音响知识

    声箱

    扬声器的声箱材料主要是要求具有良好的阻尼特性，坚固无谐振，设计家为了达到这个目标，过去已选用了各式各样的材料，包括碎木板、木夹板、纤维板、塑料，甚至用到人造云石、三合土及金属。一般声箱多用木夹板或碎木粒压合板，取其容易切割和制造，现在不少较高级的扬声器采用中密度纤维板（MDF ），具有更佳期的特性。Celestion 在他们的SL600 书架扬声器上首创采用航空科技，以三夹层结构的铝制成声箱，有如飞机地板的构造一样，极为坚固全无谐振，那款书架式扬声器非常成功。另一创新的声箱构造是 B&W 的Matrix ，内部作骨架式结构配合吸音乳胶从而获得清纯的音质。 
 

    舞台栅顶及上部构造的基本要求

    改革开放以来，随着经济的发展，生活水平的提高，人们对文化娱乐生活需求的增长，各地陆续兴建了不少剧场，这对我国的戏剧发展和舞台艺术的提高产生了积极的推动作用。然而由于历史和客观的原因，人们对建设剧场的要求和认识不一样，加上制度不健全，目前还没有制定出一套完整的剧场基建程序，已经公布的《剧场建筑设计规范》（以下简称《规范》）也不能很好地贯彻执行，因而许多新建的剧场普遍存在一些缺点和弊病。如台口的尺寸与舞台的尺寸不成比例，舞台上的演出设备不能合理布置，观众厅偏坐太多，出现严重视穿现象；观众厅坐席升起不合理，遮挡严重，尤其是楼座地面升起不够，观众身体必须向前倾才能看到演员；观众厅室内不按声学设计装修，大大降低了音质效果；台口周围的装修材料选用不当，破坏了观众的视觉感；面光桥射光口的角度不对，扬声器的位置不合适，通往面光桥、耳光室、音桥、台仓的工作道不顺畅等。

    造成上述通病的原因是剧场的基建程序不对，建设前没有进行科学的论证和必要的咨询，也没有在建筑设计前进行必要的工艺设计。目前我国还没有正规的剧场建设咨询机构，假冒行家太多。出资建剧场的业主都不是使用单位，提不出合理的使用要求，往往从投资上、外观上、规模上互相攀比，比豪华、比气派、贪大求洋，盲目要求建筑和设备都要达到国际水平、国内一流，把剧场按形象工程建成当地标志性建筑，惟独对剧场的使用功能提不出具体意见。而且设计人员又没有时间深入实际，不了解舞台的演出流程和使用需要，因而建成的剧场既不好看又不好用。

    栅顶是舞台上部不可缺少的重要设施之一，是舞台上部悬吊设备安装、调试、维修的工作层面，因此栅顶设计的水平直接影响剧场的使用功能。面积同样大小的舞台，栅顶设计得好，就能多安吊杆，设计得不好就要少装吊杆。当然栅顶设计的好坏与舞台上部的构造有着密切的关系，它与屋架选用的形式、滑轮梁的数量和布置、天桥的宽度、悬吊设备的品种、数量、位置、荷载都有直接关系。因此在做舞台上部结构设计之前，必须先由业主和使用单位提出比较详尽的设备型号、数量和工艺设计，再以此为依据展开结构设计，这才是合理的设计步骤。

    过去许多剧场都把栅顶和滑轮梁做在舞台屋架的下弦，这样做设计和施工都比较省事，而且能降低一些造价，然而由于建筑人员不了解舞台设备的技术参数，所以给舞台悬吊设备的安装、调试和使用中的检修都造成极大的困难，甚至影响舞台艺术水平的提高，实在得不偿失。
 
扬声器材料对声音的影响  　

    扬声器基本上由驱动单元，分音器和声箱构成，这三部分的设计固然重要，所用的材料对音质也有密切关系，假如改变其中一部分材料其馀保留不变，声音必然会有差别，这个差别可能非常明显，有些爱自己动手的发烧友试用不同的材料代替原来的用料，例如给分音器换上“补品级”电容或用发烧线替换原有的接线，有些能令音质改善，亦有些破坏了原来的声音平衡。零件影响音质是一种不可捉摸的事，你以为更换了补品零件会改善声音，有时却相反，原来的几种零件配搭音质或平衡反而更佳，这点可能是设计时已经过了仔细试验达成最理想的零件配搭。发烧友可以自己作试验，但一经如此就会失掉代理商的保用服务，你把原来零件任意更改，出了问题当然由你自己负责。

    驱动单元

    驱动单元俗称喇叭，在构造用料方面有几点值得特别注意，电动式喇叭的振膜（中及低音喇叭的振膜或称音盆）材料有几种，纸振膜历史悠久，取其质轻和具有适当的阻尼特性，至禽仍有多家名厂坚持采用，但纸振膜易受潮湿霉烂或变形，它的表面硬度低，不能产生高辐射声波速度。但用於低音喇叭声音丰满深沉，十分适合。现在纸振膜多在低音和中音喇叭上使用，纸振膜的高音喇叭已几乎绝迹。

    约在八十年代初期，塑料振膜开始出现，在中音和低音喇叭上起初BBC 采用Bextrene ，后来聚丙烯（Polypropylene ）逐渐普遍，愈来愈流行，今日的扬声器采用这种材料的占了一大部分。聚丙烯振膜具有极高的阴尼特性，不受潮湿影响，可以塑铸出任何需要的厚度及莆状，质轻而硬，物理特性与声音特性均甚佳，聚丙烯还可以与其他材料混合塑铸成硬度更高的振膜，例如混合陶瓷粉，玻璃纤维或石墨等，变化多多，至於实际上聚丙烯振膜声音是否优於纸振膜，见仁见智，采用这种材料的厂家大吹大擂，似乎只有优点而无缺点，但有些人仍认为纸振膜的音色较佳，聚丙烯带“塑胶”味。无论如何，聚丙烯这种材料已厂受厂家和用家欢迎，它不限於在中音和低音喇叭上使用，高音喇叭振膜亦适合。

    金属振膜在八十年代已出现，但当时技术只在起步阶段，显露出许多缺点，例如声乾硬，高音剌耳，虽然瞬态响应快但音色不自然，经过多年的改良，高音单元的半球金属振膜首先取得成功，材料包括铝、铝合金及钛等轻金属，将长处发挥和避免缺点，近年来金属振膜半球高音单元变遍流行，甚至低价扬声器亦采用。

    至於中音和低音单元采用金属振膜达成优良性能还是近几年的事，英国AE （Acoustic Energy ）首先制成全金属振膜扬声器，获得崇高评，但售价昂贵。继AE 之后，Monitor Audio 亦发展成全金属振膜扬声器，将这种技术迈向更成熟阶段。全金属振膜扬声器的优点是声音速度快，乾净利落，高音特别宽阔工扬及透明度高。

    在振膜周围有一圈边缘与动架连接，它是一种柔顺材料为振膜提供自由活动的悬挂，所用的材料有多种，包括天然橡胶，人造橡胶，PVC 塑料，早期更有些厂家用加漆膜的布，它们都做成波浪形或正反半卷边菜令柔顺度达到指定的高低，气垫式扬声器的低音喇叭边缘必面具有非常高的柔顺度以便大幅度活动，一般透气式扬声器需要的是边缘柔顺度较低，这是考虑采用那种材料的主因。

    支架

    喇叭支架的工作是保持机械构造稳定及为振膜提供准确的活动，支架必须构造坚固和避免谐振，一般喇叭采用的支架材料有钢、铝合金或镁合金等，钢支架是用高压制成，如果钢料厚的话亦相当坚固，现在不少大口径的低音喇叭仍用钢支架，但如果钢料太薄则容易引起谐振，钢支架制造成本较低，所以在低价扬声器中普遍采用。

    铝或镁合金压铸的支架在坚固性及防谐振方面性能更佳，外型亦较美观名贵，但这类支架制造成本较钢架高。有些扬声器尤其是日本货，虽然价钱不贵但亦采用合金压铸的支架，主要是为了使外观更有吸引力，实际上喇叭质素平平。

    音圈

    喇叭音圈根据低、中、高音单元的需要而有不同，高音喇叭音圈用十分细的线绕成，包括铜线和铝线两种，铝线质重较轻，可获得更佳的瞬态响应，但在承载力和耐用性方面不及铜线，中音和低音喇叭多用铜线绕音圈，而且铜线较粗能承受大功率，有些低音喇叭绕二至四层音圈增加承载力，至於铜线形状亦不同，例如圆形、六角及长方形横断面，圆线最普遍使用，六角及长方形线可以紧密排列不留空隙，能增加散热效率相应提高功率承载力。

    普通喇叭的音圈多绕在纸管上，但纸不是良好的导热体，只具有轻的优点，为了提高散热效率，有些喇叭采用铝或Kapton 音圈管，将音圈固定在管上因散热较佳，显著增加承载力，近期愈来愈多扬声器采用这种材料。

    一般烧喇叭多数发生在高音喇叭上，因它的音圈用细线绕成，不能承受大功率，有些扬声器设有保护线路，当输入电流过高时自动截断或降低电流防止高音喇叭损坏。中音和低音喇叭音圈较强健不易烧断，只当输入过强时可能导致音圈撞底或偏斜。

    磁铁

    早期的喇叭多采用镁镍钴（Alinco ）合金磁铁，它具有高强度和容易防止磁场滞漏的优点，可惜制造成本愈来愈高，厂家们被迫采用氧化铁磁铁，亦称陶瓷磁铁，它也具有相当高的磁力，但需要用大块，有些低音喇叭的磁铁重达20 至30 磅，磁场散播性强，在防汛磁地方使用必须小心控制。

    有一种地球稀有磁体称为Samarium Cobalt ，中文名译作钐钴磁体，它的磁力为传统式磁铁的五至六倍，因此只需用少量即可达到足够的强度，蛤这种磁体十分昂贵，比较适合用於高单元上，中音及低音单元上甚少见。

    分音器

    分音器通常用三种零件构成，包括电感线圈、电容及电阻，线圈是用铜线绕成，高通部分线较细，低通部分线较粗，分音器的线圈有空气芯式及铁芯式，视乎不同的设计而定。电容人对音质影响甚大，现在高质素扬声器中分音器多采用聚丙烯电容，它的品质极受HI FI 迷注意。

    一般扬声器的扫音器多将零件安装在线路板上，整齐美观，但线路板的铜迹因通路窄关系，可能对大电流记号不利，所以一些发烧级扬声器采用直接用硬线焊接方式，取得更佳音质。

    声箱

    扬声器的声箱材料主要是要求具有良好的阻尼特性，坚固无谐振，设计家为了达到这个目标，过去已选用了各式各样的材料，包括碎木板、木夹板、纤维板、塑料，甚至用到人造云石、三合土及金属。一般声箱多用木夹板或碎木粒压合板，取其容易切割和制造，现在不少较高级的扬声器采用中密度纤维板（MDF ），具有更佳期的特性。Celestion 在他们的SL600 书架扬声器上首创采用航空科技，以三夹层结构的铝制成声箱，有如飞机地板的构造一样，极为坚固全无谐振，那款书架式扬声器非常成功。另一创新的声箱构造是 B&W 的Matrix ，内部作骨架式结构配合吸音乳胶从而获得清纯的音质。

    如何提高扬声器的可靠性  

    日常生活中,即使是在功放和扬声器系统的功率匹配相当的情况下也会发生扬声器单元受损的事件。其原因有 :

    1.操作不当,功放输出功率过大

    2.演出达到高潮时,场内气氛热烈,需要提升声压,在加大信号时,话筒输入信号过大,引起功放过载削波,失真波形产生大量谐波,损坏高音单元。

    3.话筒产生强烈声反馈啸叫,功放强烈过载,损坏扬声器系统。为此,现代新型扬声器系统采取了多种保护性措施,这些措施可分为两类:

      (1)提高扬声器单元的散热力,使其在过载时不发生过热损坏。

      (2)在扬声器箱中安装限幅保护装置,当驱动功率和峰值电平超过扬声器的额定值时,限幅器把超过的功率电平用非线性电阻(灯泡)对音圈进行阻止。这些措施,提高了扬声器抗过载的能力,但也影响了声音的动态范围,使音域不够宽广,音色感觉模糊和暗淡。因此,最好的办法还是在功放上采取措施,使它的输出不产生削波和功率过载等问题。

    扬声器及音箱技术发展动向  　

    目前，国外从事扬声器及音箱生产的专业厂家有280多家（根据AUDIO资料），生产的产品有上千种。扬声器及扬声器系统作为音响重放的终端，它的质量好坏，将直接影响整个音响系统音质效果的发挥。国外从事扬声器生产的各大公司都投入很大的力量，不断开发研制扬声器新产品，以满足不同的使用环境和不同音响设备的更高的要求。近年来，随着数字音频技术的发展，对扬声器的要求也更加苛刻。为了适应技术发展的要求，满足消费者的需要，世界各国著名扬声器公司都致力于提高现有扬声器的性能，并研究开发扬声器专用新材料、新工艺和运用新的设计方法。现将世界知我大公司的扬声器及其系统技术现状、特点及独特的新技术介绍如下：

   1. 国外扬声器及音箱的技术现状

   1.1专业扬声器

    主要是指用于电影、舞台、厅堂、体育场馆等场合的扬声器及扬声器箱。近年来，随着新材料、新技术、新结构、新工艺的发展，立体声技术、数字技术的应用、 CD及VCD的流行，专业扬声器及其系统也取得了很大的发展，新产品不断涌现。美国JBL，EV，BOSE公司；英国KEF，TONNY公司；日本松下、先锋、三菱、TOA、YAHAMA公司，近年来都相继推出了各式各样专业扬声器及扬声器系统。它们鲜明的特点是，承受功率大，均在200W以上；效率高，一般均在98-100dB；指向性宽。

    为了实现上述特点，世界著名扬声器厂家八仙过海，各显神通。采取的主要方法有如下几点。第一，采用新型磁性材料，运用新的磁路设计方法。如 JBL公司采用的SFG磁路设计，其中包含有磁通平衡、降低驱动源电感量和热传导的新型结构设置。使用的磁性材料其磁能积达3.6MGsOe以上。这就使扬声器承受功率的容量增大，重放低音强劲、有力度。第二，采用新材料，如高音扬声器振膜使用航天钛材，由于钛金属的E·P比侣材料优越，适合制造高素质的高音振膜。使用钛振膜的高音扬声器，高频得到较大的延伸，功率容量也有大幅度提高。低音扬声器采用层压高密度复合纸盆。音圈采用扁线，由于扁线占空系数高，磁路间隙利用率高，可获得较高的灵敏度。该技术由JBL公司发明，其他各大公司纷纷仿效。第三，采用新型号筒，在专业扩声中长期使用的指数式号筒扬声器已被新型等指向性号筒所取代。等指向性号筒的关键技术在于号筒采用不同形状的侧壁，由于过去单纯的直线式、指数式变成复杂的、不连续的函数式，以达到恒定的指向性。第四，广泛采用计算机CAD、CAM和CAT技术，利用现代技术挖掘传统扬声器的潜力，使专业扬声器产品精益求精。代表性的产品，如JBL公司的MR专业扬声器音箱系列、SR专业扬声器音箱系列。

    1.2AV扬声器音箱

    主要是指用于家庭高保真组合音响系统、卡拉OK歌厅、舞厅及家庭影院的声系统的扬声器音箱。AV扬声器这几年取得了很大发展，新产品不断涌现。世界各大扬声器公司都推出了各种形式的AV扬声器音箱。它们不仅具有先进的技术性能，而且从实用造型、提高灵敏度、扩大动态范围、展宽重放频带和良好的瞬态响应等技术特性。常见的有两路分频扬声器音箱：用一只8英雨或6.5英寸中低音单元加上球顶高音单元。由于中低频公用一只扬声器，就要求扬声器单元有宽阔的活塞振动范围而不出现分割振动，以保证理想的指向性和相位特性。各公司根据发烧友追求低音效果的要求，又相继开发哑铃式扬声器音箱，用两只8英寸或6.5英寸中低音单元之间夹一只球顶高音单元，旨在加强低音。三路分频扬声器音箱：在两路分频的基础上增加1只中音单元，其优点是充分利用各单元的活塞振动频带，减少失真，提高功率承爱能力。AV扬声器另一显著特点是具有较好的防漏磁性能，磁路都要具有磁屏蔽设计，确保不影响视频图像。

    现今，流行的多维立体声和家庭影院系统是指将影剧院的视听效果在一般家庭中展现出来，环绕声是其中一部分，而且是很重要的部分。现在市面上流行的环绕声大致分为两种，一种是由早期的“四声道”进化来的杜比定向逻辑环绕声；另一种是最早由YAHAMA公司开发出来的DSP环绕声。DSP环绕声是用数字处理技术，来模拟不同的空间（如某一个电影院、音乐厅……等）的音响效果。这就要求前置、中置、后置指示器音箱声音要平衡，指向性要理想。电声界的工程师们为提高AV扬声器的性能指标进行了不懈的努力，通过系统的设计、实验和模拟等手段，不断探索AV扬声器世界的奥秘，在保证听感的基础上，确保扬声器客观参量占据重要和必要的地位。代表性的产品，如JBL公司的家庭影院扬声器音箱系统，包括前置主声道、中置声道、环绕声道和超低音共7只音箱。前置主声道采用2 只200mm低音单元、2只127mm中音单元、1只钛膜球顶高音单元及号角式高音扬声器。电影模式时使用号角式高音扬声器。电影模式时使用号角式高音扬声器，欣赏音乐时使用钛振膜球顶高音。重放音质设计十分周全，采用多声道声音均衡器和7声道音质等化器，利用数字技术在较小的家庭空间里营造气势恢弘的影院音效。

    1.3重低音扬声器

    在过去，为了达到真正的重低音输出，设计者尽可能使用大的振盆。如KLIPSCH公司27英寸超低音扬声器；EV公司研制的30英寸锥形超低音扬声器等。近年来，家庭影院音响市场的兴旺推动着大振幅超低音扬声器的研究开发。代表性的产品有：AURA SOUND 公司径向钕磁系统的18英寸超低音扬声器。通过控制顶板的厚度和在2英寸长磁隙中使用0.5英寸音圈，以获得较大的线性运动范围。PINEER公司的超低音扬声器有独特的创举，从外观看，人们可能认为它没有悬边，其实，它将类似悬边的结构粘贴在振膜之后，让振膜能在圆筒形的框架中作较长的活塞运动。此超低音扬声器的振盆可前后运动达2cm，6英寸口径低音扬声器，在50Hz时可达100dB声压级，这是传统的低音扬声器很难达到的。代表性的产品，如KEF 公司的AV1主动式有源超低音音箱。