揚(yáng)聲器的選擇

揚(yáng)聲器實(shí)際上是一種把可范圍內(nèi)的音頻電功率信號通過換能器（揚(yáng)聲器單元），把它轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶銐蚵晧杭壍目陕犅曇?。為能正確選擇好揚(yáng)聲器，必須首先了解聲音信號的屬性，然后要求揚(yáng)聲器能“原汁原味”地把音頻電信號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，其波形十分復(fù)雜。可聽聲音的頻率范圍一般可達(dá)20Hz-20kHz；其中語言的頻譜范圍約在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?。s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，保證重放的音質(zhì)優(yōu)美動聽，揚(yáng)聲器必須具有寬廣的頻率響應(yīng)特性，足夠的聲壓級和大的信號動態(tài)范圍。  

我們希望能用相對較小的信號功率輸入獲得足夠大的聲壓級，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)在輸入信號適量過載的情況下，不會受到損壞，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)  

音頻信號的頻譜范圍很寬，把20Hz-20kHz的信號要用一種揚(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，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)動器）重放3kHz以上的信號性能很好，但無法重放中音和低音信號。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)簡單，造價相對較低，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，把高音單元拭目以待頻率特性向下移動。另外一個問題是，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)槿绱耍窊P(yáng)聲器對喇叭單元的要求相對較高，假若單元的性能不佳，整個揚(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)揮它們各自的長處，兩個分頻交叉點(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（SPL max）  

揚(yáng)聲器單元是一種電信號與聲音之間的換能器，要求它能以相對較小的輸入功率轉(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)的地方測得的聲壓級大小，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)際使用時都可輸入這個最大允許的電功率，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)生的聲壓級稱為最大聲壓級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)它是一個非常重要的技術(shù)參數(shù)，音質(zhì)是一個比較抽象的評價，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，中低價的產(chǎn)品，均以靈敏度作主導(dǎo)，追求性能價格比，而高價位產(chǎn)品偏重音質(zhì)，而最高層次者是兩者兼?zhèn)洹?/span>  

4）[個性]與[共性]  

在此又再引伸出另一個相對抽象和主觀的性能評價，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€場地都可能演出不同類型的節(jié)目，從歌劇到搖滾音樂會，亦可能只是以語言信號為主的報告會，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用途，而家里的Hi-Fi音響器材，只需要照顧一個人或一小撮人的口味，其產(chǎn)品的[個性]是容許存在，但作為專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)器材，則這種[個性]將會變成[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)目內(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，聲音的傳播呈現(xiàn)較強(qiáng)的方向性，這個指向特性（各類音箱均不相同）正是我們在系統(tǒng)設(shè)計中要加以應(yīng)用，優(yōu)良的恒定指向特性可在現(xiàn)場布置時把聲波的能量集中到觀眾區(qū)，避開聲波的強(qiáng)烈反射面和聲場互相干擾。  

揚(yáng)聲器的指向特性使偏離軸向的聲壓級隨偏角的增大而聲壓級逐漸減小，同時聲壓級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，從而使聲場更為均勻，大型工程需要蓋相對比較闊的區(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揚(yáng)聲器組成八字形擺放，可以覆蓋單個音箱的一倍，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)，它代表揚(yáng)聲器承受長期連續(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)動器是如何損壞的，驅(qū)動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。  

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

峰值（Peak）是信號達(dá)到的最大電平，對于正弦波來說，峰值電平大于有效值電平3dB，對于音樂信號來說，峰值電平超過有效值可達(dá)10-15dB在評定一種揚(yáng)聲器的位移能力時，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連續(xù)加2小時工作后其電性能和機(jī)械性能的永久性變化不大于10%的情況下測得的技術(shù)參數(shù)。  

7）加載（受熱）后的聲壓級下降（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試信號和條件下的最佳值，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，實(shí)際的聲壓輸出就會減少，常規(guī)音箱，如音圈溫升60度-80度，常見額定聲壓級下降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3dB若音箱聲壓級下降達(dá)6dB，要彌補(bǔ)這么大的聲壓級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)稱這種聲壓級下降，必須要好的改善揚(yáng)聲器單元的散熱設(shè)計。 

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)稱一個阻抗變化太大，將會影響整個音響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，JBL最新DCD 雙線圈差驅(qū)動設(shè)計是將阻抗變?yōu)?/span>[純電阻]性，不受頻率變化而影響，讓整個音響系統(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，場內(nèi)氣氛熱烈，需要提升聲壓，在加大信號時，話筒輸入信號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)動功率和峰值電平超過揚(yáng)聲器的額定值時，限幅器把超過的功率電平用非線性電阻（燈泡）對音圈進(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。