走出音箱的误区

HiFi秀 | 2016-12-14

在音响系统中,音箱的结构最简单,但所起的作用却最重要。音箱是音响系统中最终的环节,是把电信号转化为声音信号的关键部位。由于音箱的结构部件不多,就 导致了任何一点的不足而影响整个重播效果。对音箱的评价,又是以主观听音——最终音乐重播的好坏作为标准的。因此,也就产生了以下的第一个问题:这就是音 箱的技术测试和主观音质评价的统一问题。

一、关于音箱的测和听

具有一定HiFi经验的朋友,都会有这样一个共识:这就是音箱的技术指标和主观试听存在着差距。

为什么会这样?这就要从头、从现行的音箱测试的主要技术指标谈起。

在音箱的技术指标中,最重要的有如下几条:这就是频率范围、承受功率、灵敏度和相位特性以及瞬态特性。

频率范围又称频响,是指音箱中从低音到高音的重播范围。在某些时候,一对小型民用音箱和一对大型监听音箱标出的频响范围可能是一致的;但在主观听音时的感 觉却截然不同。这到底是为什么呢?难道是测试不准确还是有人故意做假吗?在正常的情况下,上述的推测都不对,而是另有原因。

原因1:目前的测试标准与实际应用中的距离

目前的频响测试标准,仍沿用多年以前的1瓦•米的标准。在多年以前制定音响测试标准时,1瓦1米下的音箱频响曲线,在很多的时候,代表了满功率的测试,是 接近实际使用中的情况的。那个时代的音 箱,基本上属于小功率、高灵敏度型的。对于输入1W的测试功率来 说,基本上代表了小功率音箱的实际工作状态。而近年来,随着音箱制造技术的发展,绝大多数的音箱已经大功率、低灵敏度化了。这就使目前的频响测试,离实际 使用的差距越来越大。

目前多数的音箱(主要是指家用音箱),它们的承受功率都超过了50W,有些甚至达到了200W。而灵敏度,仅仅能达到82~86dB。

在这种情况下仍采用1瓦•米的频响测试,就会产生测试与使用不符的情况。输入1W的测试信号,仅相当于多数音箱功率的1/50~1/200,而这些音箱的 实际使用功率一般为15~50W,峰值时甚至会达到满功率使用,这就引出了一个测试本身偏离实际的问题。

一个准确、可行的测度方法,理应尽量去模拟被测试器材的实际工作状态,这时的测试结果才最为有效。

因此,在音箱的频响测试时,如果能增加一项半功率频响测试,那这条半功率频响曲线,将对音箱的实际工作产生最现实的影响。

例如,一只标称为200W的小型音箱,当使用100W半功率测试信号去测试它时,你将会看到它在低频方面的严重劣化与失真度的大幅度增加。

为什么会是这样?这是因为低音扬声器单元受音箱等效内容积的制约和受倒相管等因素的影响,还有箱体自身的谐振增大,必然会产生以上的结果。

用1W的小功率信号测试音箱只相当于没受过专业训练的人小声唱歌剧,不是实际工作状态,而真正的实际工作状态是到舞台上大声唱,所以小嗓子的好听和舞台上 的演出完全是不同的概念,是两回事。

因此,对现代音箱增加半功率的频响测试,不但具有非常现实的指导意义,而具有打假的功效——可以使那些标称2000W的小音箱彻底暴露出本来面目。

原因2:现行的测试标准过于宽松

主观听音和频响测试的不统一,还有另外一个原因,这就是目前的测试指标过于宽松,不够严格。

现行的音箱频响测试,以-3dB为标准。换句话说,是以高频端和低频端发出的声音衰减一半时的频率作为计量的最终频率。

对于高音单元制作技术不断发展成熟的今天,一只中档以上的高音头发出20 kHz的高音已毫无问题。目前世界上最先进的绢膜软球顶高音的高频已达到了40 kHz,而金属膜的高音头高频上限已达到了80 kHz。再加上高音单元受音箱箱体的影响较小,所以目前中档以上的新型音箱,高频方面不会产生问题。对高频重播影响较大的,仅仅限于高音单元的低端分频点 的选择、与中音单元的衔接是否优秀和是否有足够的功率余量。

对于低音单元来说,情况就复杂得多。尽管低音单元的制造技术也有着很大的发展,尤其是新型的振膜材料不断问世,低音单元的技术指标也已经不错了。但低音单 元的测试指标,和它装在音箱上之后的实际指标之间的差距是很明显的。有些时候,一只优秀的低音单元,装在一只毛病百出的音箱箱体之上,将使它原有的优点彻 底丧失。

例如设计不合格的箱体,会产生比较严重的中低频谐振,这种谐振不仅会使音箱重播时产生声音染色,而且还造成测试曲线的劣化。

大型监听音箱的测试指标比较“准”,其实这个“准”字在此处并不代表正确无误,而是指测试指标与主观听音更加接近。既然前边提到了目前以1瓦•1米的测试 方法存在着不足,那么在现行的测试标准范围之内,有哪些音箱的技术测试与主观听音结果最为接近呢?答案如下:这就是大型监听音箱和质量比较好的大型民用音 箱。

结果为什么会是大型音箱?其原因有三。其一是大型音箱的箱体内容积大,所以在实际工作中的低频响应受箱体内容积的制约就小。其二是大型音箱的承受功率较 大、功率余量较大,在工作中达到过载失真的可能性相对比较小。尤其是大型监听音箱,所留的功率余量非常大,根本没有产生过载失真的可能性。其三是大型音箱 的低音单元口径相对比较大,在产生同样的低音时,单元的行程很小,失真也就相对比较小。

二、关于音箱的具体误区

1.大音圈长行程的说法不够准确

常听见有人提到大音圈长行程一说。所谓大音圈,是指音圈的直径比较大,这很好理解。但长行程,就另当别论了。因为长行程只是一个相对的概念,在有真正可比 性的前题下,音圈越大,行程只能相对越短而丝毫不可能加长。

决定低音扬声器行程的另一个因素是粘贴在扬声器纸盆底部的定芯支片。因为扬声器纸盆只有通过折环和定芯支片的两点固定,才能使扬声器纸盆可靠地前后运动。 定芯支片由加了胶的棉麻纤维、合成材料制成。定芯支片的弹性范围是有限度的。所以目前制约低音单元行程的,并不是橡胶折环,而是定芯支片。由于定芯支片的 直径不可能做得很大,绝不会达到或超过橡胶折环的直径,所以音圈的直径越大,而定芯支片的直径又有限,留给定芯支片的活动范围就越小,换句话说就是扬声器 的行程越小。只有在音圈较小时,定芯支片可活动的范围才相对比较宽裕,所以,大音圈、长行程的低音单元只是一种相对而言的说法,并不准确。

2.长行程的小口径低音单元代替不了大口径低音单元

常常有人说,小口径长行程低音单元,只要行程够长,就可以发出足够的低音。这是一种错误的观点。从理论上讲,只要在同一单位时间里,驱动同体积的空气就可 以产生同等级的声压。但具体到低音单元来说,这是不现实的。因为过大的行程和过强的空气压缩比,会导致重播的声音严重失真。对于大口径的低音单元(直径在 200mm以上),在达到足够的声压时,由于扬声器纸盆的驱动面积大而行程较短,重播时的失真较小,音色较好。既使是在一种比较理想的状态下,目前的音箱 声失真也只能做到1%。在小口径、长行程低音单元工作时,由于过大的行程导致失真度的迅速上升,是一种保量不保质的假象。所以对于多数的小型、小口径的音 箱来说,既便是音箱的小功率测试低频还可以,但在实际使用中与大型大口径音箱来比,差距还是相当大的,是本质性的差别。所以在有条件的时候,选择大型的音 箱是有道理的。

3.低灵敏度音箱的音色各不相同

曾经有一个时期流行着这样一种说法,这就是低灵敏度的音箱音色好。其实这只是一种比较片面又不科学的说法。

决定音箱音色好坏的主要因素只有频响、瞬态特性、阻尼特性和承受功率等几方面。与灵敏度无关。换句话说,对于同样承受功率的音箱来说,在相同的重播音量 下,灵敏度越低的音箱,所需要的输入功率越大,就越接近过载,失真会相对增加。

在20年前,由于扬声器单元自身的技术质量还没有达到一个比较好的程度。在制作音箱时,只能在分频器上加了很多的衰减校正电路。最终的结果是频响曲线直 了,但灵敏度大幅度地降低了,只能达到82dB左右。在这种情况下,通常要用大功率的功放才能较好地驱动低灵敏度的音箱,但在大功率的驱动下,低灵敏度的 小型音箱很容易产生过载失真,甚至不能播放某些大动态的音乐作品。

由于音响科技的发展,目前已有多种型号的灵敏度超过100dB的监听级、Hi Fi级的音箱问世,其最高灵敏度已经接近110dB。

4.音箱内的吸音棉并不代表质量档次

“没有吸音棉的音箱是低档的音箱”,这种说法是不准确的。

低档的音箱里没有吸音材料,这是一个现实。

在套装机和廉价的成品音箱中,基本上都没有填充吸音材料。 因此,就有人得出了这样一个结论:低档的音箱里没有吸音棉,往低档音箱里加入填充材料可以改善重播效果。

其实上述的结论没有什么因果关系,不存在内在的任何关联。

吸音材料在音箱中只起两个作用,一是消除音箱箱体的某些谐振与染色;二是适当缩小音箱的体积。对于音箱属于哪个档次毫无关系。

有些人以为往音箱中增加填充物是一剂万能的良药,这就大错而特错了。

其一,只要音箱的箱体设计合理,自身没有明显的谐振,箱体又足够大,完全可以不加填充材料就能制作出高品质的音箱。在全世界的音箱制作领域中,这种成功的 例子很多。在音箱箱体中不加填充材料,对音箱的瞬态特性有好处。

一只经过认真设计、认真加工制造的音箱,其出厂时已基本上达到了一个比较理想的状态。在这种情况下随意改变音箱内填充材料的有无、多少,会对音箱的重播造 成很多影响,而这些影响多数是负面的。

过多的填充物,会造成重播时的声音发肉,瞬态特性差,有气无力。虽然在测试时,曲线会有所改善,但主观听音时声音表现则会劣化。有一点必须要明确,这就是 音箱是听的,不是看的。

5.关于音箱的分频器

在音箱的分频器中,主要的只有3类元器件:这就是电感线圈、电容和电阻。

电阻的作用是衰减器,用来平衡各频段的声音比例。选用时只要功率够大就行。对于小型音箱的高音衰减

电阻来说,选用金属膜的电阻效果会好一些。

电感的作用是滤除高音,选通低音。近年来流行了很多种用异型漆包线绕制的电感线圈。其中有多股绞合漆包线、六角型漆包线和带状漆包线等等。每一种异型线材 的电感线圈,都被称之为具有某种神力。但事实真的如此吗?其实不然。

对于音箱用电感线圈的要求,只有三条。一条是电感数值准确;一条是自身的直流电阻低;一条是不易产生饱合失真。

关于数值准确,只要在生产过程中,逐只用高精度的仪表去测量、校准就行了。

要想降低电感线圈的自身电阻,就必须提高漆包线自身的导电能力。漆包线自身的导电能力和它们的截面积与截面形状有着密不可分的直接关系。当导线的横截面为 圆形、正方形、六角形时,效率最高。

具体到绕制电感线圈,六角形横截面的漆包线,可以有效地减少匝间的空隙,提高电感的效率。尤其是圈数较大的多层线圈,改善的效果将十分明显。但采用六角形 漆包线时,制作成本也会大幅度地提高。所以,如果不是在很高档的场合使用,选用纯度在4N以上的圆形无 氧铜漆包线,效果就已经相当好了。在选择漆包线的线径时,也绝没有线径越粗越好之说。只要电感量合乎要求后,其直流电阻是低音扬声器音圈直流电阻的十分之 一左右就行。电感的直流电阻太大了,直接影响音箱的低频阻尼特性;电感的直流电阻太小了,又会无谓地加大制作成本。

至于分频器电容的选择,也绝不会出现一只电容就令音箱的重播产生根本性的改变。对于自己动手制作音箱或想改进成品音箱的朋友,首先要有比较明确的目的。在 制作音箱时,要根据扬声器单元的投资去选择分频电容的档次。

例如你买的是几十元1只的高音单元,再花20元钱为它选配电容就不值。你还不如买百元1只的高音头,选择几元1只的分频电容来得实惠。如果你已买了300 元1只的高音单 元,花几十块钱买分频电容,这才叫门当户对。

对于音频电容,品牌不同、材质不同,对重播的影响也不同。 但这些内在的、细致的差别是在中档以上的高音单元里,才能得到较好地体现的。

对于低频段的分频电容,主要以容值准确、耐压、可靠为主。 相对于高音分频电容来说,要求相对可以低一些,因为大容值的高档电容实在是太贵了。经常处于一种使用后得不偿失的状态。

6.钕铁硼的优与劣

对于扬声器单元来说,磁性材料是它们的骨骼,是它们动力的基础。选用高磁能积的材料制造扬声器单元,是提高扬声器灵敏度的好方法。但不是惟一的方法。

对于扬声器的磁性材料,尤其是大功率低音扬声器的磁性材料,有一条很重要的标准就是热稳定性一定要好。钕铁硼磁性材料的磁能积很大。但它也有致命伤。一是 它本身容易氧化;二是它的热稳定性差。钕铁硼磁性材料的居里温度很低,在80℃时,其性能将下降到参考温度的80%(参考温度为24℃)。这就说明了这样 一个问题:如果是一只没有经过特殊散热处理的钕铁硼低音单元,在大功率工作时,由于温度升高的影响,会导致低音的不足。这种音色的变异,对于多数音乐爱好 者来说,是可以明显地觉察出来的。

所以,目前国外的多数扬声器生产厂家,基本上把钕铁硼材料作为高音单元的磁性材料,并采取较为有效的散热措施。很少将钕铁硼磁性材料应用到低音单元的制造 工艺之中。

经过多年的HiFi实践,大多数的人基本上可以明确区分出不同的音频信号线对重播音色造成的微小差别。而由于钕铁硼磁性材料热稳定性差而造成低音单元高于 10%的频响变异,将是一个不小的遗憾。

7.采用减磁法改善音质不可取

前一阵子,曾经流行过减磁法改善音质的说法。所谓的减磁法,是指在成品音箱的扬声器单元磁体上,吸附一些大号的铁钉子。使单元本身的磁性得到一定的分散, 降低了扬声器单元的灵敏度,改变了原有的Q值。采用减磁法调整音箱的重播效果,会起到一定的作用。但减磁法只适合于那些原来听着声音发干、发紧的音箱。不 可能适用多数的场合。对于采用减磁法能改善播出的音箱,采用调整音箱内吸音材料和调整音箱倒相管的方法同样可以达到目的,而且音箱的灵敏度不会受到损失。

8.理想小音箱的频响曲线

由于小型音箱的低音重播能力受音箱箱体的制约最多,频响测试曲线和主观听音间的差距也最大,这也就对小音箱的频响测试曲线提出了一个折衷的、新的要 求。这种要求是:频响的低端不过于追求较低的数字化的效果,不可刻意追求低频端的延伸低于35Hz或更多,因为对于使用小口径低音单元(6 .5英寸以下)的小型书架式音箱,它那低于40Hz的测试频响,在实际应用中的意义不大。但假如把频响测试的低端频率改为50Hz,把曲线变成低端有一个 小峰而高频端略有些下降的曲线,将在不超出测试标准的前题下,大为改善重播时的音响效果。

关于音箱的误区,其实还有很多,想在一篇文字中把它说清楚是不可能的。随着科学技术的发展,走出了旧的误区,还会遇到新的误区。因此要想少走弯路,就得真 正与国际接轨,不断地学习才行。

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