音箱的設(shè)計(jì)與技術(shù)

1、  音箱的設(shè)計(jì)與技術(shù) (2005-4-5)     首先介紹一下箱體設(shè)計(jì)。箱體設(shè)計(jì)常見(jiàn)有三種類型，即閉箱、倒相箱、傳輸線箱。 閉箱最早是AR公司發(fā)明的技術(shù)，早先一直是采用障板式設(shè)計(jì)，也就在AR發(fā)明了所謂“氣墊式”專利后（即閉箱）才名符其實(shí)地成為音箱了，閉箱的特點(diǎn)是低頻力度好、反應(yīng)迅速、低頻清晰有力，但是下潛深度有限，低頻量感不足。傳輸線箱是利用聲導(dǎo)管的原理，將單元發(fā)出的后向聲波經(jīng)一段聲導(dǎo)管后，在某一低頻率處與前向聲波同相迭加，從而得以獲得較好的低頻下潛深度。但是聲導(dǎo)管的長(zhǎng)度需為幾十赫茲聲波波長(zhǎng)的一半，約需幾米長(zhǎng)，這樣后向聲波與前相聲波之間雖然相

2、位同相，但有一個(gè)幾十毫秒的時(shí)間延遲，所以大多數(shù)傳輸線箱的低頻量感雖然不錯(cuò)，但瞬態(tài)較差，低頻較為混濁無(wú)力?？v觀目前世界Hi-FI市場(chǎng)，傳輸線設(shè)計(jì)基本上很少看到了，筆者的個(gè)人觀點(diǎn)是傳輸線箱或許會(huì)逐漸消亡，倒相箱與傳輸線的出發(fā)點(diǎn)是相同的都是充分利用后向聲波來(lái)加強(qiáng)低頻頻下潛，但倒相式用的是用集中參數(shù)諧振工的倒相方式，來(lái)代替?zhèn)鬏斁€式半波長(zhǎng)聲導(dǎo)管的分布參數(shù)倒相方式，這樣雖然同樣將聲波倒相了，而附加的時(shí)間延遲卻只有十毫秒左右，并且倒相式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工、易調(diào)節(jié)，故此目前倒相式與閉箱成為目前設(shè)計(jì)的兩大系統(tǒng)，其它較常見(jiàn)到的還有空紙盆式（被動(dòng)輻射式），其原理與倒相式相同，且超出本文的范圍之外，故不作介紹。倒相箱與

3、閉箱相比較，各有千秋。閉箱好在有力度、瞬態(tài)好、清晰，聽(tīng)古典音樂(lè)，尤其是室內(nèi)樂(lè)極佳，所以像英國(guó)ATC等獨(dú)鐘于閉箱。而倒相箱好在低頻下潛較深、量感足、承受功率大、靈敏度高，比較全面能勝任各種場(chǎng)合。熟優(yōu)熟劣只能憑各人喜好了。監(jiān)聽(tīng)一號(hào)音箱設(shè)計(jì)時(shí)為求低頻下潛深度以及適應(yīng)性采用的是倒相式設(shè)計(jì)（而實(shí)際上也完全可以作閉箱），為了保證低頻大音壓下不出現(xiàn)功率壓縮，或氣流聲，則倒相管的直徑不易過(guò)小。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算公式僅是一個(gè)參考，最終要用耳朵較聲來(lái)調(diào)整。 設(shè)計(jì)完箱體尺寸后，就要考慮箱體制作方面的要求：首先就是箱內(nèi)吸聲材料的選取，吸聲材料的不同，能夠顯著改變箱體有效體積。有些發(fā)燒友受國(guó)內(nèi)一些發(fā)燒文章的誤導(dǎo)，迷信采用

4、玻璃棉或石棉來(lái)作吸聲材料，玻璃棉的吸音效果雖然較高，并且具有絕熱膨脹的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上，除非單元不合適，設(shè)計(jì)出的箱體體積過(guò)大，如國(guó)內(nèi)一些低檔的高Q、高等效容積喇叭那樣，需要采用玻璃棉來(lái)減少箱體實(shí)際體積外，采用玻璃棉并無(wú)太大的優(yōu)點(diǎn)，而且玻璃棉在音箱中的使用。采用普通海綿、晴綸棉或者長(zhǎng)羊毛棉，可以很方便地設(shè)計(jì)出音質(zhì)上佳的音箱。監(jiān)聽(tīng)一號(hào)由于設(shè)計(jì)體積為18升左右，故在設(shè)計(jì)時(shí)選用的就是中泡通孔海綿。箱體板材的選取與處理對(duì)箱體音質(zhì)的影響是巨大的。對(duì)板材的要求是相當(dāng)?shù)膭偠扰c內(nèi)阻尼衰耗特性。目前較好的選材是中密度纖維板（MDF），只是國(guó)產(chǎn)的中密板質(zhì)量較差，要用高密板才能達(dá)到進(jìn)口MDF的效果。但是中密板的內(nèi)阻尼效

5、果依然不夠，我們采用內(nèi)壁貼附特殊配制的瀝青板的方法彌補(bǔ)。這種瀝青板阻尼特性一年四季都較穩(wěn)定，并且阻尼度極佳。先在開(kāi)好料的箱板板材上涂上一層木工膠，將瀝青板放置居中，并且大頭的釘子間隔4-8cm釘牢，這樣箱板與瀝青板成為一個(gè)有機(jī)的整體，可以基本上做到“只有喇叭發(fā)聲，絕無(wú)箱板發(fā)聲”的理想。 談完箱體的設(shè)計(jì)，就要談一下音箱的心臟部分分頻器的設(shè)計(jì)，毫無(wú)疑問(wèn)，分頻器是一對(duì)音箱的靈魂，它直接決定了音箱的音色，但以往的一些發(fā)燒友對(duì)于分頻器存在著一些機(jī)械的認(rèn)識(shí)，如有人曾撰文“痛斥”一階分頻（-6dB/oct)，認(rèn)為具有無(wú)限大衰減的理想濾波器才是最佳選擇，也即濾波器的階數(shù)越高越好，衰減斜率越大越好，這種看法一是

6、只膚淺地看到了分頻器“分”的作用，二是機(jī)械地看到了分頻器由高低通濾波器組成這個(gè)問(wèn)題。關(guān)于分頻器，我想談一點(diǎn)哲學(xué)，國(guó)內(nèi)曾經(jīng)片面地宣傳“一分為二”，而忽略了“合二為一”，而實(shí)際上筆者覺(jué)得，“一分為二”為表，“合二為一”為本，高音單元音色明亮，可喻之為“陽(yáng)”，低音單元音色低沉深厚，可喻之為“陰”。陰、陽(yáng)有對(duì)立的一面，也有相互包容的一面，是故古代之太極黑白魚(yú)的圖形，并不是一個(gè)圓劈為兩半這樣簡(jiǎn)單，而是陽(yáng)之尾就是陰之頭，首尾相連，相生相化，并且黑白魚(yú)的眼睛，更是陰中之陽(yáng)，陽(yáng)中之陰的所謂至陰至陽(yáng)，回到分頻器來(lái)說(shuō)，其作用與其說(shuō)是分割陰陽(yáng)，勿寧說(shuō)它是調(diào)合、融冶陰陽(yáng)于一爐。試想一下，如果分頻點(diǎn)以下，單是低音單元發(fā)

7、音，分頻點(diǎn)以上單是高音單元發(fā)音，那么音色豈不是被割裂了，音像定位也會(huì)上下跳動(dòng)，決無(wú)可能達(dá)到較好的音質(zhì)。相反，如果單元質(zhì)量?jī)?yōu)良，則在分頻點(diǎn)以下以低音單元為主，高音單元為輔，分頻點(diǎn)以上則反之，則分頻點(diǎn)處由于分頻器的調(diào)度之妙，將高低音單元這兩個(gè)音色等各不相同的“陰”與“陽(yáng)”有機(jī)地融合為一體，可以得到較佳的音色。通過(guò)以上分析可以看出，在單元性能有保證的前提下，較低階的分頻器肯定是優(yōu)于高階分頻器的，尤其是考慮到高階濾波會(huì)帶來(lái)的較大的相位變化與較大的時(shí)間延遲，低階濾波的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。當(dāng)然低階濾波對(duì)單元要求相當(dāng)高，如果分頻點(diǎn)較低，而濾波階數(shù)也較低的話，高音單元的功率負(fù)擔(dān)就越大，這也是監(jiān)聽(tīng)一號(hào)設(shè)計(jì)中高音濾

8、波用了二階，而低音用一階的原因之一。決定高、低音濾波的階數(shù)配合還要考慮到單元本身在分頻點(diǎn)處相位的銜接問(wèn)題。通過(guò)高低通濾波的相位差來(lái)彌補(bǔ)單元濾波會(huì)帶來(lái)的較大的相位變化與較大的時(shí)間延遲，低階濾波的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。當(dāng)然低階濾波對(duì)單元要求相當(dāng)高，如果分頻點(diǎn)較低，而波波階數(shù)也較低的話，高單元的功率負(fù)擔(dān)就越大，這也是監(jiān)聽(tīng)事情 設(shè)計(jì)中高音濾波用了二階，而低音用一階的原因之一。決定高、低音濾波的階數(shù)配合還要考慮到單元本身在分頻點(diǎn)處相位的銜接問(wèn)題。通過(guò)高低通濾波的相位差來(lái)彌補(bǔ)單元之間的相位差，以獲得較平直的相頻響應(yīng)，而平直的相頻響應(yīng)是中頻音色純美自然的必備條件，我在此推薦N601與T301配合時(shí)，分頻點(diǎn)取在2

9、.5-3KHz之內(nèi)時(shí)，以高通濾波比低通濾波高一階為佳。其次是阻抗補(bǔ)償，由于低音電感在分頻點(diǎn)的作用不可忽視，故加以適當(dāng)?shù)淖杩寡a(bǔ)償電路為佳，但補(bǔ)償一定不要過(guò)頭，否則會(huì)對(duì)音色帶來(lái)較大的劣化，以補(bǔ)償后的阻抗不低于補(bǔ)償前阻抗曲線的最小阻抗值為佳，對(duì)于高音靈敏度的調(diào)整以L型電阻衰減網(wǎng)絡(luò)為佳，單個(gè)電阻衰減并不會(huì)節(jié)約多少成本，而對(duì)音色又無(wú)好處。最后還要提一句，一定是雙線分音為佳，至于有些朋友講有些單線分音的箱體改雙線分音后高音過(guò)多的問(wèn)題，是由于其原設(shè)計(jì)是單線分音，為了抵消低音串?dāng)_對(duì)高音的掩蔽效應(yīng)而將高音的靈敏度調(diào)高了一點(diǎn)，改雙線分音后，要將高音衰減加多一點(diǎn)，對(duì)于本身按雙音設(shè)計(jì)的就無(wú)此問(wèn)題，關(guān)于雙線分音可以參考

10、音響世界上我的一篇文章。 設(shè)計(jì)后的音箱做出樣箱后還需要進(jìn)行一系列的測(cè)試調(diào)整，包括阻抗測(cè)試、幅頻測(cè)試、相頻測(cè)試以及失真度頻響曲線、落水圖或者瞬態(tài)響應(yīng)等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，作為專業(yè)設(shè)計(jì)一定是在測(cè)試無(wú)問(wèn)題后才進(jìn)行人耳校聲調(diào)整的，因?yàn)闊o(wú)科學(xué)的基礎(chǔ)就談不上藝術(shù)，“皮之不存，毛之焉附”。對(duì)于業(yè)余制作，如無(wú)測(cè)試條件，這一頂只能付之闕如，就一定要認(rèn)真研究廠方提供的測(cè)試曲線，并且吃透原設(shè)計(jì)，并且在人耳校聲一關(guān)多花功夫，才能彌補(bǔ)測(cè)試條件的不足。 前面談了很多，僅是音箱設(shè)計(jì)的技術(shù)部分，對(duì)于高級(jí)Hi-Fi來(lái)講，這或許僅占四成，而人耳校聲等藝術(shù)部分對(duì)于一個(gè)好的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)卻占到六成。上面談的那些技術(shù)部分雖然繁雜，卻畢竟有跡

11、可循，只要下一番功夫，是可以吃透掌握的。而“人耳校聲”這部分不僅要求多聽(tīng)常聽(tīng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)有豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高檔知名器材有深切的了解，更關(guān)鍵的是要求具備較深厚的文化藝術(shù)根底，對(duì)哲學(xué)的了解或許不無(wú)幫助。正如欲語(yǔ)所言“功夫在詩(shī)外”，僅學(xué)做詩(shī)只能成為“詩(shī)匠”，只有博學(xué)人文地理等諸般學(xué)科，才能冶諸家之長(zhǎng)于一爐，鑄就磊磊大觀的“詩(shī)才”，以此推之，我們或許可言，“功夫在Hi-Fi外”，這僅指校聲，并且是頂級(jí)的要求（對(duì)于一般Hi-Fi或許只要適當(dāng)?shù)募夹g(shù)積累和Hi-Fi經(jīng)驗(yàn)）。關(guān)于校聲，為求得Hi-Fi所追求的中性，必須廣泛的用各類音樂(lè)來(lái)校聲，因?yàn)橐环N音樂(lè)往往只覆蓋某一段或某幾段頻率，用各種音樂(lè)來(lái)校聲，可以最大

12、可能地把整個(gè)頻段調(diào)至最佳。音樂(lè)信號(hào)中，我個(gè)人覺(jué)和人聲可能是最復(fù)雜、最難重放的，古語(yǔ)有“絲不如竹，竹不如肉”之說(shuō)，這“肉”就指人聲，而同時(shí)人聲又是人們最熟悉、最容易挑剔的。把人聲重放好是非常關(guān)鍵的。并且人聲對(duì)中頻段的幅頻平坦、均衡、相頻的平直等都非常敏感，所以人聲往往是設(shè)計(jì)師校聲的最常用手段之一。聽(tīng)人聲校聲時(shí)，要注意口型、定位、韻味。口型聚焦清晰和定位準(zhǔn)確穩(wěn)定與頻響的平直、左右聲道的平衡都有很大關(guān)系。而人聲的韻味則與相位曲線的平直有著莫大的關(guān)系，相位設(shè)計(jì)乃是這十年來(lái)國(guó)際上剛剛興起的技術(shù)，監(jiān)聽(tīng)一號(hào)的人聲純美，除了單元質(zhì)量的貢獻(xiàn)外，相位設(shè)計(jì)功不可沒(méi)。其它，如用大提琴、炮聲、鼓聲來(lái)校低頻，小提琴獨(dú)奏來(lái)

13、校中高頻與高頻的定音，而且打擊樂(lè)中鈸等來(lái)校超高頻的泛音解析力，而大型的交響樂(lè)可以校音場(chǎng)的寬深以及大動(dòng)態(tài)與復(fù)雜場(chǎng)面下的音像定位，而鋼琴音域?qū)拸V，泛音豐富，其音粒的質(zhì)感與泛音的音色對(duì)各頻段的平直響應(yīng)，有著極高的要求。在有條件時(shí)，校聲可以拿一些國(guó)際知名有定評(píng)的音箱作為參考，比如用ATC20的高、低頻作為參考，或者以它的均衡度為參考，以Harbeth的3/5A來(lái)為人聲參考，以ATC和Alon的大場(chǎng)面重現(xiàn)為參考等等。這里提醒一下發(fā)燒友，校聲是一個(gè)極為復(fù)雜的工作，一是要反復(fù)校多次，二次要測(cè)試與校聲并行，不要校聲出來(lái)的音箱背離了理論的指導(dǎo)，一定要校聲、測(cè)試交叉進(jìn)行，務(wù)求藝術(shù)與理論的高度統(tǒng)一。 關(guān)于監(jiān)聽(tīng)一號(hào)所用的單元的特點(diǎn)在許多文章中已經(jīng)有過(guò)介紹，并且產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)也給出了參數(shù)和特點(diǎn)，這里就不再多談。寫(xiě)到這里，我想重談老調(diào)，筆者認(rèn)為，在Hi-Fi音響這一行業(yè)我們中國(guó)人是完全可以走到世界前列的，一些技術(shù)的關(guān)鍵我們完全可以掌握，并且可以開(kāi)發(fā)出一些我們自己的先進(jìn)技術(shù)來(lái)，可以講技術(shù)上要追上世界先進(jìn)水平，只要我們努力并不會(huì)需要太長(zhǎng)時(shí)間，而我們五千多年悠久文化的積淀使得我們對(duì)Hi-Fi的理解具有一些他人所無(wú)法具有的優(yōu)勢(shì)，尤其是中國(guó)傳統(tǒng)的文化哲學(xué)