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西安宝丽昌音响教你如何玩转音响

 人参与  2019年12月27日 10:49  分类 : 客户专题  评论

宝丽昌音响先谈高音单体部分,因为每间厂家各自的调音理念不同,市面上常见的高音单体便有不同设计,如软半球、铝带、气动式、电浆、号角、钻石、电离子高音等等,其中以软半球单体最为常见。中、低音单体则多采用动圈单体,实际上动圈的限制不少,例如无法像铝带式或静电式设计来得迅速,且也有动态压缩与喇叭箱音染的问题,但因为动圈式单体的灵敏度很高,可产生极大音压,且耐操不易损坏,加上制造成本较低,所以它仍是业界最乐于采用的单体。

不过由于动圈单体必须做得又轻又坚固,振膜材料的内部阻尼特性也要够好,材料本身共振频率也要远超过耳听范围之外,所以各种材料与结构推陈出新,包括塑料、纸质、碳纤维、玻璃纤维、石墨、陶瓷、木料、铝合金、钛合金、Kervlar、铍、钻石...等等,有很多不同类型的材料被运用于振膜上。

常见的单体设计

另外比较特别的设计还有离子高音,英文是 Plasma Tweeter(或 Ionic Tweeter), Plasma也翻译成「等离子」或「电浆」,视听界习惯将 Plasma称为电浆(电视),音响界则习惯称为离子。

离子高音的原理并不复杂,就是利用二个电极之间所产生的高压电弧去推动空气(让空气膨胀),而电弧的震动频率丶大小取决于输入音乐讯号的频率与强弱。由于推动空气的不是传统振膜,而是电弧,理论上质量接近零,可以再生极高的频域,而且反应速度特快。理论上,离子高音是非常理想的高音单体,但为什麽现在很少看到使用离子高音的喇叭呢?其一是造价成本高,另外要让电极(通常是石英)产生电弧需要高压,而高压连带产生高温,使得电极需要定期保养。此外,电弧放电时会产生臭氧(O3)与笑气(N2O,一氧化二氮),在密闭聆听空间中,有可能会让人感觉不适。

在此还是要提醒您,单体虽然可以做参考,但实际上声音好听与否,还是得考量到整体设计,最显著的例子便是,搭配的箱体材质或形式都有让整体听感不同,我们接下来就来看箱体设计。

图为德国阿卡佩拉的离子高音

喇叭的基本组成:箱体

在介绍箱体(Cabinet)前,笔者先简单说明一下箱体的重要性。有些入门者以为箱体只是装载单体等元件的箱子,只有支撑与美观的价值,其实不只如此。当单体振动时,它是透过空气来传递声波能量,此时振动影响的空气自然也包含了箱体内外的空气,所以箱体的设计,绝对会影响我们所听到的声音,而且也能让单体振动的效果事半功倍。再者,箱体本身的材质、是否会共振等因素,也会影响声音效果。

理论上来说,箱体应尽量避免振动,才不会产生过多音染,但因我们生活周遭环境音并没有全然「干净」的音色,若完全消除振动,大脑反而会认为不自然。这也是为什么无论是强调利用箱体结构、重量将单体振动吸收的「硬着陆」派,或利用箱体本身共振特性,将单体振动卸除的「软着陆」,都各自有音响迷支持。

那么喇叭的箱体是用什么材质做的呢?最被广泛用来制作喇叭箱体的材质即为「中密度木纤板MDF(Medium Density Fiberboard)」也就是俗称的中密度合成板。因为其密度适中,对声波的振动有相当好的阻尼作用,加上价格与重量都适中,受到许多喇叭厂家的青睐。

除了MDF以外,常见的材质还有实木、铝合金、石材、水泥、复合材料等。其中又以复合材料、铝合金、实木三者较常见者,但前两者价格贵又重,加工困难,实木则质感好却较难处理后续变质问题,且设计不良也会导致音染过多,各有优缺点。

低音反射式(Bass Reflex)箱体

这是最常见的箱体设计,即在箱体的适当处开一个孔,孔内有管子连接。开孔的位置、大小以及导管的管径、长短都会影响到低频的增强与相位。优点是可以让喇叭效率提高,低频量感约增加2dB至3dB(与密闭箱体比较),且延伸度也较好。缺点是低频反射导管的低音单体背波,与从单体直接发出的低频始终有相位差,且其低频衰减斜率也较密闭箱体大,听起来延伸性反而较差。

密闭式箱体(Sealed Type Cabinet)

密闭式箱体也可称为「无限障板式箱体」(Infinite Baffle),其原意为使用无限大的平板阻隔喇叭单体往前传递的声波,避免声波绕到背面与喇叭单体背波混合。应用在喇叭箱体上就是设计一个密闭箱体,这也是常见的设计。此设计由于箱体中空气压力无处逸散,会与箱体外的大气压力形成弹簧作用,并带有制振效果。其低频衰减较低音反射式来得和缓,听起来量感会较为凝聚,向下延伸能力也更好。但最大的缺点就是喇叭通常较难推,需要推力足够大的扩大机才有办法应付。

被动辐射式(Passive Radiator)箱体

这种设计可说是介于密闭式和低音反射式之间,箱体外观为密闭,不过内部除了正常单体,还特别配置了没有音圈、没有磁铁总成的「假单体」,这个单体也会受到箱体内部「振膜背波能量」的牵引而动作,同时也因为有悬边等结构,也有部分「空气弹簧」的效果。你可以说它是集合两种设计之长,但如果设计得不好,也可能集合两种设计之短,所以完全看厂商的设计能力,要实际聆听才知道效果,不过整体来说,其特性较偏向低音反射式。

传输线式箱体(Transmission Line)

例如Amphion就相当推崇被动辐射式的做法,该厂的Argon 3S就是代表性设计,在背板配置了被动辐射器。

传输线式箱体(Transmission Line)

也就是在喇叭箱体内部建构「能让低音单体背波传输到箱体外」的管道,若设计得好,将会比密闭式箱体有更多的低频延伸,而且动态反应更快,声音平顺、量感也会增加。其设计上有几点,首先是低音单体衔接端的管径要密封,避免背波外泄。其次为低音单体衔接端的管径最大,然后逐渐缩小管径,到开口处管径最小。再者,管道内要安装适当吸音物质与阻尼物,让背波在管道内适当吸收与阻尼,产生良好空气弹簧。最后,管道的长度至少要有低音单体共振频率(最低再生频率)波长的四分之一。假设低音单体最低共振频率为20Hz,波长为17公尺,则管道最少要有4.25公尺长。由于传输线式箱体设计较难,较少有厂家敢挑战,PMC可说是近年的代表性品牌。

上图中的就是传输线式的箱体结构,最具代表性的就是PMC的制品,其内部有特别设计的管道。

喇叭的基本组成:分音器

接着谈到的是分音器。如果您将喇叭箱体拆解,便会看到箱体内除了隔板、单体、或是海绵,还有一些电线、电容、电阻及电感等零件,这些零件即统称为喇叭的分音器( Crossover),也称为「分频网路(Crossover Network)」。

理论上若一个喇叭的单体能将所有频段完整发出,其声音听起来将会更自然,也能避免相位差。但实际若只用一个全音域单体发声,因为能呈现的频宽有限,往往会造成高频不够清晰、低频不够饱满等问题,反而使音乐失去了活生感、层次感,所以多数喇叭厂商会选择使用两个或以上的单体来设计喇叭,就是我们前述的「音路」的概念,而为了减少复数单体间重叠频段造成的多余振动,这时就必须用上分音器。

图中就是常见的分音器结构

以一个两音路的喇叭为例,设计者会利用分音器上的电容、电阻及电感,把扩大机送来讯号以低通滤波器(Low PASS)、高通滤波器(High PASS),将音频以上/以下的部分给过滤掉;再将过滤后的讯号传送给喇叭单体,单体便会各自以该频段发声。如果是置于被动式喇叭内、不需额外接电的分音器称为「被动分音器」;如果是置于主动式喇叭内、采主动电子线路设计者则称为「主动分音器」 。

喇叭的基本组成:端子

喇叭的基本组成:端子

至于端子部分,连接喇叭线的端子英文写为「 BINDPOST」,它提供了几种接法,包括香蕉插、针形插、Y形插、裸线穿过中心孔、裸线圈成圆形锁紧。一般而言,如果您有常拔插的需求,会建议您使用香蕉插、针形插、Y形插;不过因为插头也属于导体的一种,会影响到声音,不少音响迷都倾向直接以裸线锁上。

顺带一提,市面上喇叭也常可见两组端子的设计,英文称为「Bi-Wire」。至于为什么要分成两组呢?以两音路书架式喇叭为例,它分别对应分音器的高、中低音部分,构成独立的回圈,能够避免高、中低音单体间互相干扰,但也有制造厂认为这样的设计无助提升声音表现。不过这样的设计也可以使用双扩大机(Bi-Amp)驱动,可由两部扩大机分别驱动喇叭的高、中低音单体,让它们更能发挥实力。

图为喇叭端子

【认识喇叭的常见规格】

频率响应(Frequency Response):

频率响应即是喇叭单体振动后,带动箱体内外的空气,使其在一定时间内产生的声波,单位写作赫兹(Hz)。一般来说较短的波会传递较快,如声音与无线电,通常会用频率表示其特质;较长的波则传递得慢,如海平面的面波,通常用周期表示。一般厂商通常会将频率响应标注在人耳所能听见的极限范围内,约在20Hz至20kHz(K=1,000)间。

喇叭承受功率(Loudspeaker Power Rating):

喇叭承受功率即为喇叭所能承受的能量,以「电压×电流」表示。一般而言,扩大机输出功率不应超过喇叭最大承受功率,否则有可能导致喇叭损毁。在计算电流时会以「V=IR」推算,其中V代表电压(瓦特W)、I代表电流(安培A)、R代表比例常数与电阻(欧姆Ω)。另外,由于现在市面上蓝牙喇叭都标榜「大瓦数」,会让人误以为瓦数越大越好,但实际上瓦数大小与声音表现没有绝对关系,还是得端视整体搭配的效果。

阻抗(Impedance):

阻抗专指「交流电流」中的阻力、抗力,单位通常以欧姆表示。不过阻抗并非是单一形式,而是由直流电阻力(Resistance)、感抗(Inductive Reactance,即电感对频率的阻力反应特性)和容抗(Capacitive Reactance,即电容对频率的阻力特性)所组成。

喇叭阻抗有很多种,最常见的阻抗值为4欧姆、8欧姆,不过也有6欧姆、11欧姆、15欧姆及16欧姆的喇叭。要注意的是,厂商所标注的阻抗实际上并非单一值,而是平均值,它会随着喇叭频率高低而有所变化。举例来说,有的喇叭可能标注8欧姆,但实际上要发出30Hz的极低频讯号时,阻抗会变成15欧姆;要发出4kHz的高频讯号时,则阻抗又可能降到2欧姆。而喇叭阻抗在短时间内高低起伏的情形,也考验着扩大机对电流控制的能力,如果电流控制不好,喇叭在曲目较庞杂的桥段就会衰声。

灵敏度(Sensitivity):

最简单解释灵敏度的方式,即为输入1W能量给喇叭后,可以在距离单体1公尺远处,测得单体所发出的音压,一般单位写为dB,或dBW。计算公式为P(后级输出功率)= V²(后级输出电压)/R(喇叭阻抗);意即要达到某程度音压,需要输入多少功率,换句话说,若灵敏度越高,所需要的输入功率即越小。

分频点(Crossover Frequency)与分频斜率:

如前述所言,若只用一个全音域喇叭单体发声,往往会造成高频不够清晰、低频不够饱满等问题,反而使音乐失去了活生感、层次感;所以多数喇叭厂商会选择使用两个或以上的单体来设计喇叭,并利用分音器过滤单体重叠的频段,使声音表现更趋近自然、和谐。而过滤重叠频段的标准点,即称为分频点。

以两音路喇叭为例,因为中音单体通常在1,500Hz以上的频段表现差强人意,所以大部分厂商都将分频点设置在1,500Hz左右。另外,对应的单体越多,厂家在设计的音路数量也会有所不同,坊间常见的还有三音路、四音路设计的喇叭。但要注意的是,并不是音路多喇叭声音就会好听,音路越多设计难度也越高,因此还是得实际听过表现后再作判断。以上就是西安宝丽昌音响总结的关于音响的结构及相关知识,懂得这些你才回懂得如何玩转一个音箱,感谢大家的关注和阅读,欢迎交流!


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