揚(yáng)聲器的選擇

揚(yáng)聲器實(shí)際上是一種把可范圍內(nèi)的音頻電功率信號(hào)通過換能器（揚(yáng)聲器單元），把它轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶銐蚵晧杭?jí)的可聽聲音。為能正確選擇好揚(yáng)聲器，必須首先了解聲音信號(hào)的屬性，然后要求揚(yáng)聲器能“原汁原味”地把音頻電信號(hào)還原成逼真自然的聲音。  

人聲和各種樂聲是一種隨機(jī)信號(hào)，其波形十分復(fù)雜?？陕犅曇舻念l率范圍一般可達(dá)20Hz-20kHz；其中語(yǔ)言的頻譜范圍約在150Hz-4kHz左右；而各種音樂的頻譜范圍可達(dá)40Hz-18kHz左右。其平均頻譜的能量分布為：低音和中低音部分最大，中高音部分次之，高音部分最小（約為中、低音部分能量的1/10）；人聲的能量主要集中在200Hz-3.5kHz頻率范圍。這些可聽聲隨機(jī)信號(hào)幅度的峰值比它的平均值約大10-15dB（甚至更高一點(diǎn)）。因此揚(yáng)聲器要能正確地重放出這些隨機(jī)信號(hào)，保證重放的音質(zhì)優(yōu)美動(dòng)聽，揚(yáng)聲器必須具有寬廣的頻率響應(yīng)特性，足夠的聲壓級(jí)和大的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。  

我們希望能用相對(duì)較小的信號(hào)功率輸入獲得足夠大的聲壓級(jí)，即要求揚(yáng)聲器具有高效率的電功率轉(zhuǎn)換成聲壓的靈敏度。還要求揚(yáng)聲器系統(tǒng)在輸入信號(hào)適量過載的情況下，不會(huì)受到損壞，即要有較高的可靠性。  

揚(yáng)聲器系統(tǒng)主要技術(shù)特性的應(yīng)用：  

揚(yáng)聲器系統(tǒng)有許多與音色效果和使用場(chǎng)合直接有關(guān)的技術(shù)特性，為了用好用活這些技術(shù)特性，用戶必須對(duì)它們有所了解。  

1）  二路（二分頻）和三路（三分頻）揚(yáng)聲器系統(tǒng)  

音頻信號(hào)的頻譜范圍很寬，把20Hz-20kHz的信號(hào)要用一種揚(yáng)聲器單元是無法滿足整段頻響的；一般的12寸以上大口徑揚(yáng)聲器單元，低音特性很好，失真不大，但超過1.5kHz的信號(hào)，它的表現(xiàn)就很差了；1-2寸的高音揚(yáng)聲器單元（高音壓縮驅(qū)動(dòng)器）重放3kHz以上的信號(hào)性能很好，但無法重放中音和低音信號(hào)。于是就有了由各種頻響特性單元組成的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，由低音（含中低音）和高音（含中高音）兩種單元組成的稱為二路揚(yáng)聲器系統(tǒng)，由低音、中音和高音三種單元組成的稱為三路系統(tǒng)。  

二路揚(yáng)聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低，為了解決缺少這段中音頻率，于是有些廠家用了一種折衰的方法，即在分頻網(wǎng)絡(luò)上把低音單元的頻響特性向上移動(dòng)，把高音單元拭目以待頻率特性向下移動(dòng)。另外一個(gè)問題是，分頻交叉點(diǎn)頻率只能設(shè)定在500Hz-2kHz之間，而此區(qū)域正是人聲和樂聲頻譜的重要部分。因此在聽覺上人留下“空洞”感和聽到的失真。亦因?yàn)槿绱?，三路揚(yáng)聲器對(duì)喇叭單元的要求相對(duì)較高，假若單元的性能不佳，整個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲音就不夠平滑，或有嚴(yán)重的相位失真。

三路揚(yáng)聲器系統(tǒng)各單元的特性可不作折衷，充分發(fā)揮它們各自的長(zhǎng)處，兩個(gè)分頻交叉點(diǎn)可選在中音人聲和樂聲頻譜重要部份上、下邊緣處，對(duì)音質(zhì)沒有任何影響，故三路揚(yáng)聲器系統(tǒng)減小了聲音的失真，提高了聲音的清晰度，改善了低高和高音間交叉頻段的性能，增加了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的功率處理能力，因此是文藝演出、音樂廳和歌劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)的最佳選擇。  

2）  靈敏度和最大聲壓級(jí)（SPL max）  

揚(yáng)聲器單元是一種電信號(hào)與聲音之間的換能器，要求它能以相對(duì)較小的輸入功率轉(zhuǎn)達(dá)換成很宏亮的聲音，這就要求揚(yáng)聲器有較高的聲壓靈敏度，[靈敏度]實(shí)質(zhì)上是一種[轉(zhuǎn)換效率]的體現(xiàn)，各類揚(yáng)虧損順系統(tǒng)由于采用的設(shè)計(jì)技術(shù)，選用的材料和生產(chǎn)工藝等多方面的差異，靈敏度的差異也很大。  

靈敏度是指輸入揚(yáng)聲器單元1瓦的電功率，在揚(yáng)聲器軸線方向離開1米遠(yuǎn)的地方測(cè)得的聲壓級(jí)大小，如果兩種揚(yáng)聲器的靈敏度相差3dB要達(dá)到同樣大的聲壓級(jí)輸出，需要增加電輸入功率一倍，因此靈敏度較高的揚(yáng)聲器能發(fā)出較大的聲音。  

揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輸入功率能力一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1瓦（一般都在100瓦-2000瓦之間）因此實(shí)際使用時(shí)都可輸入這個(gè)最大允許的電功率，以額定最大功率，輸入揚(yáng)聲器，在揚(yáng)聲器軸向1米處產(chǎn)生的聲壓級(jí)稱為最大聲壓級(jí)SPL max例，靈敏度=100dB，1w/1m揚(yáng)聲器，若具最大功率承受能力為1000W，則SPL max=100dB+30dB=130dB，1m。  

3）失真和音質(zhì)  

音箱工廠都沒有標(biāo)稱他們產(chǎn)品的失真率，其實(shí)它是一個(gè)非常重要的技術(shù)參數(shù)，音質(zhì)是一個(gè)比較抽象的評(píng)價(jià)，亦沒有可能在文件上標(biāo)稱，只能采取主觀的聽音比試，通常，靈敏度與音質(zhì)是有矛盾的，生產(chǎn)商需要在兩者中作適當(dāng)?shù)钠胶?，一般來說，中低價(jià)的產(chǎn)品，均以靈敏度作主導(dǎo)，追求性能價(jià)格比，而高價(jià)位產(chǎn)品偏重音質(zhì)，而最高層次者是兩者兼?zhèn)洹?/span>  

4）[個(gè)性]與[共性]  

在此又再引伸出另一個(gè)相對(duì)抽象和主觀的性能評(píng)價(jià)，擴(kuò)聲用的音響，有別于家中的Hi-Fi音響器材，必須兼容性非常高，因?yàn)槊總€(gè)場(chǎng)地都可能演出不同類型的節(jié)目，從歌劇到搖滾音樂會(huì)，亦可能只是以語(yǔ)言信號(hào)為主的報(bào)告會(huì)，故其音響系統(tǒng)必須要兼容不同的節(jié)目源，做到[平均性]的優(yōu)異即不能偏重于某一個(gè)用途，而家里的Hi-Fi音響器材，只需要照顧一個(gè)人或一小撮人的口味，其產(chǎn)品的[個(gè)性]是容許存在，但作為專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)器材，則這種[個(gè)性]將會(huì)變成[局限性]或[缺陷]。  

專業(yè)擴(kuò)聲器材需要為一大群公眾服務(wù)，節(jié)目?jī)?nèi)容經(jīng)常變換，[共性]是基本要求，兼容性要強(qiáng)，不同性質(zhì)的節(jié)目都要有[平均]的表現(xiàn)，除此之外，專業(yè)擴(kuò)聲器材必須是“無渲染”，“不夸張”，“忠實(shí)”地將音源還原，就是[共性]或[共用性]。  

5）揚(yáng)聲器系統(tǒng)的指向特性  

揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音通常在低頻段（低于200Hz）的聲音是無方向性的，在各方向均勻傳播，但在高頻段時(shí)，聲音的傳播呈現(xiàn)較強(qiáng)的方向性，這個(gè)指向特性（各類音箱均不相同）正是我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中要加以應(yīng)用，優(yōu)良的恒定指向特性可在現(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)把聲波的能量集中到觀眾區(qū)，避開聲波的強(qiáng)烈反射面和聲場(chǎng)互相干擾。  

揚(yáng)聲器的指向特性使偏離軸向的聲壓級(jí)隨偏角的增大而聲壓級(jí)逐漸減小，同時(shí)聲壓級(jí)又隨聲波傳播距離的增加按距離的平方成反比而衰減，在距揚(yáng)聲器遠(yuǎn)近和方位不同的聽眾區(qū)，若將這兩種衰減選擇得當(dāng)，就可使兩種衰減互相補(bǔ)償，從而使聲場(chǎng)更為均勻，大型工程需要蓋相對(duì)比較闊的區(qū)域，單只音箱通常不足以應(yīng)付，需要將多只音箱拼合成音箱群（陳列），而在陳列揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，恒指向特性可使音箱之間的中、高頻段的聲波在音箱間不產(chǎn)生相互干擾，用具有上述指向特性的一對(duì)揚(yáng)聲器組成八字形擺放，可以覆蓋單個(gè)音箱的一倍，否則，聲音在音箱前方已經(jīng)互相干擾，嚴(yán)重影響聲場(chǎng)的均勻度和聲音的清晰度。  

6）揚(yáng)聲器系統(tǒng)的功率處理能力  

揚(yáng)聲器的功率處理能力（或稱揚(yáng)聲器的額定功率）是一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，它代表?yè)P(yáng)聲器承受長(zhǎng)期連續(xù)安全工作的功率輸入能力，了解揚(yáng)聲器的功率處理能力，首先必須懂得揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器是如何損壞的，驅(qū)動(dòng)器的損壞模式有兩種：  

一種是音圈過熱損壞（音圈燒毀，過熱變形，圈間擊穿等），另一種是驅(qū)動(dòng)器的振膜位移量超過極限值，使揚(yáng)聲器的錐形振膜/或其周圍的彈性部件損壞，通常發(fā)生在含有很多大振幅的低頻信號(hào)。  

聲音信號(hào)不是一種正弦波信號(hào)，而是一種隨機(jī)的，這些隨機(jī)信號(hào)可用三個(gè)能數(shù)來表示，有效值（RMS）又稱均方根值，是以信號(hào)峰值等幅的正弦信號(hào)的一種測(cè)量結(jié)果，接近于平均值，基本上代表信號(hào)的發(fā)熱能量。  

峰值（Peak）是信號(hào)達(dá)到的最大電平，對(duì)于正弦波來說，峰值電平大于有效值電平3dB，對(duì)于音樂信號(hào)來說，峰值電平超過有效值可達(dá)10-15dB在評(píng)定一種揚(yáng)聲器的位移能力時(shí)，峰值是重要的，峰值因子，用來說明峰值電平與有效值電平的比率，對(duì)于按AES2-1984的粉紅色噪聲源來說，峰值因子為6dB，即峰值電壓是有效值電壓的4倍。  

揚(yáng)聲器的功率處理能力是按（AES2-11984）處理后的粉紅色噪聲信號(hào)連續(xù)加2小時(shí)工作后其電性能和機(jī)械性能的永久性變化不大于10%的情況下測(cè)得的技術(shù)參數(shù)。  

7）加載（受熱）后的聲壓級(jí)下降（又稱功率壓縮）  

所有產(chǎn)品說明書上標(biāo)稱功率都是各廠家自定的，是音箱在廠方選定的測(cè)試信號(hào)和條件下的最佳值，當(dāng)音箱進(jìn)入工作狀態(tài)（譬如等于或大于滿功率20秒之后），音圈和磁體受熱溫升后、由于它們性能下降改變了受熱前單元的原有特性，這時(shí)，實(shí)際的聲壓輸出就會(huì)減少，常規(guī)音箱，如音圈溫升60度-80度，常見額定聲壓級(jí)下降3dB為容限，如音圈散熱優(yōu)異，耐溫達(dá)100度以上，實(shí)際的聲壓下降可達(dá)6至8dB，這是相當(dāng)驚人的下降，如前文題及，增加一倍的音箱只提升聲壓級(jí)3dB若音箱聲壓級(jí)下降達(dá)6dB，要彌補(bǔ)這么大的聲壓級(jí)下降必須由原來一只音箱增加至四只，非常遺憾，音響工業(yè)界沒有標(biāo)稱這種聲壓級(jí)下降，必須要好的改善揚(yáng)聲器單元的散熱設(shè)計(jì)。 

8）揚(yáng)聲器單元的阻抗  

揚(yáng)聲器單元的阻抗包括，電感量，電容量和電阻值，電感和電容是隨頻率而變化的，雖然在揚(yáng)聲器系統(tǒng)中標(biāo)稱一個(gè)阻抗變化太大，將會(huì)影響整個(gè)音響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，JBL最新DCD 雙線圈差驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)是將阻抗變?yōu)?/span>[純電阻]性，不受頻率變化而影響，讓整個(gè)音響系統(tǒng)穩(wěn)定工作。  

三如何提高揚(yáng)聲器系統(tǒng)的可靠性  

日常生活中，即使是在功放和揚(yáng)聲器系統(tǒng)的功率匹配相當(dāng)?shù)那闆r下也會(huì)發(fā)生揚(yáng)虧損順單元變損的事件，其原因有：  

1．  操作不當(dāng)，功放輸出功率過大  

2．  演出達(dá)到高潮時(shí)，場(chǎng)內(nèi)氣氛熱烈，需要提升聲壓，在加大信號(hào)時(shí)，話筒輸入信號(hào)過大引功放過載削波，失真波形產(chǎn)生大量諧波，損壞高音單元  

3．  話筒產(chǎn)生強(qiáng)烈聲反饋嘯叫，功放強(qiáng)烈過載，損壞揚(yáng)聲器系統(tǒng)為此，現(xiàn)代新型揚(yáng)聲器系統(tǒng)采取了多種保護(hù)性措施，這些措施可分為兩類：  

1．  提高揚(yáng)聲器單元的散熱力使其在過載時(shí)不發(fā)生過熱損壞  

2．  在揚(yáng)聲器箱中安裝限幅保護(hù)裝置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率和峰值電平超過揚(yáng)聲器的額定值時(shí)，限幅器把超過的功率電平用非線性電阻（燈泡）對(duì)音圈進(jìn)行阻止。  

這些措施，提高了揚(yáng)聲器抗過載的能力，但也影響了聲音的動(dòng)態(tài)范圍，使音域不夠?qū)拸V，音色感覺模糊和暗淡。  

因此，最好的辦法還是在功放上采取措施，使它的輸出不產(chǎn)生削波和功率過載等問題。