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美妙的声音是摆出来的:谈音箱的摆放

 音频应用 2020-03-02

扬声器系统重放过程中,出现馈入扬声器系统的电信号中没有的频率成分称为失真,它包括谐波失真,互调失真等,这些失真统称为非线性失真。

    非线性失真是由于扬声器单元造成的,构成扬声器单元的材料品质,装配工艺、单元设计的合理性等因素都会引起非线性失真。

    扬声器系统的重放最重要的一点就是平衡与否,倘若听感上不平衡,也就说明重放的声音中各频段声压比例与馈入扬声器系统电信号中各频段电平高低不成比例,这其实也是一种失真,造成这种失真是由分频器、箱体、倒相管、单元分布设计不合理所造成的。 

    从学校教材到与扬声器系统或单元的论文一般只把非线性失真称为失真,将重放的不平衡也称为"失真"是笔者的理解,不知读者朋友能否同意我这种观点。

一、谐波失真

    放大器输入扬声器某一个频率的正弦波信号,扬声器系统输出的声音信号中除了原输入信号之外,同时又输出原信号中没有的二次、三次谐波声音信号,这种现象称之为谐波失真。

    例如放大器输给扬声器系统的原信号是440Hz,但扬声器系统输出的声音信号除了440HZ的基波外,还有880 HZ(二次)、1320 HZ(三次)的声音信号,这就是谐波失真。

    谐波失真常用百分之多少来进行定量,如果超过5%就有听觉上的感受。谐波失真的大小就是所谓的谐波系数K,数学表达式为: 式中P1为基波声压的均方根植,P2为二次谐波声压的均方根值,Pn为n次谐波声压的均方根值。

    所有的扬声器系统都存在谐波失真,只不过是不同的扬声器系统谐波声压与基波声压的压差不同而己,压差越大的当然就越好。

扬声器系统的谐波失真主要由三个方面所造成:

1、磁气隙中沿轴向的磁感应密度不均匀,造成磁场推动音圈的力与电信号变化不成比例。

2、低音扬声器单元在大振幅时,支撑系统的折环(悬边)和定心支片(弹波)的工作已出现非线性状况。

3、中高频段时、扬声器单元的音圈受下导磁板极芯(铁芯)的影响,输入一个不失真的信号会输出一个包含谐波失真的信号。

二、互调失真

    扬声器系统中的每一个单元都要负担一个很宽的频段区域重放,而不是一个频点,既有大振幅的低频信号,也有小振幅的中高频信号,扬声器单元重放的声音信号中除了应有的低频信号基波FL和中高频基波FH之外,不但有二、三次谐波,还有FH±nFL的新的频率成份(n=1,2,3……。),这种失真称之为互调失真。

    磁场对音圈驱动的力满足关系式F=BLI(式中F为驱动力,B为磁场强度,L为磁场中的音圈线长),磁气隙内的磁场强度B是均匀的,但气隙之外是非均匀区域,由于磁场强度B沿轴向为不均匀,音圈在运动时将造成机电转换系数(即BL值)的变化。低频信号的大振幅周期地改变机电转换系数,此周期远大于高频信号周期,使得高频信号的振幅受到低频信号的调制,从而出现互调失真。

三、分谐波失真

    理想的扬声器单元纸盆应该是刚性的,保持活塞状运动,但实际上受材料本身和重量要轻的制约,这种刚性是有限的。在低频段的重放时,音圈受到较大的电动力推动,在纵向力的作用下纸盆的母线会产生弯曲变形,也就是常说的一种分割振动,使得纸盆局部的声波幅射与理想的幅射不一致而造成失真,这种失真叫做分谐波失真。

四、瞬态失真

    阶跃特性和延迟就是指瞬态,所谓瞬态失真是指扬声器单元的振动系统跟不上快速变化的电信号,当出现电信号时振动系统的响应慢了一些,当电信号终止时,振动系统不能立刻静止下来,在这种状态下扬声器系统不能准确重放急促变化的音乐。

五、其它失真

    分频电路设计不合理也能造成失真,例如吸峰回路的Q值,高低音单元双功率区的调制,相位等,待下期分解。

    笔者认为不平衡也是一种失真,已在前几期中谈过一些,这里不再赘述。

    漫谈扬声器系统中的失真

http://www./thread-41612-1-1.html

(出处: 中国HIFI音响网)

   在HI-FI领域,对一套音响系统的声音进行校正的一个重要手段就是音箱的摆位。为了达到理想的声学环境,一些狂热富足的发烧友甚至为自己的器材度身定做了专门的听音室,当然,这都是非同寻常的举动,对于我等DIYer来说全无此必要。但是随着现代PC对多媒体处理能力的逐渐提高,各种高档多媒体音箱也逐渐进入了越来越多的家庭,但是你花费上百元乃至上千元购置的音响系统是否发出它应有的声音了呢?自古军事皆讲排兵布阵,音响亦同。一套与现实声学环境结合紧密的摆位会使你音响音质的提高受益匪浅。 

    对于一套多声道音响来说至关重要的就是低频能否完美的表达出来。而在多媒体多声道音响中负责低频重现的就是那个硕大的低音炮。但是现在大多数人对低音炮的摆位却有一个错误的观点,即低频没有指向性,所以低音炮可以随意放置,这一点甚至得到了大多数文章的认同。在我们探讨低音炮的摆位之前我们首先来了解声学中的一个名词-驻波。熟悉传统音响的人都会了解这个名词。我们所居住的房屋绝大多数为前后、左右、天地之间完全平行的设计,在这种房间中存在着一个与房间长边尺寸相对应的房间最低共振频率。如果高于这个频率则会产生一连串驻波共振。驻波我们看不见摸不着,但是我们可以听到。以雨果发烧碟(一)为例,从63Hz到100HZ如果稍有下降,都应能清楚的辨别。但是如果你的音箱摆位恰好存在驻波干扰,则该段与下段之间的间隔将变的模糊不清,由此我们也可以看出驻波会严重影响低频效果。所以,低音炮的摆放并能没有想象中的那样随便。那么我们该如何进行驻波的测量呢?科学的手段是在软件的配合下,将低音炮放置墙角(这里的墙角我们所指为房间中三面互相垂直的墙面交界点),然后用麦克风先后在低音炮振膜前,房间中点,对面墙上中点测量频率响应,并计算出波腹(最大声压点)和波谷(零声压点)。由于这种方法过于繁琐复杂,我们就不再赘述,如果有兴趣的话可以参考室内声学书籍自行测量。一般而言,为了避开驻波影响,我们会将低音炮放置在墙角处,因为一般认为这样会激发起房间中所有的共振,但应与墙角保持一定的距离。因为按照音箱摆放的一般规律,音箱靠近墙壁会加强低音。但是如果完全接触墙壁的话,虽然就驻波方面来说会是一个很好的选择,却是往往会使音箱的低频与中高频失衡。按照低音炮和墙角的距离不等,低频辐射也会增强3-18db不等,这是因为低频能量会撞向墙壁后再反射回来得缘故。而中间留出的空隙则正好可以用来调整低频与中高频之间的平衡。

    在处理好低频之后,我们再来看一下环绕音箱的摆位。为了保证环绕音效的完美再现,杜比实验室推荐了一套环绕音箱的摆放方法,由于我们不可能严格按照声学摆位法来摆位,因此我们只好取一个折中的办法。前置音箱一般采用近场聆听法摆放,即音箱、听者之间保持等腰三角形。但是音箱最好偏中摆放并与聆听者保持一定距离(最好两米左右或以上)。而后置音箱一般放置在180厘米高的墙上,以聆听者回头30度角的地方,并根据需要调整喇叭向下及左右的高度。中置环绕音箱与两个前置音箱平行,高度最好是等高。

    除了低音炮,对于摆放要求最高的恐怕就数2.0音箱了,而这也是让发烧友们最为头疼却又最为津津乐道的摆位了。由于多媒体书架箱属于近场监听系统,故一般不再考虑让人头疼的波腹波谷问题,但是音箱摆放的一般规律我们还是要遵守的。墙壁,还是墙壁。音箱与墙壁的关系处理得当可令频率自然延伸。一般来说,只要音箱离后墙越远,音箱所营造出来的声场就越深,而越接近则愈浅。同样,当一对书架箱之间保持一定的距离时则会使声场开阔。人是听音的主体,所有音箱的摆位都是围绕着人来进行的。一般为了满足立体声,效果音箱和聆听者之间的位置要满足于近似等边三角形,而这也就是俗称的近音场听法。使用这个方法进行听音时,音箱一般距后墙一公尺以上,距侧墙半公尺以上,这样就保证了音场的开阔和深度。音箱同时偏中摆放45度或更多以增加声音的结像力,由于高音的指向力强,我们应该让高音单元尽可能的和双耳保持在同一水平线上。为了避免与桌面的谐振,我们最好为音箱底部增加垫脚。如果音箱在增加垫脚的情况下仍不能避免与桌面谐振,那就要考虑使用脚架了。这种摆位方法的优点就是可大可小,灵活的适应了空间环境。而另外有一类音箱从设计上就要求使用者靠墙摆放。这是由于这类音箱需要利用墙壁的反射来增加低频量感,在使用这类音箱的时候我们侧应该将其与后墙做适当的靠近。

    在做完了上面一系列理想的摆位设计之后,我们还是要回到现实中来。站在你房间的中间拍下手,怎么样,是不是有回声。回声也会和驻波一样扰乱各个频段之间的衔接,所以如果你不想让您之前所作的努力付诸东流的话就应该充分利用家具、天花板等材料来合理的消除回声。但是一定要记住,适当的混响对于一款Hi-Fi音箱系统而言是不可或缺的。声音是肉,混响是汁,只有充分润泽才能有滋有味。最后就打扫一下你的电脑桌吧,过多的杂物会增大反射,也会影响你聆听的心情,因为听音乐要的就是心旷神怡。 

美妙的声音是摆出来的:谈音箱的摆放

http://www./thread-41744-1-1.html

(出处: 中国HIFI音响网)

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