淺談音響知識幾大特點(上)
2013.05.03

1、音箱音箱是將電信號還原成聲音信號的一種裝置,還原真實性將作為評價音箱性能的重要標準。有源音箱就是帶有功率放大器(即功放)的音箱系統。把功率放大器和揚聲器發聲系統做成一體,可直接與一般的音源(如隨身聽、CD機、影碟機、錄像機等)搭配,構成一套完整的 音響 組合。

有了有源音箱,就無需另購功率放大器,不再為合理選配功放、音箱而發愁,操作簡便,其極高的性能價格比,為工薪階層所普遍接受。按照發聲原理及內部結構不同,音箱可分為倒相式、密閉式、平板式、號角式、迷宮式等幾種類型,其中最主要的形式是密閉式和倒相式。

密閉式音箱就是在封閉的箱體上裝上揚聲器,效率比較低;而倒相式音箱與它的不同之處就是在前面或後面板上裝有圓形的倒相孔。它是按照赫姆霍茲共振器的原理 工作的,優點是靈敏度高、能承受的功率較大和動態範圍廣。因為揚聲器後背的聲波還要從導相孔放出,所以其效率也高於密閉箱。而且同一隻揚聲器裝在合適的倒 相箱中會比裝在同體積的密閉箱中所得到的低頻聲壓要高出3dB,也就是有益於低頻部分的表現,所以這也是倒相箱得以廣泛流行的重要原因。

有源音箱的一些特性防磁:音箱揚聲器的磁場會嚴重干擾電視機和電腦顯示器的屏幕,並使屏幕扭曲和大塊色彩失真現象,這叫“磁化”。為避免不防磁的音箱對顯 示器的損壞,就要求音箱應具有防磁效果,即使緊貼電視機和顯示器也不會干擾屏幕, 辦法很簡單,那就是使用“防磁”揚聲器。通常防磁的揚聲器價格比普通喇叭高許多。

全頻帶揚聲器:這是多媒體有源音箱專用的環繞喇叭,因為X.1聲道為降低成本,把分立喇叭(需要兩隻揚聲器分頻)簡化成全頻帶揚聲器,基本能表現出整個音 域範圍。做得好的全頻帶揚聲器比廉價的同軸揚聲器更出色。但說老實話揚聲器很難完全覆蓋人耳的可聞頻率範圍,需要由多只揚聲器共同負擔整個音域的聲音重 放。並通過分頻電路來解決這個問題,所以還是以雙分頻高低音設計的有源音箱進行回放效果比較好。

平板式音箱:最近很流行平板式喇叭的音箱設計,大概是大家看中了它的美觀小巧,還可以嵌入相片,很酷啊!平板式音箱的優點是聲音的均勻性和指向性好,但受結構限制,音域較窄,無法表現出低頻的聲音,所以一般配用低音炮使用。建議對聲音要求高的朋友不要選購平板式音箱。

USB音箱:就是將數字音頻信號從主板上的USB口直接輸進音箱,再通過音箱內置的D/A轉換電路將信號處理後再輸出的音箱。表面上看採用USB音箱的優 點是可以提高音質,因為數字信號在傳輸過程中不會受到干擾,信號的純淨度好,但USB音箱的核心是D/A轉換電路,其轉換精度對音箱的性能影響很大,目前 市場上流行的D/A轉換電路有16bit和20bit兩種,當然是後者為佳,這個數據比發燒級功放差了很多(因為不可能用成本過高的模塊)。 USB音箱的缺點是CPU佔用率高,老式主板也不支持USB。

購買USB音箱可以不買聲卡,但這樣就無法實現EAX、硬波表等需要硬件來完成的功能。國外的名牌HiFi箱基本沒有USB的設計,所以對音質要求很高的朋友大可不必考慮USB音箱。

2、功率音箱音質的好壞和功率沒有直接的關係。功率決定的是音箱所能發出的最大聲強,感覺上就是音箱發出的聲音能有多大的震撼力。

根據國際標準,功率有兩種標註方法:額定功率(RMS:正弦波均方根)與瞬間峰值功率(PMPO功率)。前者是指在額定範圍內驅動一個8Ω揚聲器規定了波 形持續模擬信號,在有一定間隔並重複一定次數後,揚聲器不發生任何損壞的最大電功率;後者是指揚聲器短時間所能承受的最大功率。

美國聯邦貿易委員會於1974年規定了功率的定標標準:以兩個聲道驅動一個8Ω揚聲器負載,在20~20000Hz範圍內諧波失真小於1%時測得的有效瓦 數,即為放大器的輸出功率,其標示功率就是額定輸出功率。通常商家為了迎合消費者心理,標出的是瞬間(峰值)功率,一般是額定功率的8倍左右。試想同是採 用PHILIPS的TDA1521功放芯片(最大的額定功率30W,THD=10%時),而某些產品上標稱360W,甚至480WP.MPO,這可能嗎? 有意義嗎?所以在選購多媒體音箱時要以額定功率為準。

音箱的功率由功率放大器芯片的功率和電源變壓器的功率兩者主要決定,考慮到其他一些因素,可以算出如果變壓器的額定功率是100W的話,它實際能順利帶動 的功放芯片的功率要在45W以下,所以通過算音箱變壓器與功放的功率關係也可以驗證音箱的實際額定功率是否能達到標稱值。音箱的功率不是越大越好,適用就 是最好的,對於普通家庭用戶的20平米左右的房間來說,真正意義上的60W功率(指音箱的有效輸出功率30W×2)是足夠的了,但功放的儲備功率越大越 好,最好為實際輸出功率的2倍以上。比如音箱輸出為30W,則功放的能力最好大於60W,對於HiFi系統,驅動音箱的功放功率都很大。

3、頻率範圍與頻率響應前者是指音響系統能夠重放的最低有效回放頻率與最高有效回放頻率之間的範圍;後者是指將一個以恆電壓輸出的音頻信號與系統相連接 時,音箱產生的聲壓隨頻率的變化而發生增大或衰減、相位隨頻率而發生變化的現象,這種聲壓和相位與頻率的相關聯的變化關係(變化量)稱為頻率響應,單位分 貝( Db)。

音響系統的頻率特性常用分貝刻度的縱坐標表示功率和用對數刻度的橫坐標表示頻率的頻率響應曲線來描述。當聲音功率比正常功率低3dB時,這個功率點稱為頻 率響應的高頻截止點和低頻截止點。高頻截止點與低頻截止點之間的頻率,即為該設備的頻率響應;聲壓與相位滯後隨頻率變化的曲線分別叫作“幅頻特性”和“相 頻特性”,合稱“頻率特性”。

這是考察音箱性能優劣的一個重要指標,它與音箱的性能和價位有著直接的關係,其分貝值越小說明音箱的頻響曲線越平坦、失真越小、性能越高。

如:一音箱頻響為60Hz~18kHz +/- 3dB。這兩個概念有時並不區分,就叫作頻響。從理論上講,20~20000Hz的頻率響應足夠了。低於20Hz的聲音,雖聽不到但人的其它感覺器官卻能 覺察,也就是能感覺到所謂的低音力度,因此為了完美地播放各種樂器和語言信號,放大器要實現高保真目標,才能將音調的各次諧波均重放出來。

所以應將放大器的頻帶擴展,下限延伸到20Hz以下,上限應提高到20000Hz以上。

對於信號源(收音頭、錄音座和激光唱機等)頻率響應的表示方法有所不同。例如歐洲廣播聯盟規定的調頻立體聲廣播的頻率響應為40~15000Hz時十/— 2dB,國際電工委員會對錄音座規定的頻率響應最低指標:40~12500Hz時十/—2.5十/—4. 5dB(普通帶),實際能達到的指標都明顯高於此數值。 CD機的頻率響應上限為20000Hz,低頻端可做到很低,只有幾個赫茲,這是CD機放音質量好的原因之一。

但是,構成聲音的諧波成分是非常複雜的,並非頻率範圍越寬聲音就好聽,不過這對於中低檔的多媒體音箱來講還是基本正確的。在標註頻率響應中我們通常都會看 到有“系統頻響”和“放大器頻響”這兩個名詞,要知道“系統頻響”總是要比“放大器頻響”的範圍小,所以只標註“放大器頻響”則沒有任何意義,這只是用來 矇騙一些不知情的消費者的。現在的音箱廠家對系統頻響普遍標註的範圍過大,高頻部分差的還不是很多,但在低音端標註的極為不真實,國外的名牌HiFi(高 保真)音箱也不過標註4、50Hz左右,而國內兩三百的木質普通音箱居然也敢標註這個數據,真是讓人笑掉大牙了!

所以敬告大家低頻段聲音一定要耳聽為真,不要輕易相信宣傳單上的數值。多媒體音箱中的音樂是以播放MP3或CD的音樂、歌曲、遊戲的音效、背景音樂以及影 片中的人聲與環境音效為主的,這些聲音是以中高音為多,所以在挑選多媒體音箱時應該更看中它在中高頻段聲音的表現能力,而不是低頻段。若真的追求影院效 果,那麼一隻夠勁的低音炮絕對能夠滿足你的需求。

4、響度聲音的強弱稱為強度,它由氣壓迅速變化的振幅(聲壓)大小決定。但人耳對強度的主觀感覺與客觀的實際強度並不一致,人們把對於強弱的主觀感覺稱為 響度,其計量單位也為分貝(Db),它是根據1000Hz的聲音在不同強度下的聲壓比值,取其常用對數值的l/10而定的。

取對數值的原因是由於強度與響度的增加不是成正比關係,而是真數與對數的關係!例如聲音強度大到10倍時,聽起來才響了一級(10dB),強度大到100倍時聽起來才響了兩級(20dB)。

對於1000Hz的聲音信號,人耳能感覺到的最低聲壓為2×10E-5Pa,把這一聲壓級定為0dB,當聲壓超過130dB時人耳將無法忍受,故人耳聽覺 的動態範圍為0~130dB。人對強度相等、頻率不同聲音感覺是不同的;聲壓級越高,人的聽覺頻率特性越平直;聲壓級越低,人的聽覺頻率範圍越小;頻率 f<16~20Hz以及f >18~20KHz的聲音,不論聲級多高,人耳都是聽不到的。

故人耳的聽覺頻率為20Hz~20KHz,這個頻帶叫音頻或聲頻;不論聲壓高低,人耳對3KHz~5KHz頻率的聲音最為敏感。大多數人對信號聲級突變3dB以下時是感覺不出來的,因此對音響系統常以3dB作為允許的頻率響應曲線變化範圍。

5、失真度有諧波失真、互調失真和瞬態失真之分。諧波失真是指聲音回放中增加了原信號沒有的高次諧波成分而導致的失真;互調失真影響到的主要是聲音的音調 方面;瞬態失真是因為揚聲器具有一定的慣性質量存在,盆體的震動無法跟上瞬間變化的電信號的震動而導致的原信號與回放音色之間存在的差異。它在音箱與揚聲 器系統中則是更為重要的,直接影響到音質音色的還原程度的,所以這項指標與音箱的品質密切相關。

這項常以百分數表示,數值越小表示失真度越小。普通多媒體音箱的失真度以小於0.5%為宜,而通常低音炮的失真度普遍較大,小於5%就可以接受了。

6、音箱的靈敏度(單位Db) 音箱的靈敏度每差3dB,輸出的聲壓就相差一倍,一般以87 Db為中靈敏度,84 Db以下為低靈敏度,90 Db以上為高靈敏度。靈敏度的提高是以增加失真度為代價的,所以作為高保真音箱來講,要保證音色的還原程度與再現能力就必須降低一些對靈敏度的要求。但不 能反過來說,靈敏度高的音箱音質一定不好而低靈敏度的音箱一定就好。靈敏度低的音箱功放難以推動(要求功放的貯備功率較大)。

所以靈敏度雖然是音箱的一個指標,但是它與音箱的音質音色無關。

7、阻抗它是指揚聲器輸入信號的電壓與電流的比值。音箱的輸入阻抗一般分為高阻抗和低阻抗兩類,高於16Ω的是高阻抗,低於8Ω的是低阻抗,音箱的標準阻 抗是8Ω。在功放與輸出功率相同的情況下,低阻抗的音箱可以獲得較大的輸出功率,但是阻抗太低了又會造成欠阻尼和低音劣化等現象。所以這項指標雖然與音箱 的性能無關,但最好還是不要購買低阻抗的音箱,推薦值是標準的8Ω。

耳機的阻抗一般是高阻抗的——32Ω很常見。功放的阻抗一般可標為等值阻抗,比如4Ω下130W的輸出,大概相當於等值的80W的輸出。有一個容易與之混淆的名詞叫做“阻尼係數”,這是指揚聲器阻抗除以放大器源的內阻,範圍大約是25~1000。

揚聲器紙盆在電信號已經消失後還要振盪多次才能完全停止擺動,而線圈發出的電壓產生電流和磁場可以阻止這種寄生運動,這就是阻尼。電流的幅度也就是阻尼的 效果取決於此電流流經放大器輸出級的內阻,這一電阻要遠低於揚聲器的額定阻抗,典型值為0.1Ω,但由於揚聲器音圈的串聯電阻和分頻網絡的串聯電阻的存 在,阻尼係數難以做到50。

8、信噪比是指音箱回放的正常聲音信號與無信號時噪聲信號(功率)的比值。也用 Db表示。例如,某磁帶錄音座的信噪比為50dB,即輸出信號功率比噪音功率大50dB。信噪比數值越高,噪音越小。

國際電工委員會對信噪比的最低要求是前置放大器大於等於63dB,後級放大器大於等於86dB,合併式放大器大於等於63dB。

合併式放大器信噪比的最佳值應大於90dB;收音頭:調頻立體聲之50dB,實際上以達到70dB以上為佳;磁帶錄音座之56dB(普通帶),但經杜比降 噪後信噪比有很大提高。如經杜比B降噪後的信噪比可達65dB,經杜比C降噪後其信噪比可達72dB(以上均指普通帶);CD機的信噪比可達90dB以 上,高檔的更可達l10dB以上。信噪比低時,小信號輸入時噪音嚴重,整個音域的聲音明顯感覺是混濁不清,所以信噪比低於80dB的音箱不建議購買!而低 音炮70 Db的低音炮同樣原因不建議購買。
 

(摘自: 燈光燈光音響 分享站)

 




參考文獻:
1壯振邦 2003 從年輕消費者觀點探討電子產品之介面設計
2王柏村、李雨軒、張志偉 2002 銅鑼振動與聲音特性之探討
3林振陽 1997 從消費者生活型態探討組合音響設計

資料來源:網絡雜談之百科全書大全

 

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