炫彩投射音响设计.docx

摘要不管是资深的音乐爱好者还是单纯喜欢听音乐的人，都不会反感拥有一款独特简约并能带来更佳音乐享受的音响，随着时代的进步科技研发的加快，各种新奇且具有创新性的产品走进了人们的日常生活中，智能手表、运动手环、蓝牙耳机已经随处可见。此次的设计产品就是要打破音响只能用来听的桎梏，加入炫彩灯光形态设计的它所在的地方就是舞台。设计上在注重音响音质的同时，也融入了设计者对创新型音响的态度与理解。造型上兼顾欧美产品简洁大方设计风格，寻求其与整个消费环境的协调统一，在所能达到的技术要求上满足用户所想要的功能与审美方面的需求。设计前期做了大量有关音响结构以及适用人群等方面的调研，目的是使音响在保证应有音质的前提下针对目标人群设计出相符合的功能与外观。在调研工作结束之后，通过手绘草图选出最重设计方案并通过相关 3D 软件进行建模，最后制作出展板来完成产品的介绍与说明。关键词： 音质智能炫彩灯光音响-25-AbstractWhether senior music lovers or just like to listen to music, will not be disgusted with a contracted and can bring better music to enjoy the unique sound, with the speeding up of the time the progress of science and technology research and development, A variety of innovative and innovativenovel products into people's daily life, intelligence, sports bracelet watches and bluetooth headset has been everywhere. The design of the product is to break the shackles of sound can be used to listen to and join the light color form design stage where it is.Design considerations and human-computer interaction, modelling also integrated into the fashionable element, both the European and American products are concise and easy design style, seek its and the consumption environment harmonious and unified, satisfy the user's function and aesthetic demand. The early stage of the design have done a lot of research about the sound structure and applicable people, the purpose is to make sound under the premise that guarantees quality target to coincide with the designed the function and appearance of the crowd. In the research work is done, through hand-painted design sketch to select the heaviest and through relevant 3d modeling software, finally make a panel to complete product introduction and instructions.Key Words： fashionsmartdazzle colour lightsaudio目录摘要IAbstract.II引言51 几种常见的音响种类61.1 密闭式音响61.2 低音反射式音响71.3 传输线式音响71.4 无源辐射式音响81.5 现有创新型音响82 中国专业音响行业现状分析92.1 行业市场规模92.2 国内外品牌音响市场规模占比9、103 产品定位113.1 问卷调查113.2 统计及分析123.3 适用人群及其特点分析134 产品设计144.1 设计思路144.2 产品方案确定14、154.3 产品材料选择164.3.1 箱体材质164.3.2 低音单元及高音单元164.3.3 炫彩光源164.4 产品建模渲染及创新点解析184.5 产品场景图及配色图21结论22参考文献23致谢24引言在改革开放初期，我国的音响产业十分的落后，市面上的主要产品是以电子管为主要器件的中波和短波收音机，随着中国的外交事业越做越好，国与国之间的桥梁搭建起来后，很多在国外发展的有志人士回家探亲访友时就会以国外的一套音响或者立体式收音机作为礼物。随着时代的进步科技的发展，高端技术通过互联网来到了人们的日常生活中。随着身边个性化产品越来越多，一些有创意新颖的功能也随之出现。人们在追求简约的过程中常常在其中融入一些个性化的设计来满足需求，达到享受的目的。我所设计的这款炫彩投射音响就是能够把前卫与科技融入在一起，把传统音响在造型与功能上进行升级，让炫彩投射音响成为时代产物中比较绚丽与夺目的一员。如今的创新型音响在市面上也很常见，但是大多都是以外观为主打，忽略了传统音响在通过结构上优化音质的这一特性，使得音响更像一个会发声的装饰品。将传统音响在结构上提高音质的特点融入到创新型音响之中，再将其的造型功能上进行合理的创 新，满足用户日益严格的审美需求，这样的音响即使在如今如此激烈的竞争环境中，也能留有较好的市场前景。音响作为生活中各种数码产品的最佳拍档，也应随着其他数码产品的创新而创新，这样才不会和其他设计新颖，功能强大的数码产品拉开差距。1 几种常见的音响种类音响自发明以来，如何增加音响的音质一直是人们设计改进的主要问题，高频上端现在应用小口径轻质振膜等手段而得到了较好的解决，但低频的深度反弹仍需借助较为厚重的箱体。在低频震荡反弹声的声压级和低音扬声器振盆所能推动的空气多少有关， 体积流的速度是振膜辐射速度和其面积的相乘所得，所以比较小的低音震盆如配上比较长的空气运动距离，也一样能得到大震盆的低频效果，发出沉厚有力的低音。想要获得更好的低音效果，对低音扬声器要通过一个响体才能达到预期目的。音响的外型可以说五花八门，可最常见的还是以长方形箱体为主打的音响。在音响的分类上可以从箱体结构上分为密闭式响、反射式响、传输式响、无源辐射式等。1.1 密闭式音响结构最简单的扬声器系统当属密闭式音响(如图 1.1 密闭式音响)，其扬声器装在一个完全密封的响体内，它的特点在于能够将扬声器的前、后向辐射声波完全的隔离开， 其密闭响体增加了扬声器空气的运动质量并产生了刚性的共振，加强了音响低音效果的表达。密闭式音响的音色十分的厚重，但其低音的解析力非常好，使用较为普通的低音发音单元时，为了使低音效果变得更加强劲有力，则需采用容积比较大的响体。图 1.1 密闭式音响1.2 低音反射式音响低音反射式音响也称倒相式音响（如图 1.2 低音反射式音响)，在音响的响体上有一个出声口开孔被放置在响体面板的一侧，开孔的方式和位置有很多种，且绝大部分这类音响在开孔处还配有一个用来传导声波的管道。音响的内部容积和声导管孔存在着的共振关系，声音会在某种特定的频率产生共振，这种频率的学名叫做反共振频率。发声单元后向辐射的声波通过声导管变向后，再由出声口通过辐射到达前方，与发音单元前向辐射声波相互叠加，它提供的音域比密闭式音响更加宽泛，且具有非常小的失真和更高的灵敏度，且声音具有很好的刚性。这种音响虽然响体不大但却能放出很好的低音效果，是目前市面上最为常见的类型。1.3 传输线式音响图 1.2 低音反射式音响传输线式音响名字的由来是因为其内部结构比较复杂类似于古典电器里的传输线（如图 1.3 传输线式音响），在音响内部装有用具有吸音性的材料做成的声音导管，其长度也是有具体的尺寸要求，一般是低音波长频率的四分之一。它能将音响的低音增强并减小空气的冲程量。按照理论来说它减弱了扬声器后面来产生的声波，防止这些声波通过反射到达扬声器影响其声辐射。图 1.3 传输线式音响1.4 无源辐射式音响低音反射式音响中的一种比较流行的分支（如图 1.4 无源辐射式音响）。一个长相类似扬声器震盆的锥盆取代其中的一个扬声器，无源锥盆振动所产生的辐射声波与低音喇叭向前辐射声波同时工作，利用音响内部空气和无源震盆四周支撑元件共同构成的声道形成谐振，达到增强低音的目的。这类音响能够通过它独特的设计有效的减少音响内部由于结构发声孔的气流发出的不稳定声音，即使箱体体积不像其他类型音响那么大也能借助这一设计制造非常好的低音效果，由于其灵敏度较高，有效减小了扬声器在工作时的震动幅度，所以它发出来的声音干净通透。1.5 现有创新型音响图 1.4 无源辐射式音响随着科技技术的不断更新进步，音响已经由单纯的发音单元逐渐发展成具有一定科技含量及装饰作用的时代产物，音响能满足趣味性等多方面的需要，功能日渐完善、强大（如图 1.5 创新型音响）。需要说明的是除了第一个 JBL 音响之外的其他三个音响都是中国制造，而且在销量上也都相当不错。图 1.5 创新型音响2 中国专业音响行业现状分析2.1 行业市场规模随着国内人口生活水平的不断提高以及国家经济宏观调控的快速稳定进行，加上文化产业、娱乐产业、商业产业等应用领域的快速有力推动，使我国音响行业在市场上站稳了脚步并获得了快速的发展。可以从图上看出我国专业音响行业市场规模逐年上升（如图 2.1 专业音响行业市场规模）。图 2.1 专业音响行业市场规模2.2 国内外品牌音响市场规模占比相比于国外知名老资格品牌国产品牌占比已经达到 20%（如图 2.2 2014 中国市场专业音响品牌分布图），结合上图可以说明国内消费者逐渐将目光投放在国产制造上的音响这是其一，其二还说明说明中国音响消费市场规模正在以大幅度上升的趋势成长着， 当然这与中国人口数目庞大关系匪浅，也与中国制造的音响受吸引程度密不可分。无论是外型上还是功能上，国产的音响都尝试着做出了巨大的改变如图 1.2 中，后三款造型别出一格的音响就是中国设计制造，在淘宝等销售渠道上都有着不错的销售额。所以说中国国产音响的市场发展空间的还是很客观的，毕竟国外那些老品牌音响存在的时间远远超过国产音响。图 2.2 2014 中国市场音响品牌分布图3 产品定位3.1 问卷调查为了更好的定位适用人群了解用户对音响的使用需求等，设计者选择了网络调查问卷的方式，以问卷调查和网络收集资料为主。出于调研用户参与问卷的时间考虑，问卷题目不能过于赘述要做到精简，在以得到调研的前提下内容上应详细明确且方便选择。问卷停留期为一周，通过网络发放后收回整理，然后进行分类、计算数据并制成统计图， 统计分析出数据，寻找突破创新的切入点。首先设计者需要了解到适用者的年龄区间，题目中会出现几个年龄阶段（00 后、90 后、80 后、70 后及以上）来方便回答问卷者选择，通过统计参与问卷者的年龄区间， 设计者会很清晰地了解到哪个年龄阶段的人群对创新型音响感兴趣，从而初步定位出产品适用者的年龄范围；其次设计者需要了解到设计产品的价格定位，以便设计者设计出适合较多消费人群的产品，通过设计问题得到问卷者的月收入情况及其对创新型音响的心里价位，可以帮助设计者更好的对产品价格做出定位；音响的外观造型、箱体材料、产品价格、音质、品牌都关乎着购买者的购买欲望，但对于目前的设计者来说这些并不能完全满足消费者，所以设计者需要通过问卷来选出消费者较为关心的两项或三项进行设计或改进；除了设计者已定的炫彩投射功能之外，增加其他的功能会更加的吸引消费者的购买欲望，所以设计者选出了几个和音乐或者如今较为流行的功能（字幕效果、可连接无线网络、自带频谱），目的是让参与问卷者帮助设计者选出一个最吸引人的功能添加到设计中，让炫彩投射音响更具吸引力。3.2 统计及分析利用抽样调查的方法从 108 个参与问卷的人中选取 54 个进行统计分析。通过统计发现参与问卷调查的人中 90 后占了将近 72%且男女比例相差不大（如图 3.1 参与问卷人群年龄区间），也就是说 90 后人群对音响创新性设计比较感兴趣，以此我可以判断出此次设计的适用人群年龄阶段定位在 90 后。图 3.1 参与问卷人群年龄区间参与问卷人群中收入在 2500 以上和没有收入的人群占了大多数（如图 3.2 收入情况），在音响价位的选择上，高价位的音响和百元以下价位的音响更能受到调研人群的亲睐，由于我所设计的音响在功能成本及视听享受上会远高于百元价位音响，所以我的音响给出的价格定位是 500 到 1000 元。图 3.2 收入情况通过统计分析结果（如图 3.3 消费者购买音响关注点及所希望功能）可以看出音响的音质毋庸置疑是购买者最关心的，音响的外观造型是也同样关乎着消费者对音响的态度。 在音响设计中可连接无线网功能及自带频谱功能是需求最多的两项。图 3.3 消费者购买音响关注点及所希望功能3.3 适用人群及特点分析通过上述研究定位出的适用人群为 90 后人群，现在的 90 后年轻的一代接受新鲜事物能力快，追求时尚，对生活品位有很高的要求。如今90 后群体正面临工作的适应期， 工作压力与生活压力会相继较大，他们希望能在休息时间更多的享受能让他们放松的实物，色彩鲜明具有浪漫效果的东西更能吸引他们的注意。他们追求前卫新潮的事物，具有一定科技含量的产品是他们的首选目标，同样时尚成为他们的一种精神，而生活方式也渐渐演变成一种概念，他们打造着属于自己精彩生活，毫无顾忌的张扬着个性的魅力。他们在追求前卫与个性的同时也同样十分关注产品的质量，样子太过于浮夸的产品并不能带给他们太大的惊喜。从研究数据如图 3.3 可以看出音响的音质无疑还是消费者最关心的。4 产品设计4.1 设计思路通过前期的调查研究与适用人群分析，我发现一款音质与炫彩兼得的音响更能深入人心。市面上大多创意型音响，喜欢在音响的外形或其他上做文章，往往忽略掉了音响的音质，如果能通过现有的技术加以创新或改进，使音响既能在功能上让人眼前一亮， 又能保证音响本身特质不会被忽略，那么音响就不只是发声单元或是电子设备旁的装饰品了。所以我的设计思路是在音响上添加炫彩投射灯光功能的同时，同样重视结构、外部材质上的合理的设计与选取，让创音响做回“自己”并更加炫酷。在交互设计上应巧妙运用人机工程学，根据适用人群的性格特点爱好习惯心理特征等特征进行设计。前期分析到适用人群喜欢新奇的产品，浪漫的生活，希望生活充满情调，科技感与前卫时尚的东西更能赢得他们的青睐，所以在人机交互设计中我将目前比较流行的操作系统也就是广泛应用于电子设备中的Android 操作系统和传统的音响相融合，让音响与时俱进。此外，考虑到直观易解的设计给人的第一印象往往不会太差，所以音响按键在交互设计上要多考虑用到简单醒目的方式。4.2 产品方案确定通过前期对音响结构、市场前景、现有炫彩音响以及用户的调研分析后，对音响的设计有了一定的理解。造型上满足简洁时尚的要求，在设计中我注重它的整体美，主体外形流畅自然，在视觉上，让人感觉到简单、易操作、个性与前卫。炫彩光源设备要与响体完美结合，不能给人突兀的感觉。针对这些特征我进行了草图设计，通过筛选选出八种如图 4.1 产品草图中具有特点的草图方案进行进一步的设计。图 4.1 产品草图根据课题要求从这8 个草图中选取出最恰当的进行了调整并进行了最终方案尺寸图的绘制如图 4.2 尺寸图。图 4.2 产品尺寸图4.3 产品材料选择4.3.1 箱体材料箱体材料的选择是否恰当决定着音响音质的好坏，目前符合我设计的响体材料有密度板、刨花板、实木这三种，我会通过分析从这三种中选出一种最符合要求的来作为音响的箱体材料。刨花板是由碎木料渗加胶水及添加剂后通过压制做成的较为薄的木板。压制的方法主要有挤压和平压两类。这种材料的主要特点是制作成本低廉，但是其强度很差，要是作为音响箱体的话，它内部的很多空隙也无法使声音在箱体内得到很好的环绕和共振；实木材料的箱体大多应用与高档家用音响或者监听音箱，其在声音上的掌控能力远远超过其他材质的箱体，但是要想找到那种均匀密度的实木也非常的困难而且它的造价也是是非常的昂贵；密度板的别名也叫纤维板，它的制作原料大多是是木质纤维或是其他植物纤维，添加适用的胶粘剂或是脲醛树脂等其他原料制成的木质板材，通过其密度分类可分成高密度板、中密度板和低密度板，其中中密度纤维木板材质密度均匀并具有多孔，具有非常好的声音环绕及掌控能力，很适合制作音响的箱体，并且容易加工，因此我所设计的音响的箱体材质为中密度板。4.3.2 低音单元及高音单元高音单元选用的是球顶式高音中的硬球式，这种器件的特点是它的振膜材料是金属薄膜而且在进行音乐回放的时候富有冲击力，音场轮廓清晰，更适合打击乐器以及流行乐的重放，这正符合了我所设计音响音质上的要求。低音单元选用 5 寸 PP(聚丙烯)材质的低音喇叭,具有干净通透而且失真低等特点， 音色的各方面表现都很出色，适用范围广,而且低音质非常充实。4.3.3 炫彩灯光灯光光源选用发光二极管，也就是 LED。它能将电能直接转化成光能并具有亮度高、色彩鲜艳、发光时间长、低功耗的特点，是真正的“绿色”光源如图 4.1LED 灯珠。图 4.1LED 灯珠我所选用的炫彩光源是由红色、紫色、橙色、黄色、蓝色、绿色六种颜色组成的LED 光珠如图 4.3 六色灯珠，这六色灯珠可以根据音乐风格进行颜色的变化与组合，灯珠线路板下方会有一个小型马达与之连接，马达工作时会带动灯光旋转，这样一来灯光通过灯罩形成的图案会不停地变换，增强音响的炫彩功能。图 4.3 六色灯珠4.4 产品建模渲染及创新点解析通过最终草图及方案图的确定，我通过 3D 建模软件 PeoE 进行了产品外部结构的建模工作如图 4.4 产品轴测图及底部视图。其中最难点在于水晶上盖的制作，因为要想得到良好的折射效果及图形透光率，每一步都需要按照严格的尺寸要求才能达到目的。在尺寸确定方面，我通过查询相关资料和向光学发面的专家请教得出了最终的尺寸并得以制作出效果模型。图 4.4 产品轴测图及底部视图可触摸主屏幕：音响内置Android 操作系统，同时也具备蓝牙功能让使用者尽享音乐影音及炫彩带来的乐趣。用户打开开关后不仅能享受音乐带来的乐趣也能享受视频 mv 带来的视觉冲击，同样不要忘记音响独特的炫彩投射灯光哦。你可以通过可触摸主屏来实现现有平板电脑的一切功能，但其内存及 cpu 较小且需要 sd 卡进行扩展内存，所以你还是用它来操作音响享受音乐吧。细心的你已经注意到除了主显示触摸屏外，音响的其余三个面还有用 PVC 透光板罩着的显示屏，这些 PVC 透光板和显示屏的作用除了起到装饰音响的作用外，还能将音乐的频谱显示在上面，起到更加炫彩的目的。不得不提的就是炫彩 LED 灯珠上的折射灯罩，可以说没有这个由 PVC 制作的透明灯罩，炫彩灯光是无法得到投射效果的。透明PVC 折射光罩表面光滑、无水纹、无气泡且具有较强的抗摩擦、耐腐蚀及加工成型容易等特性，通过光罩内表面的加工工艺可以将多个炫彩光珠发出的不同色彩灯光，折射出多个图案投射在墙上及屋顶。可以从图 4.5 灯罩放大图中看出灯罩的内表面是由多个等边的多边形组成，其设计灵感来源于儿时玩过的“万花筒”但不是像万花筒一样利用平面镜的发射成影，而是要将灯光打到透明 PVC 内表面制作的图案上，将这些图案通过光的折射投射出去形成美丽的图案，从而达到炫彩音响中炫彩的目的。图 4.5 灯罩放大图这四角上的半球形凸起不懂音响的人也许会问：这是不是装饰品？答案是否定的， 这其实是音响的高音喇叭。将高音单元做成四个放在四角的目的一是与灯罩形成呼应让之不会显得特别突兀，二是出于音质考虑目的是让高音形成环绕，由于低音单元位于音响底部而且音响采用的是无源辐射式，低音会变得过于强势四个高音单元的环绕恰恰能满足低音与高音的平衡同样也能增加一些音响的美观程度。这个空纸盆（无源辐射器）与其他无源辐射式音响不同的地方在于它是一个半纸盆，利用边缘的缓冲圈代替声导管来完成与底部低音单元的共振，在保持原有无源辐射式音响的特征下节省了材料也增加了音响的美观度。放置在高音单元上方的带有弧度的金属防护柱，可以避免使用者使用音响的过程中不小心触碰到高音单元，它会在使用者在将要碰到高音单元时提前与手部接触。这四个接口从左到右以此是音响的电源接口、3.5mm 音频输入接口、优盘接口以及物理内存扩充卡 micro SD 接口。接口位置上方的长条形横木凸起可以提醒用户在接入时不要触碰到无源辐射器的缓冲圈，以免对其造成损害。一般成年人的手指厚度在 8 到 12 毫米，缓冲圈距离接口位置的距离为 13 毫米，为了不影响音响的整体性与美观所以将凸起的高度设计为10mm。 音响底部装置有 EVA 海绵垫片，这种材质的垫片具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀等优点。为了能让低音更好的传达到耳中，音响底部支撑部分也会用密度板做出五毫米的凸起，凸起内用来固定音响底盘的螺丝，垫片则位于其下，将螺丝隐藏起来增加音响的整体性与美观度。 低音单元选用 5 寸 PP(聚丙烯)材质的低音喇叭,具有干净通透而且失真低等特点， 音色的各方面表现都很出色，声音强劲有力,而且低音音质非常充实。音响的开关和锁屏键位于音响上表面触手可及的地方，位置醒目一按即可开始美妙的音乐与炫彩之旅。4.5 产品场景图及配色图产品渲染完后进行了产品场景图的搭配以及配色方案的选定（如图 4.6-4.7）。图 4.6 产品场景图4.7 产品配色图结论通过前期翻阅资料及网络查阅资料，了解了很多关于音响方面的专业知识。通过对密闭式音响、低音反射式音响、无源辐射式音响和传输线式音响的综合比较，大致的了解了音响结构对音响音质的重要性，并通过这几种音响的优缺点对比以及自己部分主观色彩最终将所设计的音响设计成无源辐射式的音响，在查阅资料的过程中我发现无源辐射式音响其实是密闭式音响的一个分支，它具有密闭式音响低音强劲的特点，同时通过特有的无源辐射器将本应过于厚重的低音变得干净透彻了很多。传统的无源辐射式音响其无源辐射器是与一根传达声波的空气弹簧相连接，在音响工作时音波会通过空气弹簧传达到无源辐射器，使其与扬声器形成共振，在我的设计中我对无源辐射器做出了改进，将其固有的空气弹簧利用等同于扬声器边缘的缓冲圈代替，并采用了半纸盆的形式来与灯罩相连接，可以说这是一个大胆的创新，当你在享受音响动感低音的时候你可以看见一个半透明的灯罩随着灯光和音乐上下浮动，在灯罩浮动的同时，投射出的灯光也会随之变化形状大小，这就是我想要的炫彩与声音的结合，在满足音响强劲音效的同时将炫彩融入其中。设计难点在于炫彩投射灯光如何形成美丽的图案投射出去，在通过请教一些从事光学器件研究的设计师后，了解到灯罩上形状与形状之间的角度是解决这个问题的关键， 在他们的帮助下我将灯罩的 3D 模型图制作了出来，实现了将灯光变成形状后投射到墙上这一目的。总之音响的根本还是在于它的音质，设计者不应单纯的追求音响的外形与功能，音质才是音响的根本，所以我以保证音响音质的前提下在功能上加以创新设计出这款炫彩投射音响，音响结构上借鉴了原有的无源辐射式音响的设计优点，将无源辐射器合二为一，即保障了音响的音质又让它的功能不会过于喧宾夺主。这就是我的设计理念：以设计物的根本功能出发，在原有的基础上加以创新。参考文献1江西 尹石荪. 音响爱好者应该理性“发烧”N. 电子报,2015-08-30015.2 浅析中国专业音响市场现状及发展趋势J. 电声技术,2011,v.35;No.32008:82-84. 3王恭行. 漫谈音响市场J. 实用无线电,1996,01:22+41.4苏矛. 音响品牌细比较J. 汽车维修与保养,1999,08:45-46.5袁世琪. 影响音响效果的因素J. 家电检修技术,2010,No.26513:15. 6李颖. 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