你有沒有思考過揚(yáng)聲器是怎么工作的？我在小時(shí)候就開始思考這個(gè)問題，但是當(dāng)我看了披頭士樂隊(duì)的演出后我的注意力就被電吉他的工作原理給吸引了。這兩個(gè)問題其實(shí)有著相似的答案。
在我沒有見到電吉他實(shí)物前，我認(rèn)為它是需要接墻上的交流電才能工作的。所以在多年后當(dāng)我了解到它不但不用插電，甚至是因?yàn)橥ㄟ^發(fā)電來工作時(shí)我整個(gè)人都被震驚了。那它又是如何發(fā)出又大又奇怪的聲音的呢？（相較于看披頭士前我唯一見過的古典吉他）這就是功放和揚(yáng)聲器的作用了。它們都屬于同一個(gè)“生態(tài)系統(tǒng)”。
讓我們改變一下敘述順序，從結(jié)論來說起。這很簡(jiǎn)單：要產(chǎn)生或聽到聲音，你首先需要震動(dòng)空氣。為什么？因?yàn)槁曇羰且苿?dòng)的空氣分子與我們的耳膜相互作用時(shí)在我們的大腦中產(chǎn)生的感知。是的，這也意味著，如果移動(dòng)的空氣分子周圍沒有耳朵的話也就沒有聲音了。在你聽到之前，“聲音”是不存在的。聲音其實(shí)是一種感官知覺。而感知是需要認(rèn)知加工的，我們的大腦就是這樣的加工廠，它會(huì)帶來聲音和音樂里的主觀信息和情感，但這不是這篇文章要討論的。
讓空氣運(yùn)動(dòng)指的是在環(huán)境中讓空氣從靜止（或幾乎靜止）的狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。那要如何做呢？舉幾個(gè)大自然中的例子，大氣的溫度變化形成了風(fēng)并會(huì)直接接觸我們的耳膜，或者打到其他會(huì)阻礙大氣流動(dòng)的物體，因此產(chǎn)生了風(fēng)聲。還比如月球的引力拉扯形成的海洋潮汐現(xiàn)象是因?yàn)橐Φ哪芰恳苿?dòng)了海水，海水的移動(dòng)又造成了空氣的流動(dòng)才使我們聽到了海浪的聲音。這樣解釋是不是比較好理解了。
對(duì)于大多數(shù)的揚(yáng)聲器而言，空氣分子的運(yùn)動(dòng)來自于一個(gè)產(chǎn)生振動(dòng)的隔面，這個(gè)東西在低頻揚(yáng)聲器中我們稱之為“盆”，而在壓縮單元中稱之為“音膜”。那么又是什么讓音膜產(chǎn)生振動(dòng)的呢？
揚(yáng)聲器其實(shí)是一種將能量從A形式轉(zhuǎn)換到B形式的轉(zhuǎn)換器。最常見的揚(yáng)聲器是基于一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的線圈。它的物理原理是將一個(gè)導(dǎo)體放置在一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)并對(duì)導(dǎo)體通上電壓，從而讓這個(gè)導(dǎo)體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。對(duì)于揚(yáng)聲器而言，這個(gè)導(dǎo)體就是線圈，然后將線圈與音膜固定在一起并放置在磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)通上電壓后，線圈便會(huì)帶動(dòng)音膜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而使音膜推動(dòng)其前面的空氣進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。很簡(jiǎn)便吧？
電吉他上的拾音器就是一個(gè)以相反方式工作的轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部的一個(gè)處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體在運(yùn)動(dòng)中會(huì)對(duì)其內(nèi)部的線圈產(chǎn)生電壓。具體來說，在電吉他的拾音器中，被撥動(dòng)的琴弦會(huì)打斷磁場(chǎng)然后在圍繞磁鐵的線圈中產(chǎn)生小量的電壓。隨后這點(diǎn)小電壓會(huì)傳輸?shù)焦Ψ胖校缓蠊Ψ艜?huì)將其放大為大的電壓量來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器再推動(dòng)空氣，最后產(chǎn)生聲音。直到現(xiàn)在我還是很喜歡這個(gè)從撥動(dòng)琴弦到聽到聲音的整個(gè)循環(huán)過程。
回到揚(yáng)聲器本身。音膜前后運(yùn)動(dòng)的速度完全取決于作用在其線圈的電壓頻率。不過這只能解釋單頻音調(diào)的產(chǎn)生。一個(gè)揚(yáng)聲器又是如何能夠發(fā)出電吉他產(chǎn)生的所有奇怪聲音，或者整個(gè)管弦樂隊(duì)的聲音呢？
雖然我們?nèi)庋劭吹綋P(yáng)聲器做的是單一方向的前后運(yùn)動(dòng)，但音膜的表面其實(shí)是同時(shí)隨著上千個(gè)頻率而舞動(dòng)的。音膜的這些小運(yùn)動(dòng)與伴隨的聲波的相互作用（相互抵消和結(jié)合）組成了我們所聽到的多種頻率和音調(diào)，比如整個(gè)交響樂團(tuán)同時(shí)在演奏的聲音，或者吉米·亨德里克斯吉他獨(dú)奏的聲音。令人驚訝的是，你實(shí)際上可以在揚(yáng)聲器實(shí)驗(yàn)室里用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器和一盞閃光燈來觀察到這個(gè)過程。當(dāng)揚(yáng)聲器音膜的運(yùn)動(dòng)表面看起來像一場(chǎng)有組織的騷亂時(shí)，其圖形其實(shí)是對(duì)稱并且有序的，而且這個(gè)現(xiàn)象已經(jīng)被研究了超過200年之久。
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