探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

音箱,作為整個音響系統的終端,它是音響系統極其重要的組成部分,因為它擔負著把電訊號轉變成聲訊號供人的耳朵直接聆聽這麼一個關鍵任務。

#FormatImgID_1#

因此,通常人們透過對聲音的主觀感受來評價一個音響系統音質的好壞。然而,除了靠聆聽效果這一感性的標準來甄別音箱之外,瞭解音箱的構造和發聲原理也能幫助我們更好地瞭解音箱、以及衡量其優劣。

下面,“影音新生活”將帶大家一起來了解一下音箱的主要構造。

#FormatImgID_2#

英國KEF Concept Blade發燒音響

隨著音響市場的繁榮以及競爭壓力的增大,很多音箱廠家都試圖透過對音箱的組合零件或外觀的多樣設計來尋求新的突破。但不管其怎麼變,音箱終究是音箱,其工作原理決定了音箱的基本構造——揚聲器(喇叭單元)、箱體、分頻器、吸音材料。

揚聲器

揚聲器在音響裝置中是一個最薄弱的器件,然而對於音響效果而言,它又是一個最重要的部件。它是一種將電能轉換為聲能的電聲器件。揚聲器的種類很多,雖然它們的工作方式不盡相同,但其最終都是透過產生機械振動推動周圍的空氣,使空氣介質產生波動從而實現“電-力-聲”的轉換。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

SCAN SPEAKER(紳士寶)高音單元

揚聲器有多種分類:按其換能方式可分為電動式、電磁式、壓電式、數字式等多種;按振膜結構可分為單紙盆、複合紙盆、複合號筒、同軸等多種;按振膜開頭可分為錐盆式、球頂式、平板式、帶式等多種;按重放頻可分為高頻、中頻、低頻、超低頻和全頻帶揚聲器等等。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

丹拿極品絲膜軟球頂高音

其中,在不同換能方式的揚聲器當中,電動式揚聲器應用最廣。其低音揚聲器以錐盆式居多,中音揚聲器多為錐盆式或球頂式,高音揚聲器則以球頂式和帶式、號筒式為常用。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

西雅士小口徑中低音單元

電動式揚聲器主要利用音圈與恆定磁場之間的相互作用力使振膜振動而發聲。其工作原理如下:

電動式揚聲器主要由磁體和振動系統兩部分組成。其中磁體由磁鐵和軟鐵心柱組成,而紙盆(振動膜)、定心支片、音圈和防塵罩等組成了振動系統。當揚聲器的音圈通入音訊電流後,音圈在電流的作用下便產生了交變磁場,永久磁鐵同時也產生一個大小與方向不變的恆定磁場。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

由於音圈所產生的磁場大小和方向隨音訊電流的變化不斷地在改變,這樣兩個磁場的相互作用使音圈作垂直於音圈中電流方向的運動,由於音圈和振動膜相連,從而音圈帶動振動膜振動,由振動膜振動引起空氣的振動面發出聲響。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

輸出給音圈的電流越大,其磁場的作用力就越大。振動膜振動的幅度也就越大,聲音則越響。揚聲器發出高音的部分主要在振動膜的中央,揚聲器發出低音的部分主要在振動膜的邊緣。如果揚聲器的振動膜邊緣較為柔軟且紙盆口徑較大則揚聲器發出的低音效果較好。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

JBL大紙盆低音單元

箱體

既然音箱的發聲部件是揚聲器,那為什麼還要使用音箱,而不直接拿揚聲器聽音呢?

這就要講到箱體存在的必要性了,當一個揚聲器在敞開的空間裡振動,其振膜正面和反面的聲波訊號就會直接形成迴路,被疊加抵消掉而傳播不出去,造成僅有波長很小的高中頻聲音才可以被聽到,這無疑就嚴重地影響到了真實聲音的還原效果。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

AVANCE(皇冠)音響經典款式

因此如果要阻擋聲音在迴流中被疊加抵消,這就需要把音箱安裝在一個無限大的剛性障板上來保證其振膜前後聲音的互擾。而無限大的剛性障板是不存在的,閉合式的音箱箱體在一定程度上起到了相同的作用,保證了音波的正面的傳輸。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

另外,由於密閉後的音箱受到大氣壓的影響,其箱體是越大就越有利於低頻聲音的還原,所以,一般而言,音箱的容積是根據中低音單元的揚聲器尺寸計算出來一個折中的資料。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

Paradigm(百里登)Prestige系列

箱體的材料:

當然,影響揚聲器音質的不只是揚聲器箱體的容積,如果構成揚聲器箱體的材料產生微弱的板振動,也會使音質受到損害。目前,應用到箱體制作的材料一般以木質材料、無機材料和合成樹脂材料為主。除了常用的材料之外,有的音箱也會採用玻璃、混凝土等特別的材料。其產生的聲音也會有不同的效果。

▍分頻器

分頻器是一種可以將聲音訊號分成若干個頻段的音響裝置。我們知道,聲音的頻率範圍是在20Hz—20kHz之間,如果僅靠一隻揚聲器來傳送20Hz—20kHz這樣寬頻率的聲音,這在技術上恐怕是很難做到的。所以,在通常情況下,為了保證再現聲音的頻率響應和頻頻寬度,高質量的放音系統會在專業範疇內採用高低音分離式音箱放音,而採用高低音分離式音箱放送聲音時,就必然要使用分頻器。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

分頻器將高頻訊號送到高音揚聲器中,將低頻訊號送到低音揚聲器中,高、低頻訊號各行其道,儘可能大地利用了各自揚聲器的工作頻帶優勢,以保證不同工作頻段的揚聲器充分發揮作用。並且它還能克服不同頻率聲音揚聲器振膜振動幅度不同所引起的切割失真,以及減少同一音箱中的不同揚聲器之間產生的聲音。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

就目前來說,功率分頻(LC分頻網路)和電子分頻是最為常用的分頻方式。

功率分頻(LC分頻網路)是採用電容、電感組成濾波網路,其特點是線路比較簡單,使用比較方便,所以現在大部分的民用音箱都採用這種方式進行分頻。但是,這種分頻方式很容易會出現音訊谷點,產生交叉失真,而且當分頻器所涉及的“階”數越多,線路就越複雜,所消耗的功率就會越大。此外,此類放大器如果在全頻狀態下工作,其失真就會加劇。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

而電子分頻器則主要用於專業擴聲系統以及主動式音箱當中,位於前級放大器和後級放大器之間,它的工作方式是先將弱訊號進行分頻,分頻後再使用各自獨立的功率放大器進行放大,然後再驅動喇叭單元。它的優點是能在功率損耗較大的情況下將衰減斜率做得很陡,令單元與單元之間銜接更完美。此外,電子分頻器憑藉其複雜的線路結構,成功地避免了音箱的失真問題,因此其成本更高。

當然除了以上兩類分頻器之外,也會有不同廠家或音箱愛好者會根據對聲音效果的特別喜好,以及音箱結構的不同,設計出不同型別的分頻器,在此就不一一列出了。

音箱內鋪設吸音材料主要是為了減輕和防止駐波(駐波會在某個頻點產生一個“峰”,使聲音劣化)的產生,從而使聲音不受駐波干擾,聽起來乾淨、清晰。如果箱體和喇叭的安裝位置已無法改變,填充吸音材料就是一個改善辦法。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

吸音材料有多種材質,如果材料本身的密度和填充厚度不同的話,其吸音系數也是不盡相同的。吸音材料放太多會減小箱體等效容積,不放的會增加箱體產生駐波的可能性。至於放多少為宜,還得根據箱體單元的特性來試驗決定。

並且不同的箱體結構,對吸音材料也有不同的使用方法,但它的影響主要集中在中高頻部分。

探尋箱子裡的秘密:音箱主要構造大解剖

分頻器的作用:

▍吸音材料