音箱耳机入门系列.pdf

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1、音箱耳机入门系列(1):音箱的基本构成 关于音箱的定义，一直存在分歧。音箱这个词，主要用于大陆地区，在港台地区，被称为喇叭，例如有源音箱被叫做有源喇叭。而喇叭，在大陆，却又是扬声器的俗称，还泛指喇叭造型的乐器，例如唢呐、长号、小号等。如果用查找音箱的英文单词，会找到SoundBox这个词汇，字面上的理解就是声音盒子，与音箱的意思非常接近，但这个词汇却不是常用的，在英文中，音箱一般称为 Speaker，它也是扬声器，它还包括说话、演说的意思。大陆说的音箱，港台说的喇叭，以及老外说的 Speaker，所指的范围并不是 100%重合，但它们有个非常大的交集，这个交集即包括我们所认知的物体，即安装了扬

2、声器的一个盒子，它可以是很庞大的也可以是很小巧的，可以是圆的也可以是方的。古老的音箱 因此，我们建议阅读此系列时，应该抛开定义上的歧见。为了方便港台读者阅读，Soomal的后台程序会自动将“音箱”这个词汇转换成“喇叭”，而此时，您不应该认为唢呐、长号、大号等都是我们应该讨论的范围。还有部分使用号角扩声的设备，这种设备在英文中同样被称为 Speaker，但它却不是“音 箱”范畴中的内容，因此本系列文章均不会涉及。各种音箱的剖面示意图 从 20 世纪 20 年代起，音箱诞生以来，其基本结构并没出现过大的变化，这些古董级的产品，已经确定音箱的基本构成。睿韵 Rhyme Acoustics MS88

3、音箱系统-无源音箱 不管什么音箱，其基本构成是没有大的区别的，当一个或者多个扬声器被安装到箱体中，就构成了发声设备，而这个设备已经可以被称为音箱了。这便是音箱的基本构成。这种简单的结构依然一些产品采用，例如无源的全频带音箱。Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱 银黑款大黑钻 当然，这也只是最简单的音箱，而我们日常生活当中接触到的音箱大部分要相对复杂点。大部分音箱采用双分频设计，即音箱同时使用了高音和低音扬声器。分频器 大黑钻-分频器 Creative 创新 GigaWorks T20II 微型音箱-分频器 为了让高低音扬声器能发出协调完整的频段，设计师利用电容、电感等元器件的频率

4、阻断特性，设计了滤波器，对信号进行处理，这种装置被称为分频器。分频器作用就是将信号分开后分别交由两个（或多个）扬声器同时发出，让它们更好的工作。上图显示的分频器由电容电感组成，因此又被称为容感分频器。它在工作流程中，位于功率放大器后端，因此它也被称为功率分频。为了降低成本，有些音箱采用的是更为简单的分频装置，例如只用一颗电容做简单滤波，虽然简陋，但也属于分频装置的一种。Bose MusicMonitor 微型音箱-功放模块 Edifier 漫步者 M20 微型音箱-功放模块 鹂之声黑钻双子星 Ultra Edition有源音箱-功放模块 Creative 创新 GigaWorks T20 微型

5、音箱-功放模块 E-MU PM5 监听音箱-功放模块 Edifier 漫步者 M2 Plus 微型音箱-功放板 随着集成电路技术的进步，功率放大器可以被设计得很小，不再需要单独的外壳，因此产生了将功放模块放入到箱体内部的设计，这种设计被称为有源音箱。集成功放，并不是音箱必须的，但这是音箱发展过程中的重要变革，有源音箱也成为了当前音箱的主流形式。漫步者 Edifier R2000T 立体声音箱-前级模块 其位于侧面板后，由于被胶水封死，无法拆卸，只能用这个角度拍摄。3nod 三诺 N-45G 立体声音箱-前级 大部分有源音箱的放大器分为前级与后级，前级主要作用是将输入信号放大，然后再输送到后级放

6、大器进行功率级的放大。前级不是有源音箱必须的，不少音箱就采用无前级设计，例如著名的漫步者 R1900T。随着铜价的持续攀升，一种取代传统功率分频器的设计被较为广泛的应用，即电子分频。所谓电子分频，指的是信号分频，它在流程中位于信号输入到功放之间的位置。以双分频的立体声音箱为例，立体声信号被分成 4 路，分别对应 4 路功率放大通道以及4 枚扬声器。电子分频器一般集成到了功放模块当中，因此没有独立实体照片，目前大部分中高档有源音箱多采用电子分频设计。值得强调的时，电子分频与功率分频各有千秋，没有绝对的优劣之分。行文至此，音箱的构成基本清晰。音箱主要分为有源与无源两种，箱体、扬声器是它们共有的必须

7、要的构成部分，差别是无源音箱没有功放模块，双分频或者多分频依赖功率分频器完成，而有源音箱可以采用功率分频器和电子分频器多种形式的分频手段，在设计上更为灵活一些。音箱耳机入门系列(2):音箱的声学结构 声学结构：密闭式 如果你将扬声器从音箱中取出，同样的给上信号，扬声器依然能发声，但声音会变得很小，这是为什么？因为扬声器振膜工作时，会同时驱动振膜前后的空气形成两组声波，但这两组声波的相位相差 180度，也就是说，这两组声波峰谷相对，会相互抵消，使得声压下降，这和我们设计的煲箱软件的降噪原理有些相似。为了让声音变得更有效率，扬声器需要配合板子使用，这些板子被称为障板。这些障板的不同组合，形成了不同

8、的箱体，与扬声器配合形成不同的结构，这些结构被称为声学结构，它决定了音箱的一些基本特征。波形相位差演示 目前最为常见的有倒相式，其次是密闭式，这篇文章主要就是讲述这两种以及衍生结构的特点。密闭式，又叫封闭式。顾名思义，即完全封闭的结构，它的设计目的就是为了完全阻断扬声器向后驱动时发出的声音，这种声学结构简单，便于设计，它曾经是音箱的主流形式，也是土炮党所钟爱的一种结构。Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱 剑桥 Cambridge SoundWorks PCWorks 2.1 音箱-卫星箱 但随着有源音箱的发展，密闭式的声学结构不再显得那么受欢迎，主要原因是密闭式不利于散热，对于

9、内置功放模块的有源音箱来说，这种结构会降低电气方面的安全性。到目前为止，还能看到一些 2.1音箱的卫星箱采用这种结构。密闭式在声学性能方面有着天然优势。它将扬声器后方空间完全包裹，形成一个封闭的空间，它与外界容易形成气压差。或许这个概念不好理解，你可以跟随我们的文字做个实验，找一个空可乐瓶，拧紧盖子，然后轻轻捏瓶子，感受一下瓶子反向的作用力，然后拧开盖子，再次捏捏瓶子，是否感到瓶子的反作用力变小了？当扬声器工作时，振膜会前后驱动，箱体内的气体的体积会产生变化，随之而来就是气压产生变化，它会与外界的气压形成相互作用力，向内或向外顶托振膜快速回位，如同有个“空气弹簧”一般，这个特点决定了密闭式声学

10、结构的音箱会具有良好的响应速度，通常情况下，密闭式能让声音变得干净清晰，具有质感，具有良好的响应速度，整体不会拖泥带水，低频衰减平滑柔和。但同时，这个特性也会限制振膜的行程距离，使得推动的空气体积变小，这会降低效率，尤其是低频的量感。声学结构：倒相式 前面提到，扬声器工作时，会前后驱动空气发出两组声波，密闭式采用封闭箱体阻断向后的那组，这样会降低发声效率，有无办法让向后的声波也被利用起来呢？答案就是将声波导出来。在“音箱上插一根管子”，就是倒相式声学结构，那根管子叫导声管，也叫倒相管，它能将扬声器向后发出的声音相位翻转导出，这就是“倒相”的意思。这样处理过的声波与先前发出的声波不会峰谷相对产生

11、抵消作用，而会相互叠加，实现更大的声压，这也是倒相式结构低频量感相对充沛的原因。Creative 创新 D200 蓝牙无线音箱-倒相管 Edifier 漫步者 E20 音箱-倒相管 Musiland 乐之邦 N66 有源音箱-倒相管 你或许好奇，声音经过导出，相位会再次翻转吗？为什么倒相箱对低频量感改善明显，而对中高频量感影响较小呢？倒相式的工作原理并非“导出”这么简单，它受到箱体容积、倒相管截面面积、长度等多种因素音箱，它真正的工作原理是利用声箱共振，共振效果和频率可以通过公式计算。一般情况下，箱体容积越大，低频下潜越深，瞬态则容易变差，倒相管长度越长，下潜越深，瞬态越好，量感会降低，效率降

12、低。箱体多大、倒相管多长合适？需要经过计算，不正确的设计都会导致声音劣化，我们这里所说的，也只是一个基本特点而已。需要明确的概念就是，倒相不只是简单的将声音反相导出。鹂之声 黑钻 双子星 XPE立体声音箱 Edifier 漫步者 R1900T06 款 Creative 创新 GigaWorks T20 微型音箱-顶部的倒相孔 倒相式又分为前倒相、后倒相，即指的倒相管的指向，这两种形式最为常见，也有将倒相管开在顶部的，例如创新的 T20、HD50等。倒相管的指向对本身不会影响性能，但会影响摆位，例如后倒相的音箱，摆放时应该注意离墙位置，避免过度反射造成的声音浑浊。相比密闭式声学结构，倒相式在低频

13、下潜和量感方面的优势是天然的，这种声音的趋势也迎合了大部分人的声学审美标准。倒相式还可以通过倒相管交换声学腔体内外的气体，带走热量，这种结构，用于有源音箱设计时能提高电气稳定性和安全性，因此大部分有源音箱均采用倒相式。声学结构：Cannon和导波管 有些音箱看不到倒相管，甚至本身就是管状的，例如漫步者 M3 Plus的低音音箱采用的 Cannon结构，还有 Bose妙韵的 Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导波管结构，还有漫步者 M360采用的涡旋结构等等，这其实都属于倒相式的衍生或变型，工作原理还是一样的。在有源音箱中不常见的号筒结构、迷宫结构等

14、，同样属于倒相式的变型和衍生。Cannon 结构简单示意 Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导波管扬声器技术示意 Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-涡旋结构 声学结构：被动膜 被动振膜，又叫被动辐射器、空纸盆。它也是一个发声器，但它本身不具备主动驱动力，它不包含驱动系统，它依赖主动扬声器工作时，压缩声学腔体内的空气，被驱动而发声。这种技术出现得很早，但真正被广泛使用，是随着微型音箱的兴起而来。Creative 创新 Inspire 音诗派 T12 微型音箱-箱体背面的被动辐射振膜 RoyQueen 朗琴 XPort X6 微型音响-

15、被动振膜 Edifier 漫步者 M16 微型音箱-被动振膜 这种技术实际是在增加振膜的驱动面积，以推动更大体积的空气获得低频量感。这种结构也是全封闭的，因此腔体内外也容易形成气压差，而产生相互顶托振膜（包括主动和被动的）的效果，这点和密闭式结构相似，但声音特点却并不相同。这取决于主动振膜和被动振膜的面积比例，如果被动振膜很大，甚至大于主动振膜，振膜每个面积单位获得的作用力就相对小，顶托作用就不会明显，声音的响应速度会变慢，振膜的容易失控，反之，如果被动振膜较小，顶托作用就明显，声音的表现就会有类似密闭式结构的特征。在有些权威的声学书刊中，将被动振膜式视作倒相式的变型，我们对此持有保留意见，这

16、种结构的工作原理既不属于密闭式也和倒相式有明显区别，因此在我们的文章当中，将被动振膜作为单独的一类来说明。音箱耳机入门系列(3):音箱的箱体材料 箱体由障板构成，而障板的材料也有讲究，找几块纸板泡沫板是做不出像样的箱体。什么材料是比较理想的呢？在讨论材料之前，需要了解一下箱体内部的情况，扬声器通电工作后，箱体会不可避免的产生振动，振动可能是多方面的。内部驻波造成的振动，这些波的能量可以传导到箱体上。扬声器本身振动传导到箱体上。音箱共振。工艺导致的一些问题，例如扬声器安装不够牢固等。这些振动都被俗称为箱振。箱振会产生新的声波，这些声波会造成声音品质下降，即便扬声器再好，如果箱体容易发生箱振，那么

17、这套音箱也不能被称为是好产品。在过去的测评中，我们一直在强调箱体的强度十分重要，也正是基于如上原因。再回到之前话题，什么材质是比较理想的？优质材质应该具备如下几个特点：本身具有良好的隔音性能 刚性大，不易振动 不易变形 吸水膨胀率低 目前来说，音箱产品中比较常见的箱体制造材料有如下几种。木质板材 木质板材并不一定指实木，它并不是理想的材料，实木不适合工业化的生产，它容易变形开裂，如果经过烘干、防变形处理，成本会很高，而且实木对边角料的利用率低，也不环保。所谓的木质板材，通常指密度板。这是一种将木头粉碎后混合胶料经过热压工艺处理后的板材，按照密度又分为高中低密度几种，用于音箱箱体制造的，一般是中

18、密度板MDF。用于音箱箱体制造的各种厚度的中密度木质板材 中密度板具有密度大、刚性强，一致性好，不易变形等特点，且易于加工，它是制造木质箱体的主要材料。刨花板 还有一种刨花板，也被某些厂商用于箱体制造，这种板材也可以算得上是木质板材，主要使用木材尾料或者其他材料例如甘蔗渣制造。刨花板吸水率和膨胀率远比中密度板高，这种板材的吸水特性决定了它不适合作为音箱的板材，在南方的潮湿的天气里，这种板材会吸收空气的湿气而发胀，遇到干燥天气时收缩，两三年，箱体的稳固度就会下降。刨花板还有其他的问题，由于材质密度不均匀，在上面直接拧螺丝是无法保证做到生根牢固的，安装扬声器也是个问题。用于音箱箱体制造的

19、各种厚度的中密度木质板材 即便是中密度板，它也有档次差异。在板材制造过程中，会使用到胶料、阻燃剂等化学品，这些化学物会在长时间里释放对人体有害的有毒气体，好的板子，会使用环保胶剂来制造，以降低甲醛等有害物质的含量和释放量。E2 小于等于 5.0 mg/L 的甲醛释放量 E1 小于等于 1.5 mg/L 的甲醛释放量 E0 小于等于 0.5 mg/L 的甲醛释放量 板材有环保等级，主要有三档。在音箱制造当中，大部分使用的是 E2 级板材，少量大厂使用 E1 级，极少数使用E0 级。严格的讲，E2 级的板材因为甲醛释放量高是不能用于室内的。在相当长的时间里，国内厂商都在高调的宣传木质板材的优势，什

20、么消除箱振等等，描述得很高档的样子，使得木质箱体成为重要卖点，很多朋友也就形成了木质箱体优于其他箱体的错误印象。木质箱体不是万能药，它的稳固度一样受到箱体设计、板材厚度等因素的影响，薄薄的板材一样无法确保箱体的坚固。国内厂商青睐木质板材的原因，最大的原因是它非常易于加工，不需要开设模具即可小批量生产，生产入门门槛很低罢了。塑料材质 用于音箱箱体制造的塑料颗粒 用于音箱箱体制造的塑料颗粒 塑料是一种统称，它泛指高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，可加工成型的塑性材料。在严格的权威声学书刊当中，使用的“合成树脂”这个称呼。不管是叫塑料也好还是叫合成树脂也好，都不会改变它的基本物

21、理特性。塑料最大的优点就是可塑性，用它可以设计出更多样化的造型，增加产品附加值和装饰性。但塑料本身也有缺陷，它刚性通常较差，也容易共振。这也成为了很多人所诟病的缺陷。实际上，塑料可以通过改造，例如混入其他材料或者合成新型的树脂来改变材料的物理特性，以达到预期强度，这种混合物配比自由度非常高。CreATIve 创新 GigaWorks HD50 微型音箱-被拧断的螺丝 国外的音频企业在这方面的研究较早，材料设计方面经验更为丰富。在拆解创新 HD50微型音箱的过程中，发生了一个小意外。HD50的螺丝全部都是带着胶水拧进去的，给我们拆解带来了麻烦，我们遇到顽固分子，有一颗螺丝纹丝不动，我们

22、费了老大的劲儿，结果把这款螺丝给拧断了，螺丝的直径有 3mm，当时我们最担心的是怕把箱体的螺丝孔位给崩裂了，拆开后，发现箱体安然无恙。从这个小插曲也可以看出，塑料一样可以做到相当优异的坚固度。实际上，HD50的塑料箱体完全不逊色于木质箱体。Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-内置的音箱 国内也有少量企业在进行材料研究。漫步者 M360也采用了一种混合型材料，它将不同特性的塑料颗粒以及其他物质混合，得到一种新型的高强度材质，它被用于制造涡旋结构的内置塑料箱体。不过这种材质的外观不太好看。塑料到底好不好？这个问题要分阶段性的看，塑料本身并不是高成本材料，但成型的模具却非常昂

23、贵，一套高质量的模具动辄上百万，如果产品难以出量，平摊到个体上的模具成本就很高，反之，如果上量，塑料箱体的制造成本就会大大低于木质箱体。因此，对于小企业来说，塑料箱体是一个沉重的经济负担，对于大企业来说，塑料箱体却是赚钱的利器。简而言之，塑料材质适合大规模生产，但入门门槛较高。金属材料及其它 Bose MusicMonitor 微型音箱 在有源音箱里，也有极少量使用金属箱体的。金属刚性大，可以较薄厚度就实现非常出色的稳固度，并且可以做到很好的加工精度，做工可以更加精致。而且表面质感高贵，这也是其他材质难以模仿的。缺点也是客观存在的，金属本身是声音的优质导体，内部损耗低，另外成本也是比较高的。使用金属作为箱体材料的并不多，这里就不再重点讲述。不过值得一提的是，金属具有可塑性，因此金属箱体的加工方式可以有多重类型，例如 Bose MusicMonitor，使用的是金属板材和框架组成的箱体设计，气密性和强度方面会差些，而安装成本会低一些。有些金属箱体则采用浇铸方式，这种加工方式更为少见。网友自制的水泥箱体 有些发烧友为了追求更加稳固的箱体，使用金属框架的水泥打造箱体。园林音箱 还有公园、绿地常见的园林音箱，则使用玻璃纤维板和其他混合材料打造箱体。更多查看 音箱耳机入门系列(3):音箱的箱体材料