音響技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1.　國外揚(yáng)聲器及音箱的技術(shù)現(xiàn)狀

　1.1專業(yè)揚(yáng)聲器

　　主要是指用于電影、舞臺(tái)、廳堂、體育場(chǎng)館等場(chǎng)合的揚(yáng)聲器及揚(yáng)聲器箱。近年來，隨著新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝的發(fā)展，立體聲技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用、CD及VCD的流行，專業(yè)揚(yáng)聲器及其系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。美國JBL，EV，BOSE公司；英國KEF，TONNY公司；日本松下、先鋒、三菱、TOA、YAHAMA公司，近年來都相繼推出了各式各樣專業(yè)揚(yáng)聲器及揚(yáng)聲器系統(tǒng)。它們鮮明的特點(diǎn)是，承受功率大，均在200W以上；效率高，一般均在98-100dB；指向性寬。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述特點(diǎn)，世界著名揚(yáng)聲器廠家八仙過海，各顯神通。采取的主要方法有如下幾點(diǎn)。第一，采用新型磁性材料，運(yùn)用新的磁路設(shè)計(jì)方法。如JBL公司采用的SFG磁路設(shè)計(jì)，其中包含有磁通平衡、降低驅(qū)動(dòng)源電感量和熱傳導(dǎo)的新型結(jié)構(gòu)設(shè)置。使用的磁性材料其磁能積達(dá)3.6MGsOe以上。這就使揚(yáng)聲器承受功率的容量增大，重放低音強(qiáng)勁、有力度。第二，采用新材料，如高音揚(yáng)聲器振膜使用航天鈦材，由于鈦金屬的E·P比侶材料優(yōu)越，適合制造高素質(zhì)的高音振膜。使用鈦振膜的高音揚(yáng)聲器，高頻得到較大的延伸，功率容量也有大幅度提高。低音揚(yáng)聲器采用層壓高密度復(fù)合紙盆。音圈采用扁線，由于扁線占空系數(shù)高，磁路間隙利用率高，可獲得較高的靈敏度。該技術(shù)由JBL公司發(fā)明，其他各大公司紛紛仿效。第三，采用新型號(hào)筒，在專業(yè)擴(kuò)聲中長(zhǎng)期使用的指數(shù)式號(hào)筒揚(yáng)聲器已被新型等指向性號(hào)筒所取代。等指向性號(hào)筒的關(guān)鍵技術(shù)在于號(hào)筒采用不同形狀的側(cè)壁，由于過去單純的直線式、指數(shù)式變成復(fù)雜的、不連續(xù)的函數(shù)式，以達(dá)到恒定的指向性。第四，廣泛采用計(jì)算機(jī)CAD、CAM和CAT技術(shù)，利用現(xiàn)代技術(shù)挖掘傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的潛力，使專業(yè)揚(yáng)聲器產(chǎn)品精益求精。代表性的產(chǎn)品，如JBL公司的MR專業(yè)揚(yáng)聲器音箱系列、SR專業(yè)揚(yáng)聲器音箱系列。

　1.2AV揚(yáng)聲器音箱

　　主要是指用于家庭高保真組合音響系統(tǒng)、卡拉OK歌廳、舞廳及家庭影院的聲系統(tǒng)的揚(yáng)聲器音箱。AV揚(yáng)聲器這幾年取得了很大發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。世界各大揚(yáng)聲器公司都推出了各種形式的AV揚(yáng)聲器音箱。它們不僅具有先進(jìn)的技術(shù)性能，而且從實(shí)用造型、提高靈敏度、擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍、展寬重放頻帶和良好的瞬態(tài)響應(yīng)等技術(shù)特性。常見的有兩路分頻揚(yáng)聲器音箱：用一只8英雨或6.5英寸中低音單元加上球頂高音單元。由于中低頻公用一只揚(yáng)聲器，就要求揚(yáng)聲器單元有寬闊的活塞振動(dòng)范圍而不出現(xiàn)分割振動(dòng)，以保證理想的指向性和相位特性。各公司根據(jù)發(fā)燒友追求低音效果的要求，又相繼開發(fā)啞鈴式揚(yáng)聲器音箱，用兩只8英寸或6.5英寸中低音單元之間夾一只球頂高音單元，旨在加強(qiáng)低音。三路分頻揚(yáng)聲器音箱：在兩路分頻的基礎(chǔ)上增加1只中音單元，其優(yōu)點(diǎn)是充分利用各單元的活塞振動(dòng)頻帶，減少失真，提高功率承愛能力。AV揚(yáng)聲器另一顯著特點(diǎn)是具有較好的防漏磁性能，磁路都要具有磁屏蔽設(shè)計(jì)，確保不影響視頻圖像。

　　現(xiàn)今，流行的多維立體聲和家庭影院系統(tǒng)是指將影劇院的視聽效果在一般家庭中展現(xiàn)出來，環(huán)繞聲是其中一部分，而且是很重要的部分?，F(xiàn)在市面上流行的環(huán)繞聲大致分為兩種，一種是由早期的“四聲道”進(jìn)化來的杜比定向邏輯環(huán)繞聲；另一種是最早由YAHAMA公司開發(fā)出來的DSP環(huán)繞聲。DSP環(huán)繞聲是用數(shù)字處理技術(shù)，來模擬不同的空間（如某一個(gè)電影院、音樂廳……等）的音響效果。這就要求前置、中置、后置指示器音箱聲音要平衡，指向性要理想。電聲界的工程師們?yōu)樘岣逜V揚(yáng)聲器的性能指標(biāo)進(jìn)行了不懈的努力，通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和模擬等手段，不斷探索AV揚(yáng)聲器世界的奧秘，在保證聽感的基礎(chǔ)上，確保揚(yáng)聲器客觀參量占據(jù)重要和必要的地位。代表性的產(chǎn)品，如JBL公司的家庭影院揚(yáng)聲器音箱系統(tǒng)，包括前置主聲道、中置聲道、環(huán)繞聲道和超低音共7只音箱。前置主聲道采用2只200mm低音單元、2只127mm中音單元、1只鈦膜球頂高音單元及號(hào)角式高音揚(yáng)聲器。電影模式時(shí)使用號(hào)角式高音揚(yáng)聲器。電影模式時(shí)使用號(hào)角式高音揚(yáng)聲器，欣賞音樂時(shí)使用鈦振膜球頂高音。重放音質(zhì)設(shè)計(jì)十分周全，采用多聲道聲音均衡器和7聲道音質(zhì)等化器，利用數(shù)字技術(shù)在較小的家庭空間里營(yíng)造氣勢(shì)恢弘的影院音效。

　1.3重低音揚(yáng)聲器

　　在過去，為了達(dá)到真正的重低音輸出，設(shè)計(jì)者盡可能使用大的振盆。如KLIPSCH公司27英寸超低音揚(yáng)聲器；EV公司研制的30英寸錐形超低音揚(yáng)聲器等。近年來，家庭影院音響市場(chǎng)的興旺推動(dòng)著大振幅超低音揚(yáng)聲器的研究開發(fā)。代表性的產(chǎn)品有：AURASOUND公司徑向釹磁系統(tǒng)的18英寸超低音揚(yáng)聲器。通過控制頂板的厚度和在2英寸長(zhǎng)磁隙中使用0.5英寸音圈，以獲得較大的線性運(yùn)動(dòng)范圍。PINEER公司的超低音揚(yáng)聲器有獨(dú)特的創(chuàng)舉，從外觀看，人們可能認(rèn)為它沒有懸邊，其實(shí)，它將類似懸邊的結(jié)構(gòu)粘貼在振膜之后，讓振膜能在圓筒形的框架中作較長(zhǎng)的活塞運(yùn)動(dòng)。此超低音揚(yáng)聲器的振盆可前后運(yùn)動(dòng)達(dá)2cm，6英寸口徑低音揚(yáng)聲器，在50Hz時(shí)可達(dá)100dB聲壓級(jí)，這是傳統(tǒng)的低音揚(yáng)聲器很難達(dá)到的。代表性的產(chǎn)品，如KEF公司的AV1主動(dòng)式有源超低音音箱。

2.國外知名大公司揚(yáng)聲器箱主要特點(diǎn)及獨(dú)特的新技術(shù)

　2.1JBL公司

　　音箱的特點(diǎn)是：承受功率大，200-300W；靈敏度高，最大聲壓級(jí)110dB以上；良好的頻率響應(yīng)，平坦的頻響和優(yōu)良的瞬態(tài)特性。

獨(dú)特的新技術(shù)：

?。?）音箱用低頻揚(yáng)聲器的磁極芯相當(dāng)粗，磁極芯為空心的，上面鑲有線切割成型的鑲片。這種特殊設(shè)計(jì)的磁極芯可以減輕揚(yáng)聲器的重量，利于散熱，旨在提高功率承受能力。

　（2）扁線音圈作為一種先進(jìn)技術(shù)，是由JBL公司發(fā)明的。最初用在低音揚(yáng)聲器上，后來高音揚(yáng)聲器也普遍采用，鋁線和銅線均有。扁線占空系數(shù)高，磁空隙利用率高，旨在提高靈敏度。根據(jù)測(cè)試，在同一磁路中，扁線音圈比圓線音圈可提高靈敏度約1dB。

?。?）鈦振膜球頂型單元，也是JBL公司首先開始成功的。鈦材料的楊氏模量比鋁材料優(yōu)越，使用鈦膜的高頻揚(yáng)聲器，高頻上限能得到較大展寬，功率容量有較大幅度提高。

?。?）SFG對(duì)稱磁場(chǎng)磁路鈦振膜是JBL公司的專利技術(shù)。該專利技術(shù)保證了磁隙上FB值分布對(duì)稱與音圈上下位置相等，其中包含有磁通平衡、降低驅(qū)動(dòng)源電感量和熱傳導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)置。有效的抑制低頻失真、改善功率承受能力和阻尼特性。

　2.2BOSE公司

　　該公司揚(yáng)聲器箱的特點(diǎn)是：主動(dòng)利用聽音環(huán)境的反射聲來改善和修飾揚(yáng)聲器的輻射特性，開發(fā)出世界聞名的聲場(chǎng)型揚(yáng)聲器箱。

　　bose公司的新技術(shù)：

?。?）直接/反射揚(yáng)聲器技術(shù)。bose公司的揚(yáng)聲箱利用直接/反射技術(shù)還原從墻壁、天花板和地板反射到聽眾的混合的聲音，運(yùn)用直接/反射理論將聲音的層次及定位表現(xiàn)得淋漓盡致。代表性的產(chǎn)品有901，701和501型系列音箱。

?。?）音響氣流量低音技術(shù)。該技術(shù)是利用“A-cousticMass”結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的氣流，耦合三個(gè)獨(dú)立聲室工作，可減少低音單元振膜的諧振，降低失真的同時(shí)，還可提供極大的動(dòng)態(tài)范圍。

　（3）音頻波導(dǎo)管技術(shù)。此技術(shù)是bose公司歷經(jīng)14年研究的科研成果，并申請(qǐng)了專利。其特點(diǎn)是在極小的機(jī)箱結(jié)構(gòu)里安裝撲頗長(zhǎng)的折曲導(dǎo)波管，從而增加低頻量感，創(chuàng)造出突破小箱體體積限制的龐大的舞臺(tái)空間感。

?。?）HOROFINE薄膜技術(shù)。這種薄膜技術(shù)是一種利用竹漿和木漿制成的，具有完美、均衡的塑性和剛性，能滿足將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量聲波的三項(xiàng)主要指標(biāo)：密度低、楊氏模量高和衰減指數(shù)大，能在中高音域內(nèi)重放出明亮清晰和十分自然的聲音。

　2.3AR公司

　　該公司以創(chuàng)造出氣墊式揚(yáng)聲器箱而聞名于世，這種音箱采用了聲懸浮技術(shù)，它通過密閉箱體內(nèi)像彈簧一樣的空氣支持著低音單元，而獲得深沉有力的低音。這種揚(yáng)聲器箱從50年代開始出現(xiàn)，沿用至今，經(jīng)久不衰。

　2.4法國FOCAL集團(tuán)公司

　　該公司以創(chuàng)造高級(jí)揚(yáng)聲器單元著稱，同時(shí)還生產(chǎn)多種款式揚(yáng)聲器箱，產(chǎn)品暢銷世界各地。一些集團(tuán)公司擁有先進(jìn)的揚(yáng)聲器制造技術(shù)，它們享譽(yù)國際的重要發(fā)明有四頂。

?。?）發(fā)明了一種名為“MVF”（消除機(jī)械振蕩）系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)。使用該系統(tǒng)可克服傳統(tǒng)音盆式揚(yáng)聲器機(jī)械振蕩的缺點(diǎn)，降低音盆分割振動(dòng)強(qiáng)度確保高保真重放。

?。?）在振膜設(shè)計(jì)方面，擁有已注冊(cè)專利的Polkevlar音盆，質(zhì)量輕而剛性強(qiáng)，徹底解決了音染問題，頻率響應(yīng)準(zhǔn)確。

?。?）發(fā)明了Polyglass(聚乙烯玻璃）處理振盆，使振盆具有高剛性和優(yōu)異的內(nèi)部阻尼特性，令單元的聲音平滑自然，重播音樂細(xì)致準(zhǔn)確。

?。?）90年代新發(fā)展成功的鉆石振膜，能重播出華麗的音色。

　　這家公司的音箱特點(diǎn)是靈敏度高，大部分產(chǎn)品都在90dB以上。中音和高音單元同軸安裝面板中線上，能產(chǎn)生準(zhǔn)確的音像。

　2.5丹麥DALI公司

　　該公司非常重視音箱的測(cè)聽程序，決不單以客觀測(cè)試結(jié)果為最后依據(jù)。公司擁有一個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、有專業(yè)音樂素養(yǎng)的人士組成的測(cè)聽評(píng)審團(tuán)，為DALI的每個(gè)新產(chǎn)品的音質(zhì)作出主觀評(píng)審，以確保DALI產(chǎn)品的特有風(fēng)格。

　　DALI公司音箱最顯著的特點(diǎn)是：前面板盡可能的窄，控制聲擴(kuò)散角度；箱體十分堅(jiān)硬，具有表面吸收層裝置，能有效消除諧振，使聲場(chǎng)穩(wěn)定，立體聲定位感非常準(zhǔn)確。音箱使用的單元均經(jīng)電腦測(cè)試配對(duì)。

　2.6英國音箱的特點(diǎn)

　　TANNOY公司同軸揚(yáng)聲器聞名于世，成功地解決了相位失真難題；KEF公司發(fā)明了“UNI-Q”同軸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高音和低音同軸同點(diǎn)發(fā)聲的理想，使立體聲像準(zhǔn)確；QUAD公司專攻靜電揚(yáng)聲器，一直不遺余力對(duì)它加以改進(jìn)和發(fā)展；Celestion和Rogers公司的小型音箱在2000Hz時(shí)測(cè)試曲線有2dB的凸起，有人認(rèn)為，這微小的差別肯定會(huì)對(duì)音色有影響，但這兩家公司的產(chǎn)品是英國小型箱的代表性產(chǎn)品，這可能就是英國聲的音色的奧妙。

　2.7新型平板揚(yáng)聲器

　　英國verity公司和NCT公司，在1996年先后宣布研制成功了新穎的超薄平板揚(yáng)聲器，這的確是揚(yáng)聲器制作技術(shù)的重大突破。

　　這類平板揚(yáng)聲器，其厚度最薄的為3mm，最厚的不超過25mm，有效輻射面積大小可隨設(shè)計(jì)而定，從25cm2到100m2。Verity公司的NXT的揚(yáng)聲器采用的是電磁式驅(qū)動(dòng)器，而NCT公司采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。振動(dòng)板采用碳纖維和紙質(zhì)材料，揚(yáng)聲器重量非常輕。揚(yáng)聲器的頻響范圍很寬，指各性角度大，音質(zhì)不錯(cuò)，此平板揚(yáng)聲器不需要箱體，可以像一張畫掛在墻上或裝在天花板中。專家預(yù)測(cè)：此類超薄型平板揚(yáng)聲器應(yīng)用前景看好，將成為21世紀(jì)新一代揚(yáng)聲器。