1、現代高保真揚聲器的基本要求
對現代揚聲器音箱的根本要求就是重放自然準確的聲音,包括:大動態的高聲壓級輸出,寬廣平滑的重放頻率范圍,諧波失真、振幅互調失真及頻率互調失真小,指向性寬廣合理。
2、為什么目前還沒有單振膜全頻帶揚聲器能夠滿足上述全部要求?
很簡單的道理,如果想要重放好的低頻,理論上每秒交換的空氣體積要大,也就是體積速度m3/s要高,這需要非常大的有效輻射面積或者沖程,但是滿足這個要求的振動系統的振動質量非常大,從而令這類揚聲器構成了一個低通截止頻率非常低的聲學帶通濾波器系統,無法重放高頻域。再如,如果要重放高頻,需要一個振動質量極低的振動系統,它和磁路驅動系統構成了完整的高通聲學濾波器,但是它無法重放低頻。目前還沒有一款跨越整個可聽頻帶、音質卓越的全頻帶揚聲器,市面上號稱的全頻帶揚聲器通常是寬頻帶中音揚聲器,所以多路分頻揚聲器系統就成為了必然。
多路分頻揚聲器系統就是將可聽頻帶分為兩段、三段甚至更多段,分別使用專門為各頻段設計的低、中、高揚聲器,并將它們組合在一起,這種音箱稱為多路分頻揚聲器系統。
多路分頻揚聲器系統能夠容易滿足高保真揚聲器系統的要求,并且還有下例優點:
1.將音頻輸入信號多路分頻時,互調失真小,容易減輕聲場中的調制失真。
2.通過分頻網絡對系統頻率/相位特性進行精確調節。
但它也有如下缺點:
1.各頻段用揚聲器組合在一起,使頻率響應、阻抗特性的調整復雜了。
2.組成元器件多,價格高。
3、多路分頻揚聲器系統的構成
首先,頻段的劃分要考慮的因素非常多,為了使揚聲器系統的聲功率響應平直,不僅軸線上的輸出聲壓頻率特性應平直,還必須使指向性均勻。此外,同時重放重疊的低頻與高聲頻信號時,將產生頻率互調失真(FIM)。振模的速度越大,以及重放兩個信號的頻率比越大時,這種失真也越大。為了減小FIM失真,應在相當窄的頻段內使用揚聲器,即增加分頻段數并使頻段寬度比相等;這其實也是三分頻優于兩分頻的原因之一,這和兩分頻聲音優于單路揚聲器的結果一樣。
因為可聽頻帶20Hz-20kHz約有十個倍頻程,則至少需要劃分為2-4個頻段。 而揚聲器振動面積的大小和結構就限定了最佳使用頻段,因此就需要振動面積大小不同的至少2-4個揚聲器用于覆蓋整個可聽頻帶。
4、多路分頻揚聲器系統各頻段揚聲器的組合
由于每只揚聲器單元都有不同的音色,因此在組成多路分頻揚聲器系統時,最重要需要考慮的問題是使各揚聲器彼此的特點要融和、音色統一、聲音彼此諧和。此外還需考慮系統指向性的連續性、失真成分的平衡(奇次/偶次諧波失真比率),瞬態特性的一致。
5、通過多路分頻將揚聲器組合在一起的分頻網絡
多路分頻揚聲器系統中各個頻段的揚聲器能夠良好工作的頻段是由分頻網絡分配、組合起來的。所以分頻網絡的作用極大,對聲壓頻率特性、相位特性和阻抗特性等的最后細微調整都是在分頻網絡中進行的。分頻網絡基本由高/低通濾波器組成。分頻網絡所使用的元件對音質影響很大,這是由于電感線圈或電容會產生損耗和失真。高保真揚聲器所用的網絡元件必須仔細選擇。例如:分頻網絡用電容損耗要低、耐壓及電流容量要充分大、電容量、損耗及電附著特性等電性能須穩定、無感、誤差小,而分頻網絡用的電感線圈直流電阻必須小。
所以多路分頻揚聲器系統是目前高保真音響系統的基本配置,三分頻比兩分頻增加一路,如果設計得當,將意味著更佳的重放頻帶、失真度和動態范圍。
小型書架式音箱因為受制于體積的限制通常都采用兩路分頻揚聲器系統,HiVi惠威是世界上為數不多的成功地將三分頻揚聲器系統引入到書架式音箱設計中的音響企業,這也是HiVi惠威M3A有源無線Wi-Fi書架式音箱設計理念之一:追求更大的聲動態、更低的失真和更平滑寬廣的頻率響應。
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