音響實際上是一種把可聽范圍內(nèi)的音頻電功率信號通過換能器(揚聲器單元),把它轉(zhuǎn)變?yōu)?strong>具有足夠聲壓級的可聽聲音。為了能正確選擇好揚聲器,必須首先了解聲音信號的屬性,然后要求揚聲器能“原汁原味”地把音頻電信號還原成逼真自然的聲音。 揚聲器要能正確地重放出這些隨機信號,保證重放的音質(zhì)優(yōu)美動聽,揚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,即要求揚聲器具有高效率的電功率轉(zhuǎn)換成聲的靈敏度。 我們還要求揚聲器系統(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。還有一點是用戶希望能買到“物美價廉”的好產(chǎn)品,即性能價格比高的產(chǎn)品,最后還要考慮產(chǎn)品的配套方式,外形結(jié)構(gòu)和吊裝方法等條件。揚聲器系統(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。揚聲器系統(tǒng) 二路(二分頻)和三路(三分頻 音頻信號的頻譜范圍很寬,把20Hz-20KHz的信號要用一種揚聲器單元是無法滿足整段頻響的;因為一般的12寸以上大口徑揚聲器單元,低音特性很好,失真不大,但超過1.5Hz的信號,它的表現(xiàn)就很差了;1-2寸的高音揚聲器單元(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)。二路揚聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,造價相對較低,為了解決缺少的這段中音頻率,于是有些廠家用了一種折中的方法,即在分頻網(wǎng)上把低音單元的頻響特性向上移動,把高音單元的頻率特性向下移動。另外一個問題是,分頻交叉點頻率只能設(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。因此在聽覺上會留下“空洞”感和可聞的失真(當(dāng)然分頻器的斜率特性大些,例如,18dB/倍頻程,此缺陷可得到一些補償)。亦因為如此,二路揚聲器對喇叭單元的要求相對較高,假若單元的性能不佳,整個揚聲器系統(tǒng)的聲音就不夠平滑,或有嚴重的相位失真。三路揚聲器系統(tǒng)各單元的特性可不作折中,充分發(fā)揮它們各自的長處,兩個分頻交叉點可選在中音人聲和樂聲頻譜重要部份的上、下邊緣處,對音質(zhì)沒有任何影響,故三路揚聲器系統(tǒng)小了聲音的失真,提高了聲音的清晰度,改善了低音和高音間交叉頻段的性能,增加了揚聲器系統(tǒng)的功率處理能力。因此是文藝演出、音樂廳和歌劇院擴聲系統(tǒng)的最佳選擇。 揚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換成很宏亮的聲音,這就求揚聲器有較高的聲壓靈敏度?!胳`敏度」實質(zhì)是一種「轉(zhuǎn)換效率」的體現(xiàn)。各類揚聲器系統(tǒng)由于設(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。靈敏度是指輸入揚聲器單元1瓦的電功率,在揚聲器軸線方向離開1米遠的地方測得的聲壓級大小。如果兩種揚聲器的靈敏度相差3dB,要達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聲器能發(fā)出較大的。
個性與共性:在此又再引申出另一個相對抽象和主觀的性能評價。擴聲用的音響,有別于家中的HI-FI音響器材,必須兼容性非常高,因為每個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,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)擴聲器材必須是“無渲染”、“不夸張”、“忠實”地將音源還原。這就是「共性」或「共用性」。揚聲器系統(tǒng)的指向特性 ,各方向均勻傳播。但在高頻段時,聲音的傳播呈現(xiàn)較強的方向性,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)用的。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),避開聲波的強烈反射面和聲場互相干擾。試舉一個比較容易明白的例子,市面上的手電筒,一支普通的手電筒與一支有聚光功能的手電筒,價格可能相差數(shù)十倍。一般的手電筒就算其功率與聚光手電筒相同,但光線無法投射很遠,而且無法控制投射區(qū)域。音箱的高音部分與手電筒的光線相當(dāng)類似。若只需要有聲音,什么檔次的音箱都能辦得到,就等于任何一支普通手電筒也能照明一樣。但作為大型工程,必須有效地控制聲場分布及考慮可投射的距離。指向性的優(yōu)劣,足以影響工程的成敗,必須選擇有優(yōu)良指向性的音箱。揚聲器發(fā)出的聲音通常在低頻段(低于200Hz)的聲音是無方向性的,在揚聲器的指向特性使偏離軸向的聲壓級隨偏角的增大而逐漸減?。煌瑫r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,在距揚聲器遠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償,從而使聲場更為均勻。大型工程需要覆蓋相對比較廣闊的區(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(陣列)。而在陣列揚聲器系統(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)生干擾。用具有上述恒指向特性的一對揚聲器組成八字型擺放,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,嚴重影響聲場的均勻度和聲音的清晰度, 揚聲器系統(tǒng)的功率處理能力,揚聲器系統(tǒng)的功率處理能力(或稱揚聲器的額定功率)是一項重要技術(shù)參數(shù),它代表揚聲器承受長期連續(xù)安全工作的功率輸入能力,了解揚聲器的功率處理能力,首先必須懂得揚聲器驅(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,過熱變型,圈間擊穿等),另一種是驅(qū)動器的振膜位移量超過極限值,使揚聲器的錐型振膜和(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。聲音信號不是一種純正弦波信號,而是一種隨機的,這些隨機信號可用三個參數(shù)來表式: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10-15dB,在評定一種揚聲器的位移能力時,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。揚聲器的功率處理能力是按(AES2-1984)處理后的粉紅色噪聲信號連續(xù)加2小時工作后,其電性能和機械性能的永久性變化不大于10%的情況下測得的技術(shù),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,實際的聲壓輸出就會減少。常規(guī)音箱,如音圈溫升60℃-80℃,常見額定聲壓級下降3dB為容限,如音圈散熱優(yōu)異,而溫達100℃以上,實際的聲壓下降可達6dB-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6dB,要彌補這么大的聲壓級下降,必須由原來的一只音箱增加至四只。非常遺憾,音響工業(yè)界沒有標(biāo)稱這種聲壓級下降的習(xí)慣,用戶只能自行比試各種品牌擇優(yōu)選用。若要改善這種聲壓級的下降,必須更好的改善揚聲器單元的散熱,揚聲器單元的阻抗 揚聲器單元的阻抗包含,電感量、電容量和電阻值。電感和電容是隨頻率而變化的。雖然在揚聲器系統(tǒng)中標(biāo)稱一個阻抗,例如8歐姆,4歐姆,但這個數(shù)值會跟隨頻率變化而改變。 如何提高揚聲器系統(tǒng)的可靠性 :日常生活中,即使是在功放和揚聲器系統(tǒng)的功率匹配相當(dāng)?shù)那闆r下也會發(fā)生揚聲器單元受損的事件。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,引起功放過載削波,失真波形產(chǎn)生大量諧波,損壞高音單元; 3. 話筒產(chǎn)生強烈聲反饋嘯叫,功放強烈過載,損壞揚聲器系統(tǒng)。為此,現(xiàn)代新型揚聲器系統(tǒng)采取了多種保護性措施,這些措施可分為兩類: (1) 提高揚聲器單元的散熱力,使其在過載時不發(fā)生過熱損壞; (2) 在揚聲器中安裝限幅保護裝置,當(dāng)驅(qū)動功率和峰值電平超過揚聲器的額定值時,限幅器把超過的功率電平用非線性電阻(燈泡)對音圈進行阻止。這些措施,提高了揚聲器抗過載的能力,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。 揚聲器系統(tǒng)需配置多大輸出功率的功放 :揚聲器系統(tǒng)要高質(zhì)量的重放出各種音樂節(jié)目,那么根據(jù)音樂信號的屬性,其峰值因子約為10-15dB,從保證音質(zhì)這個角度來說,功放應(yīng)在此動態(tài)范圍內(nèi)不發(fā)生任何限幅情況,即功放的最大輸出功率應(yīng)是揚聲器額定功率的5-8倍,這樣的功率配置音質(zhì)雖然很好,但他的投資會很大,因此一般都會把這個功率配比定在1-2倍揚聲器單元的額定功率。
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