喇叭如何发声 ? 喇叭构造 每一个扬声器(喇叭)中必有内含单体,单体是扬声器作动的最重要组件,而根据单体「发声方式」的不同,可分为动圈式、电感式、静电式、平面式、丝带式、号角式等等。目前市面上所看到的扬声器,95%都是采用「动圈式」。
每一个扬声器(喇叭)中必有内含单体,单体是扬声器作动的最重要组件,而根据单体「发声方式」的不同,可分为动圈式、电感式、静电式、平面式、丝带式、号角式等等。目前市面上所看到的扬声器,95%都是采用「动圈式」。
(1) 振膜 Diaphragm : 振膜是用来直接推动空气,进而产生声音。
(2) 防尘盖 Dust Cap : 防止灰尘进入。
(3) 音圈 Voice Coil : 环绕在音圈上的线圈组。音圈和磁铁组成了扬声器的驱动部分。
(4) 磁铁 Magnet : 通常由铁氧体或强力钕制成。
(5) 定心支片 Spider : 连接振膜和音圈为振模震动提供恢复力。
(6) 框架 basket : 框架为单体的骨架,其他元件都安装在这上面。
(7) 悬边 Suspension : 振膜边缘外的橡胶称为悬边。
现在大多数的喇叭都是动圈式单体,而它的发声原理,当喇叭接收由讯源设备输出的电讯号后,电流通过单元上的线圈,电流的正负电使单体上的线圈产上磁场反应,且通过线圈的是交变电流,正负极是不断变化的,由于++ 排斥 振膜往内收,+- 振膜往外扩,一收一扩之间产生的声波和气流,就会发出声音了。
单元中用到的磁铁、音圈线材、振膜、还有悬边等的材料随着多年发展变得非常多样化,但其实目都是希望可以更准确重现音乐原本的声响效果。以振膜为例,就需要选用坚韧、变形少的物料,常见的材料有纸盆振膜、塑料振膜、金属振膜和合成纤维振膜这几种,还有如其他石墨纤维、玻璃纤维、碳纤维等材料。
纸盆振膜 : 常见的振膜材质,技术最为成熟,声音特性平滑自然,不带有个性鲜明的刺激部分。纸盆重量轻,能量转化效率高,且由于内部纤维的相互交织,传输过程中的能量可以被很快吸收,因此纸盆的阻尼特性也比较理想,不过缺点由于材质的特点,纸盆对温度和湿度变化比较敏感,环境变化会对声音造成影响。
塑料振膜 : 一般由聚丙烯材料制成,简称PP音盆。相对于纸盆,PP音盆在防潮防水效果方面胜过许多。PP音盆同样具备出色的阻尼特性,听感上柔顺自然,而缺点方面,PP音盆的刚性相对一般,表现高频较丰富的音乐并不适合,容易产生失真现象。
金属振膜 : 一般金属材质给予高贵、喧哗个性的感觉,在声音方面的特点鲜明。一般由铝或者其合金材质制成,相对其它金属稳定,重量轻。金属振膜刚性出色,因此在动态和解析力方面表现出众,但金属振膜偏重,而且阻尼特性并不算好,因此对单元的驱动与控制并不简单。
合成纤维振膜 : 合成纤维振膜能够聚集各类特性优点的振膜材质,这种材质从航空军用材料移植过来,拥有很高的强度和刚性,而且自身重量轻盈,这些优点极为适合作为单元振膜。由于制造成本偏高,常用于一般在高级扬声器,如知名 Focal 常使用的 Kevlar 人造纤维振膜。
扬声器内的喇叭单元设计的种类很多,最简单的一种就是一个单元就负责所有音频范围,也就是「全音域」单元的设计,多见于超小型喇叭、蓝牙喇叭,无分音器。但是目前的技术而言,没有一个单体可以完美的负责所有频率。
另外一种是「同轴式」单元,使用两颗以上的单体分工负责全频段的声音,且两颗单体的开口都在同一直在线,通常低音单体的轴心上再加上中音、高音单体,有分音器。
而要求较高的的喇叭就普遍至少是「二音路」分音的设计,喇叭前面有两组单元,分别是「高音单元」及「中低音单元」出声。市面上多数书架喇叭多采用这种设计,部分落地型喇叭虽然都是二路分音,不过就会配备两组或以上的中低音单元。如下图所示,而「三音路」分音、配备高、中、低音单元的设计在落地喇叭上也很常见。
而多音路设计运作过程,由扩大机驱动的电流讯号,会先经过分音器,将高、中、低频音讯分配到对应的高、中、低音单元上发声,然后「混合成」成我们听到的声音。
三音路设计喇叭
多音路喇叭单体
高音单元 Tweeter
高音单元
高音单元通常位于喇叭最上面的单元,这样的摆位主要是因为高频音波的扩散性较低,稍微偏离单元指向的方位就会衰减得厉害,所以通常都会设计水平接近于耳朵的位置。
高音单元通常负责重现 2,000Hz 至 5,000Hz 以上,直到 20kHz 的高频音效,当然,视乎单元、分音设计的不同,另外研究显示,虽然人耳的听力范围是 20Hz 至 20kHz,不过20kHz 以上的超高频普通人其实仍可感受得到,可以扩大聆听者对于音乐音场跟气氛感觉,所以有部分高阶喇叭的高音单元可以重现 30kHz 甚至更高频率的音乐,高音单元多数采用球顶形(Soft Dome)设计。
超高音单元通常位于喇叭的最上面
中音单元 : 负责最主要音域 ,注重人声表现
中音单元常负责的 200Hz – 5,000Hz 频段,正好是人耳日常听到最多的频响范围,包括大部分的乐器,例如钢琴、吉他等,此外,最重要是人声也大部分落在这个频段。所以人耳对于中音最为敏感,一旦出现一点点的失真,都很容易被察觉到。
并非所有喇叭都有独立的中音单元
大部分是由一个中低音元同时负责中频及低频
低音单元
低频对于看电影跟游戏来说更为重要,甚至独立出来一个超重低音来负责更低频率的声音部分,低音单元多数会负责 200Hz 至 80Hz 以下,直到20Hz 甚至更低的频段。通常愈大尺寸的单元,就愈有能力展现更低频的频段,5 吋、6 吋都是常见的尺寸,甚至大到 10 吋都有。
而通常扬声器会有低音反射孔,以增加低音单元的效率,低音反射孔比较常置于喇叭后方,不过也会有前置的设计,另外因低频较无方向性的关系,超低音喇叭的摆位并不太需要费心。
独立的超重低音单体,负责20Hz–200Hz频段部分