功能主要有「提供斜率與分頻點(diǎn)」,及「控制阻尼系數(shù)」二項(xiàng)功能。
提供斜率與分頻點(diǎn)
斜率指的是頻率每升高八度音程所衰減的幅度。以一個(gè)分音高、低音頻的兩音路喇叭來看,分音器就是設(shè)計(jì)讓喇叭的高、低音單體以我們希望的斜率衰減,這時(shí)候便交會出一個(gè)分頻點(diǎn)(Fx),讓單體各自在表現(xiàn)最佳的區(qū)域內(nèi)工作,發(fā)出理想的聲音。
控制阻尼系數(shù)即Q值
分音器讓不同頻段重迭部分的頻率響應(yīng)更為平坦,此外更重要的是,分音器具有相位等化(修正相位)的功能,能讓整個(gè)系統(tǒng)阻抗更容易受控制,相位表現(xiàn)優(yōu)化。依據(jù)經(jīng)驗(yàn),Q值低較佳,在0.5時(shí)最為恰當(dāng),不僅重迭部分的波動(dòng)幅度最小,分頻點(diǎn)的相位也會趨近于0度。但Q值過低,頻率會衰減得過早,而減低高階分音的效果。
分頻器的設(shè)計(jì)與類型
一般來說,分頻器包括三個(gè)基本參數(shù):
分頻點(diǎn)(Crossover Frequency):分音器的分頻點(diǎn)。
路(Way):就是所謂分頻器的”路”,也就是分頻器可以將輸入的原始信號分成幾個(gè)不同頻段的信號,我們通常說的二分頻、二路(Two-Way)、三分頻、三路,就是分頻器的路。
階(Order):也稱類。
分音器本質(zhì)上就是幾個(gè)高通和低通濾波電路的復(fù)合體,而這些濾波電路的數(shù)量,就是所謂的路。若以濾波器的頻段數(shù)量來分類分音器,通常會以「N音路」的方式來表明,例如:二音路揚(yáng)聲器的分音器,由低通濾波器與高通濾波器組成;三音路則是低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器。四音路的揚(yáng)聲器并不常見,因?yàn)榉忠羝鞯脑O(shè)計(jì)復(fù)雜度過高,且整體的聲學(xué)表現(xiàn)不見得較二、三音路者為佳。
但是在每一個(gè)濾波電路中,還有更精細(xì)的設(shè)計(jì);換句話說,在每一個(gè)濾波電路中,都可以分別經(jīng)過多次濾波,這個(gè)濾波的次數(shù),就是分頻器的階。通常我們用多少「階」分音來設(shè)計(jì),一階分音表示每八度音程衰減6dB(-6dB/octave),二階是每八度音衰減12dB(-12dB/ octave),依此類推,四階分音則是每八度音衰減24dB(-24dB/ octave)。即階數(shù)愈高,衰減愈快。
一個(gè)完整的分音器敘述應(yīng)該是「雙路分音器,高低頻皆采用二階濾波Second Order(12dB/ octave)Two-way Crossover」。
喇叭規(guī)格會標(biāo)明分音設(shè)計(jì),例如二路分音、三路分音等。另外由喇叭外形也可以大致分辨出來。簡單來說,兩個(gè)單體就二路分音、三個(gè)單體就三路分音。不過有時(shí)就并不是這么簡單,例如很多中置喇叭都有三個(gè)單體,不過就只是二路分音:中間是高音、兩邊兩只是中低音單體;又或者一些高階落地式喇叭,會有兩組中音或兩組低音單體,甚至?xí)懈唷钢貜?fù)」的單體來提升音質(zhì)、增加輸出。越高階的喇叭通常分音就愈細(xì)致,而且單體通常也愈大。
一階分音器
一階分音器具有20 dB/decade( 6 dB/octave) 的分頻斜率,在輸出端有 90°的相位誤差,而高通方面它與輸入信號有正 45°的誤差,而在低通方面有負(fù)45°的誤差,在分頻點(diǎn)的頻率附近或有這樣的誤差。
一階分音器被許多音響發(fā)燒友視為理想的分音器,因?yàn)檫@類分音器在瞬時(shí)響應(yīng)良好,亦即在濾波器的導(dǎo)通帶當(dāng)中,頻率響應(yīng)與相位響應(yīng)非常平坦;此外,它使用最少的電子組件完成分頻的工作,產(chǎn)生的損失相對較低。不過,也因?yàn)橐浑A分音器的分頻斜率低,在導(dǎo)通帶以外也保留了更多我們不想要的訊號。如此一來,低音單元容易接收到在分頻點(diǎn)以上的高頻成分、產(chǎn)生較大的失真;高音單元容易接收到在分頻點(diǎn)以下的低頻成分,除失真外更可能因此損壞。
實(shí)際應(yīng)用上,采用一階分音器的揚(yáng)聲器系統(tǒng)不容易設(shè)計(jì),因?yàn)楸仨毰浜项l率響應(yīng)非常寬闊的揚(yáng)聲器單元, 且較低的分頻斜濾使得單元之間的干涉更加明顯,也就是揚(yáng)聲器的離軸頻率響應(yīng)將有劇烈變動(dòng)。
二階分音器
第二階分音器的零件剛好是第一階的兩倍。二階分音器具有40 dB/decade(12 dB/octave) 的分頻斜率,兩倍的零件造成更多的 90°旋轉(zhuǎn),因?yàn)樗且粋€(gè)更陡峭的衰減。這個(gè)意思就是說,在分頻點(diǎn)上有 180°的誤差,它是以 12dB 做為分頻斜率。12dB 的分音器一般都應(yīng)用于汽車音響,一般的喇叭也適用此種分音方式。
這類分音器在被動(dòng)分音器中最為常見,因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)復(fù)雜度、頻率響應(yīng)與高音單元保護(hù)性當(dāng)中取得了合理的平衡。當(dāng)揚(yáng)聲器的所有單體在擺放時(shí)對齊,二階分音器與所有的偶數(shù)階分音器都能夠提供對稱的極性響應(yīng)。
第三階和第四階分音器
第三階分音器零件更多,當(dāng)然它的相位誤差也更大。它是以 18dB 做衰減,具有60 dB/decade(18 dB/octave) 的分頻斜率。高通與低通有 270°的相位誤差。而第四階分音器則是以 24dB 斜率做衰減,具有80 dB/decade(24 dB/octave) 分頻斜率,高通與低通有 360°的相位誤差。這類分音器則可確保低頻部分遠(yuǎn)離高靈敏度的高音喇叭,使音場更深,尤其24dB低音,您可以感覺更深的低音。分音器的設(shè)計(jì)需要儀器測試,不是自己可以任意改變的。
三音路分音器
采用高階分頻的好處在于其濾波衰減斜率更大,分頻效果更好,而且也有利于設(shè)計(jì)分頻補(bǔ)償電路(因?yàn)椴⒉皇?rdquo;分”得越徹底越干凈的分頻器就是好分頻器,理論上說,分頻后的兩個(gè)信號曲線在迭加之后,與原曲線完全一致,這才是真正的好分頻器)。
分音器的基本判斷
分音器能完全決定喇叭聲音的走向,因此分音器的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。如何設(shè)計(jì)一個(gè)良好的分音器?首先要根據(jù)單體的特性曲線,選擇最佳的頻率段,進(jìn)而決定喇叭的分頻點(diǎn),此外,還要依據(jù)高低音單體的效率與阻抗,來設(shè)計(jì)出最適合此音箱與單體的分音器。
在家用的領(lǐng)域上,分音器的設(shè)計(jì)是盡可能使喇叭擁有最平坦的頻率曲線。但在專業(yè)的領(lǐng)域上則不然,例如在舞廳的喇叭,為了使喇叭能擁有強(qiáng)勁的力道,因此分音器在中低頻段上會特別的加強(qiáng)。另外,分音器的設(shè)計(jì)也會影響喇叭的效率,當(dāng)使用的零件越多,相對也會減少喇叭整體的效率。
綜上來說,購買時(shí)應(yīng)該先了解揚(yáng)聲器采用了哪種方式的分音,是二階、三階或其他設(shè)計(jì),有時(shí)候廠商會特別在營銷上說明采用了良好材料的分音網(wǎng)絡(luò),這些將有助于喇叭的表現(xiàn)。
了解單體規(guī)格的組合與配置
另一個(gè)從喇叭的規(guī)格列表當(dāng)中可以了解到的重要項(xiàng)目,就是用到的單體組合(DriveUnits)。書架式喇叭較常采用二路分音設(shè)計(jì),配備高、低音單體;落地式喇叭就多數(shù)采用三路分音,有高、中、低音三個(gè)或以上的單體。而衛(wèi)星喇叭或者入門多媒體喇叭,就多都只是一個(gè)單體。
值得留意的是單體的大小,通常愈高階的喇叭會擁有愈多、愈大的單體。例如兩個(gè)或以上的中、低音單體,讓中頻或者低頻的輸出與控制力更好。而直徑愈大的單體,理論上低音的下潛越好,振幅可以愈強(qiáng),可以輸出的聲壓也愈大。不過這些當(dāng)然都要與振膜、驅(qū)動(dòng)電路、分音等組件配合良好。因此單體大小有參考價(jià)值,不過并不是絕對的指標(biāo)。以高音單體為例,半英寸、1英寸、1½英寸都是常見尺寸,4至 6 英寸就常見于中音單體,低音則是 5 至 10 英寸較常見。
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