揚聲器單元品質特性詳細介紹
發布時間:2010-05-26
中心議題:
我wo們men麵mian前qian是shi漫man漫man長chang路lu,但dan也ye應ying充chong滿man信xin心xin。此ci時shi此ci刻ke在zai材cai料liao科ke學xue領ling域yu正zheng在zai發fa生sheng重zhong大da進jin展zhan,過guo去qu十shi年nian內nei已yi經jing出chu現xian了le很hen多duo成cheng果guo。我wo確que信xin將jiang在zai兩liang三san年nian後hou又you會hui取qu得de新xin的de突tu破po。
我們受益於計算機模擬力學行為研究的重大進步,以及航空、汽車和運動-休閑工業為采用輕質量的高性能材料替代昂貴而沉重的傳統材料所進行的大量研究。我們現在已經有了KEVLAR、碳纖維複合材料和鋁振膜,不遠的未來還會擁有人造金剛石、超低密度矽玻璃、新型金屬單晶體和碳單晶體以及新的複合材料。
為什麼揚聲器單元有它們各自不同的聲音?
設計者麵臨的最大挑戰就是如何既保證運動的均勻性,又消除在中高頻的共振。這是在各種揚聲器係統中都不得不作出的妥協(無質量揚聲器除外)。其他問題還有空腔共振和磁場的非線性。
均勻運動
剛性意味著來自音圈的加速度被精確地轉化為在錐盆或球頂整個表麵的加速度;這樣就可以獲得平直的頻率響應,迅速的脈衝上升,低的互調失真以及聲音的透明感。
發燒友通常把這種類型的聲音描述為“速度快”,這一點令那些以客觀測量為本的工程師們感到驚諤,“中低音單元怎麼可能快?因為分頻器限製了脈衝上升時間,相當於高音單元的1/5甚至1/10,這正如外交官常說的一句辭令“全麵而坦誠地交換觀點”,或者說相互交換誤會。
可以說雙方都是對的,也都是錯的。他們實際上談論的內容不同。發燒友所聽到的是均勻的錐盆運動;這個現象在測試中表現在:沒有互調失真,頻率響應平坦,幹淨利落的脈衝響應。
taihaole,namehebubazhuipenhuoqiudingdegangdujinkenengdizuodayixie?xiangqingtongzhezhongjinshuzenmeyang。tadeqiangdubucuo,youjihunengjiagongchengrenhexingzhuang。zhongjiushiyongqingtongzhizaode。danwentizaiyuxiezhen,tamendehuishengchangdajiwanzhou。
答案有兩點,第一,金屬剛度大;第di二er,鍾zhong釋shi放fang機ji械xie能neng的de唯wei一yi途tu徑jing是shi經jing過guo空kong氣qi,由you於yu空kong氣qi與yu青qing銅tong的de密mi度du相xiang差cha懸xuan殊shu,導dao致zhi耦ou合he不bu佳jia,空kong氣qi負fu載zai阻zu尼ni微wei小xiao,因yin此ci必bi然ran需xu要yao很hen長chang的de時shi間jian。所suo以yi我wo們men期qi望wang著zhe揚yang聲sheng器qi單dan元yuan的de另ling一yi個ge性xing能neng:
自阻尼
我們也希望音圈能及時地製止振膜,不讓它們發出自身的音調。不幸的是,大多數剛性材料(例如金屬)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)自(zi)阻(zu)尼(ni),導(dao)致(zhi)其(qi)長(chang)時(shi)間(jian)振(zhen)動(dong)。控(kong)製(zhi)此(ci)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)個(ge)辦(ban)法(fa)是(shi)把(ba)沉(chen)重(zhong)的(de)橡(xiang)膠(jiao)折(zhe)環(huan)伸(shen)展(zhan)到(dao)錐(zhui)盆(pen)下(xia)麵(mian),並(bing)十(shi)分(fen)注(zhu)意(yi)定(ding)心(xin)支(zhi)片(pian)與(yu)折(zhe)環(huan)材(cai)料(liao)的(de)阻(zu)尼(ni)行(xing)為(wei)。
然而現在的情況是,即使最好的KEVLAR,碳纖維或鋁振膜也至少在工作區的上段出現一個高Q值峰,必須用分頻器或濾波器加以校正。糟糕的是,這個峰一般落在3~5kHz之間,這恰恰是人耳對音染最敏感的頻率。
zizunikeyixiaochuranse,bingqiehuodefangsongde,zirande,buyipilaodeshengyintedian。xuduofashaoyoushenzhiyixiepinglunyuanduiyudanyuancailiaoxiezhendetebieshengyinquanranbuzhi,queguijiuyufangdaqihuofangjiandeminganxing。
有些雜誌推薦的2路揚聲器采用7"KEVLAR和金屬球頂高音。從技術角度看,該揚聲器在單元各自的工作區內均勻運動,但實際上要消除KEVLAR3~5kHz分割振動區域的能量,對分頻器而言是勉為其難。
有關此類型2路lu揚yang聲sheng器qi的de評ping論lun文wen章zhang以yi大da量liang篇pian幅fu介jie紹shao,通tong過guo反fan複fu試shi驗yan去qu選xuan擇ze一yi種zhong能neng夠gou完wan全quan發fa揮hui該gai揚yang聲sheng器qi質zhi素su的de放fang大da器qi。事shi實shi上shang,音yin響xiang評ping論lun員yuan被bei迫po去qu選xuan擇ze一yi種zhong恰qia好hao在zaiKEVLAR單dan元yuan發fa生sheng分fen割ge振zhen動dong的de頻pin率lv段duan上shang失shi真zhen極ji低di的de放fang大da器qi。因yin為wei大da多duo數shu發fa燒shao友you和he評ping論lun員yuan對dui於yu揚yang聲sheng器qi單dan元yuan的de直zhi接jie聲sheng音yin非fei常chang不bu熟shu悉xi,他ta們men不bu能neng評ping價jia究jiu竟jing有you多duo少shao“KEVLAR聲”或“鋁膜聲”被保留在最後設計的係統中。
還有一個問題困擾著所有的2路KEVLAR,金屬和碳纖維揚聲器。在目前的技術工藝水平下,6.5"或7"單元不得不播放到其工作範圍的邊緣,以便在失真不太大的頻率上與高音單元接合。
如果你降低分頻點,高音單元互調失真將激增,導致在中等以及大音量下聽音時高頻劣化。如果你提升分頻點,又出現KEVLAR的分割振動,導致在較低音量時聲音前衝,大聲壓時則完全發破了。
[page]
這樣使得設計者麵臨困難的選擇:或者在整個高音區粗聲;或者典型的KEVLAR前衝性,並有可能給揚聲器係統帶來狂野的聲音。現在最好的辦法是利用4階(24dB/Oct)分頻器來糾正KEVLAR的諧振。
順便指出,我是很喜歡KEVLAR和碳纖維單元的。但是它們都很難對付,必須采用聲學和電學的手段控製住它們強烈的諧振。
如ru前qian所suo述shu,剛gang性xing錐zhui盆pen有you一yi些xie優you點dian,但dan阻zu尼ni非fei常chang困kun難nan。另ling一yi個ge途tu徑jing是shi采cai用yong高gao損sun耗hao材cai料liao,傳chuan統tong上shang是shi塑su膠jiao塗tu層ceng紙zhi盆pen,但dan在zai現xian代dai揚yang聲sheng器qi中zhong它ta們men逐zhu漸jian由you聚ju丙bing烯xi所suo取qu代dai。這zhe類lei錐zhui盆pen可ke以yi靠kao自zi身shen阻zu尼ni,來lai自zi音yin圈quan的de脈mai衝chong在zai振zhen膜mo表biao麵mian擴kuo散san時shi逐zhu漸jian地di損sun失shi能neng量liang。因yin而er對dui定ding心xin支zhi片pian和he折zhe環huan的de要yao求qiu也ye不bu是shi很hen嚴yan格ge。
此類材料在測試時頻率響應相當平坦,允許使用簡單的6dB/Oct分頻器。我本人對多數聚丙烯單元興趣不大,它們在中低音量下聲音有些模糊。雖然沒有使用B&Khutiaoshizhenfenxiyi,danwotuicetamenyouyuhenruanerjuyouxiangdangdadehutiaoshizhen。ciwai,yaozhizaoyizhongjuyouwanmeidexianxingjixieshuaijiannenglidecailiaoshijiqikunnande。shijishangzaishuaijianguochengzhongzongshibukebimiandibansuizheshizhen。
我認為所有類似現象也出現在軟球頂高音單元上;錐(zhui)盆(pen)實(shi)際(ji)上(shang)在(zai)整(zheng)個(ge)頻(pin)帶(dai)分(fen)割(ge)振(zhen)動(dong),儀(yi)器(qi)測(ce)不(bu)出(chu)來(lai)是(shi)因(yin)為(wei)有(you)強(qiang)烈(lie)的(de)阻(zu)尼(ni)掩(yan)蓋(gai)著(zhe),但(dan)人(ren)耳(er)卻(que)能(neng)夠(gou)分(fen)辨(bian)出(chu)來(lai)。為(wei)了(le)克(ke)服(fu)這(zhe)種(zhong)主(zhu)觀(guan)效(xiao)應(ying),最(zui)好(hao)的(de)單(dan)元(yuan)(Dynaudio,Scan-Speak,Vifa,Seas,Audax,Morel)都是做成複合材料,在塑料中加入二氧化矽,雲母或金屬粉末,既能顯著提高剛度又能保持聚丙烯柔順的聲音特性。
空腔共振
中zhong低di音yin單dan元yuan的de防fang塵chen帽mao或huo高gao音yin單dan元yuan的de球qiu頂ding盡jin管guan從cong表biao麵mian上shang看kan毫hao無wu害hai處chu,但dan是shi防fang塵chen帽mao與yu磁ci鐵tie極ji塊kuai之zhi間jian的de空kong間jian卻que形xing成cheng一yi個ge小xiao共gong振zhen腔qiang。這zhe方fang麵mian典dian型xing的de例li子zi之zhi一yi就jiu是shi70年代初開發的KEFB110Bextrene中低音單元(被用於BBCLS3/5a)。
這款單元可能是最早的一種商品化高質素中音單元,但它也存在好多問題,例如效率低,功率承受力不足,以1.5kHz為中心寬達一個倍頻程的響應峰(由分頻器糾正),以4.5kHz為中心的3個高Q值峰(BBC設計的3階分頻器隻能將其略加衰減)。音響評論員把這些峰值錯誤地歸因於高音單元,它們具有很強的指向性,理應是由防塵帽共振造成的。
70年代流行的一些高音單元,包括Audax和Peerless1"軟球頂,也在9~16kHz之間具有類似的共振峰,通過在球頂和極塊之間充填氈墊可以部分地阻尼掉。因為軟球頂的內耗要比B110的防塵帽強得多,因此共振也寬得多,而且幅度也隻有1~3dB,但還是存在的,敏感的聽音者會察覺那種令人疲勞的特性。
不難想象,當年大路貨揚聲器中所使用的苯酚塑料,玻璃纖維和硬紙球頂的問題是非常糟糕的。(哎,有誰還記得BICVenturis Cerwin-VegaRectilinear JBLL100 我年輕時曾銷售過這些可怕的產品,等著顧客用它們試聽平克弗洛伊德的“月之暗麵”。)
返回現在,優質的中低音和高音單元以兩種方法來躲避這個難題:北歐廠商Dynaudio,Scan-Speak,Vifa和seas采用開口式極塊組件;法國廠商Audax和Focal采用子彈頭式的極塊擴展,完全取代了防塵帽。
采用開口式極塊在傳輸線中阻尼球頂的背麵波的最著名的產品包括:DynaudioEsotecD-260,EsotecT-330D,Scan-SpeakD2905/9000高音單元。它們在SonusFaber(世霸)的Extrema以及ProAc(貴族)Response3揚聲器上的運用證明這一技術是很成功的。
相反,FocalT120和T120K則在未加阻尼的空腔上使用剛性的玻璃纖維或KEVLAR內凹球頂,其工作範圍的高頻端呈現一係列高Qzhifeng,zheshiyougongzhenqiangyugangxingqiudingdediyicifengezhendongxianghuouheshengchengde。woduiyuzhexiedanyuankaishigongyingshishoudaodepubianchengzangandaokunhuo,wobuxihuantamendeyinse,ceshishujuyemeiyoutebiezhichu。
然而從各個方麵看,新型Focal鈦球頂T120Ti和氧化鈦球頂T120Ti-O2都十分出色,最近我在試聽采用該單元的揚聲器時感覺很好。
磁場的非線性
多數發燒友都知道揚聲器單元是電感性負載,而音圈恰恰是纏繞在鐵磁性極塊上的。但卻沒有多少人了解因此而產生的眾多問題。
假如電感值保持恒定,象空氣芯電感一樣,就不會有問題。隻要用R-C網絡調整分頻器就行了。不幸的是,它是一個鐵芯電感,而且電感值還隨著音圈位置的改變而變化。
變bian化hua的de電dian感gan值zhi引yin起qi嚴yan重zhong的de後hou果guo,因yin為wei電dian感gan值zhi是shi決jue定ding單dan元yuan上shang端duan頻pin率lv落luo降jiang以yi及ji聲sheng延yan遲chi的de一yi個ge重zhong要yao因yin素su。改gai變bian電dian感gan值zhi,頻pin率lv落luo降jiang和he聲sheng延yan遲chi也ye隨sui之zhi變bian動dong。每mei當dang單dan元yuan移yi動dong達da到dao音yin圈quan線xian性xing衝chong程cheng的de相xiang當dang比bi例li時shi就jiu會hui發fa生sheng。以yi優you秀xiu的de8"單元VifaP21W0-12-08為例,線性衝程隻有8mm(+-4mm)。大多數8"單元的線性衝程一般為6mm,中音單元一般為1~3mm.
播放一些超低頻就會讓電感調製的作用顯現出來,即在整個頻譜上產生互調和FM失真。這對於2路及中音分頻較低的3路係統而言是一個大問題。也就是說每當你看見單元的運動時,就已經出現了大量互調和FM失真。這種聲音的聽感是怎樣的?你會發現低頻解析度有損失,但這卻可能被放大器所存在的問題遮蓋(例如輸出變壓器飽和,電源供應不足)。
解決的措施呢?Scan-Speak的SD係統和Dynaudio的DTL係統用銅包敷極塊將音圈感生的渦流短路掉。仔細分析音圈電感參數可以發現這個秘密。
作為全世界最好的8"單元之一的Scan-Speak21W/8555,其電感值為0.1mH,遠低於VifaP21W0-20-08的0.9mH。這兩款單元都很優秀,但如果要同時發出中頻和低頻,Scan-Speak當然能夠給出更加透明的聲音。
電(dian)感(gan)值(zhi)還(hai)有(you)一(yi)層(ceng)含(han)義(yi),單(dan)元(yuan)的(de)高(gao)端(duan)頻(pin)率(lv)落(luo)降(jiang)是(shi)由(you)音(yin)圈(quan)的(de)自(zi)感(gan)和(he)機(ji)械(xie)落(luo)降(jiang)共(gong)同(tong)決(jue)定(ding)的(de)。如(ru)果(guo)你(ni)用(yong)音(yin)圈(quan)電(dian)感(gan)值(zhi)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)阻(zu)來(lai)計(ji)算(suan)落(luo)降(jiang)頻(pin)率(lv),其(qi)值(zhi)在(zai)某(mou)些(xie)單(dan)元(yuan)上(shang)往(wang)往(wang)比(bi)測(ce)得(de)的(de)聲(sheng)學(xue)落(luo)降(jiang)高(gao)很(hen)多(duo)。而(er)其(qi)他(ta)多(duo)種(zhong)單(dan)元(yuan)則(ze)是(shi)計(ji)算(suan)值(zhi)低(di)於(yu)測(ce)量(liang)值(zhi)。原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)音(yin)圈(quan)的(de)自(zi)感(gan)遮(zhe)蓋(gai)了(le)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)的(de)峰(feng)值(zhi)。這(zhe)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)好(hao)現(xian)象(xiang),機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)或(huo)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)任(ren)何(he)改(gai)變(bian)都(dou)將(jiang)強(qiang)烈(lie)地(di)影(ying)響(xiang)到(dao)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)以(yi)及(ji)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)。
順便提一下,同樣的問題也出現在老式動磁唱頭上。毫不奇怪,此類唱頭在透明度上要比高級動圈唱頭差得多。
以下將說明發燒友如何去尋找所喜愛的揚聲器,得出自己的結論,甚至猜測出廠商、評論員和你朋友們的音響喜好。
單元的類型
熟(shu)悉(xi)並(bing)掌(zhang)握(wo)單(dan)元(yuan)的(de)基(ji)本(ben)特(te)性(xing)對(dui)於(yu)聽(ting)音(yin)和(he)對(dui)比(bi)是(shi)頗(po)有(you)幫(bang)助(zhu)的(de),你(ni)可(ke)以(yi)斷(duan)定(ding)它(ta)是(shi)否(fou)屬(shu)於(yu)同(tong)類(lei)單(dan)元(yuan)中(zhong)的(de)好(hao)東(dong)西(xi)。通(tong)過(guo)仔(zai)細(xi)聆(ling)聽(ting)和(he)研(yan)究(jiu)所(suo)有(you)相(xiang)關(guan)的(de)參(can)數(shu),你(ni)能(neng)夠(gou)發(fa)現(xian)設(she)計(ji)師(shi)們(men)在(zai)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)時(shi)做(zuo)得(de)究(jiu)竟(jing)好(hao)不(bu)好(hao)。
1紙盆單元
最早出現在20年代末賴斯和科洛格的專利申請文件中。紙的質素可謂有天壤之別,最差的可以在廉價收音機裏找到,優秀的如Scan-Speak5"中音用於Thiel的音箱,SEAS6.5"中低音用於WilsonWATT。這種古老的材料實際上是一種複合結構,當使用合適的塑料塗層時性能會發生顯著的改變(塗層的選擇是單元生產廠商的商業秘密)。因為紙的特性隨著濕度和時間而發生顯著變化,塗層是不可或缺的,既穩定了材料,又可改善自阻尼。
[page]
優點:
良liang好hao甚shen至zhi於yu優you秀xiu的de自zi阻zu尼ni,優you秀xiu的de解jie析xi力li和he細xi節jie,平ping坦tan的de響xiang應ying,逐zhu漸jian開kai始shi分fen割ge振zhen動dong。比bi較jiao容rong易yi配pei合he低di階jie線xian性xing相xiang位wei分fen頻pin器qi。紙zhi振zhen膜mo的de聲sheng音yin要yao比bi它ta的de測ce量liang數shu據ju所suo預yu示shi的de好hao一yi些xie。
缺點:
剛度不如KEVLAR,碳纖維和金屬膜,因此缺乏靜電式的細節。聲壓級也不如其他材料。
紙(zhi)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)沒(mei)有(you)合(he)成(cheng)物(wu)質(zhi)好(hao),所(suo)以(yi)配(pei)對(dui)不(bu)是(shi)很(hen)精(jing)確(que),這(zhe)就(jiu)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)結(jie)象(xiang)力(li),當(dang)然(ran)還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)生(sheng)產(chan)的(de)精(jing)度(du)和(he)質(zhi)素(su)。即(ji)便(bian)經(jing)過(guo)了(le)塗(tu)層(ceng)處(chu)理(li),隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi),性(xing)能(neng)仍(reng)可(ke)能(neng)改(gai)變(bian)。
優質產品:
Scan-Speak86405"錐盆/球頂中音,線性響應上到13kHz,失真很小,脈衝響應優秀,細節豐富。
SEAS6.5"中低音(用於Wilson的WATT,但可能已經過改良)。
AudaxPR170M06.5"高效率(100dB/m)中音。
據說庫特繆勒生產的紙盆和折環質量最好,被Scan-Speak,SEAS,Vifa等廠商采用。
2BEXTENE錐盆
這是一種由木材紙漿合成的塑料,總是要用塗層阻尼材料來控製其在15kHz的第一次諧振。它最早是由BBC於1967年開發的,作為具有更好的一致性和可預測性的材料來代替紙,以適應監聽用途。在70年代初期得到廣泛使用,當時的典型發燒音箱往往是一隻8"KEF或Audax的BEXTENE中低音配合Audax1"軟球頂高音。
來源於BBC的設計總是利用均衡使BEXTENE單元在中頻段保持平坦,最有名的單元大概就是用於LS3/5a監聽箱KEFB110。
現在BEXTENE已經被BBC首先開發的聚丙烯取代了,聚丙烯單元頻率響應更平坦,不再需要塗層,而且由於質量減輕,效率提高了3~4dB。BEXTENE已經退出曆史舞台。
優點:
良好的結象,解析力比多數紙盆好。
缺點:
效率很低(85dB/m),強烈的染色,在不太大的聲壓突發分割振動。
優質產品:
闕如。
3軟球頂高音
70年代初Peerless1"軟球頂出現後,逐漸開始普及。隨後,Audax1"高音在70年代和80年代初被英美兩國的許多設計師采用。
當80年代中期鈦、鋁球頂和Focal玻璃纖維內凹球頂出現後,這些設計就失寵了,Audax軟球頂單元被擠出發燒級市場。
過去幾年裏,以Dynaudio和Scan-Speak為wei代dai表biao的de軟ruan球qiu頂ding高gao音yin再zai度du回hui潮chao,它ta們men采cai用yong了le新xin的de球qiu頂ding成cheng型xing,新xin的de塗tu敷fu材cai料liao以yi及ji新xin的de設she計ji,其qi表biao現xian堪kan與yu任ren何he金jin屬shu球qiu頂ding媲pi美mei。聲sheng音yin的de解jie析xi力li和he細xi節jie與yu最zui好hao的de金jin屬shu球qiu頂ding不bu相xiang上shang下xia,卻que沒mei有you金jin屬shu球qiu頂ding那na種zhong典dian型xing的de22kHz~27kHz諧振。
優點:
固有的自阻尼和極其平坦的響應,一流的脈衝響應。自然,開放,毫無疲勞感的聲音,聆聽數字錄音時這無疑是最有價值的品質。
缺點:
老式的軟球頂聲音晦暗。功率承受力相當有限,需要18dB/Oct分頻器來減低互調失真。與金屬球頂相比,高頻發散性更差。
除了發散性這一方麵,最新的設計已沒有其他上述缺陷。
優質產品:
DynaudioEsotecD-260,EsotecT-330D,Scan-SpeakD2905/9500。
4軟球頂中音單元
試聽過AR-3,ARLST,ADS,Audax2″,DynaudioD-52軟球頂中音之後,發現它們把揚聲器係統搞得一塌糊塗。測量時很平坦,但聽起來聲音不透明,嚴重染色,令人疲勞。
問題之一是軟球頂中音單元的線性位移很有限(一般為1~2mm),導致帶寬也有限,而且連500Hz分頻都不能很好地配合,隻是在800~3200Hz之間的範圍工作最佳。
第二個問題是它們容易產生側向偏移,因為沒有定心支片來協助折環使之保持線性的前後運動。
第三個問題是絲膜球頂的剛度不足以完成中頻帶的很強的功率轉換任務。
新一代的錐盆-球頂,例如5"的Scan-Speak13M/8636,13M/8640,Dynaudio15W-75zeshiwanquanbutong。zhesanzhongdanyuanshijishangshigaojingmidezhuipen,erfeizhongyinqiuding。tamenyuruanqiudingweiyileisidedifangshidouyouyigedadefangchenmao,zaigaopinshiyekeqidaoqiudingdezuoyong。
它們明顯地具有更大的衝程,更低的失真,寬得多的頻率響應。此類單元能夠獲得真實而透明的聲音。因為它們分別采用KEVLAR、紙以及聚丙烯,以下將詳細介紹。
另一個特例是專業級的ATC3"球頂(帶有短號筒)。它使用了雙重定心支片,顯著降低了互調失真。其表現可謂最佳,但十分昂貴(約300美圓一隻),而且需要手工挑選以便使左右聲道諧振頻率匹配。
優點;
無。也許金屬球頂中音尚有潛力,但它們對分頻器的要求很苛刻。注意:ATC單元以及錐盆-球頂不在此列。
缺點:
失真大,聲音令人疲勞,分頻點高,頻帶和功率承受力都有限。隻有激光全息測量才能發現它們的缺陷。
優質產品:
ATC3"專業係列,與一般軟球頂截然不同,但價格卻大約貴4倍。有人認為Dynaudio的D54是最好的中音。
5聚丙烯單元
1976年BBC開發了這種材料用來替代BEXTRENE。因為它具有很強的自阻尼,設計恰當的聚丙烯單元無須作任何均衡,就可以在工作區獲得平坦的響應。此外,其效率一般達到88~91dB,也是一大進步。
聚丙烯已經成為世界通用的材料,因為在組裝揚聲器時它對手工處理的要求最低----唯一的困難是要找到合適的黏合劑,這個問題在80年代初就解決了。
現在,從廉價的組合音響到一流的ProAcResponse3和HalesSystem2簽名版的各種揚聲器都使用聚丙烯單元。此類單元的最終品質主要取決於錐盆的形狀以及聚丙烯配方中的添加材料。
優點:
如(ru)果(guo)設(she)計(ji)正(zheng)確(que),可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)平(ping)坦(tan)的(de)響(xiang)應(ying),很(hen)低(di)的(de)聲(sheng)染(ran)色(se),良(liang)好(hao)的(de)脈(mai)衝(chong)響(xiang)應(ying),分(fen)頻(pin)器(qi)可(ke)以(yi)很(hen)簡(jian)單(dan),效(xiao)率(lv)高(gao),分(fen)割(ge)振(zhen)動(dong)出(chu)現(xian)緩(huan)慢(man)。優(you)質(zhi)產(chan)品(pin)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)與(yu)最(zui)好(hao)的(de)紙(zhi)盆(pen)相(xiang)當(dang)的(de)透(tou)明(ming)度(du)。
缺點:
haidabudaoyougangxingzhuipendanyuanhejingdiandanyuansuoshedingdetoumingdubiaozhun。youyujiexilidechayi,xuduojubingxizhongdiyinbunengyuliuxingdejinshuqiudinggaoyinhenhaodipipei。bushihezuo10英寸或更大的低音單元,這方麵碳纖維應當會更勝任。
優質產品:
Scan-Speak18W/85437″中低音(用於ProAcResponse3),可能是全世界最好的聚丙烯單元。
Dynaudio17W-75EXT7″中低音(用於HalesSystem2簽名版)。
VifaP13WH-00-085.5"單元是另一個優勝者,特別適合做中音或mini監聽箱用。它極其平坦的中頻與平滑的2階落降是獨一無二的。
[page]
6金屬球頂高音
80年代中期德國在冶金技術上的進展(ELAC和MB公司)使shi得de薄bo型xing鈦tai,鋁lv球qiu頂ding誕dan生sheng,現xian在zai德de國guo,挪nuo威wei和he法fa國guo有you多duo家jia廠chang商shang可ke以yi供gong應ying此ci類lei單dan元yuan。它ta們men的de聲sheng音yin可ke以yi做zuo到dao非fei常chang透tou明ming,假jia如ru設she計ji得de當dang其qi表biao現xian與yu靜jing電dian式shi揚yang聲sheng器qi不bu相xiang上shang下xia。
其(qi)缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)欠(qian)缺(que)自(zi)阻(zu)尼(ni),但(dan)鋁(lv)膜(mo)在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)頻(pin)段(duan)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)比(bi)鈦(tai)膜(mo)略(lve)勝(sheng)一(yi)籌(chou)。在(zai)現(xian)階(jie)段(duan),所(suo)有(you)的(de)金(jin)屬(shu)球(qiu)頂(ding)高(gao)音(yin)單(dan)元(yuan)都(dou)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)段(duan)峰(feng)值(zhi),其(qi)幅(fu)度(du)從(cong)3dB(優秀的)到12dB(一般的)不等。
然而這些峰值的影響似乎並不大,因為“足智多謀”的SONY/PHILIPS早已在CD紅皮書標準中就確保了CD唱片絕不會包含任何20kHz以上的音樂信息。也許當以HI-FI為理念的超級CD實現商品化之時,我們才能獲得頻率上限至少到32kHz,解析力真正達到20~24比特的錄音。
優點:
均勻的活塞運動,設計恰當就可以產生極高解析力的透明的聲音。發散性非常好,因為金屬球頂的曲率半徑比軟球頂的大。
缺點:
可能由於超高頻的峰值與可聞頻帶內的聲音的交互調製而產生“金屬”的染色。一些早期產品功率承受力有限。當強烈過載時,在整個頻帶上出現明顯的分割振動失真。
優質產品:
VifaD25AG-35-061″鋁球頂,采用開口式極塊,功率承受力很強,即使拿掉相位器,超高頻的峰值也隻有3dB。Focal的新型T122Ti-O2也是非常出色的。
7剛性單元
鋁質錐盆。第一批用於HI-FI揚聲器的剛性單元是JordanWatts4"鋁質錐盆,它們是手工生產的,價格高,效率低,無法普及,在美國市場上幾乎看不到。現在一些英國揚聲器采用5"和7"鋁盆中低音單元,其靈敏度很低,還要分頻器加以濾波修正。
泡沫盆。另一類以KEFB139為代表的泡沫低音單元,但其效率和功率承受力都很低,中頻有嚴重的高Q諧振。B139在1100Hz的峰值有12dB。它們在70年代的3路和4路傳輸線揚聲器中被普遍采用。
碳纖維。接下來一代是日本人開發的碳纖維,最早出現的是專業錄音室監聽箱12"TAD,效率很高,價格很貴(1980年時一隻約300美圓)。現在,碳纖維的價格已經降低,Vifa和Audax都有很不錯的此類產品。當然日本的產量大得多。
碳纖維單元具有真正的活塞運動,低頻和中低頻的響應十分出眾,但在頻率上端的分割振動很討厭,必須由複雜的分頻器加以修正。
盡管我不喜歡需要複雜濾波器的單元,但得承認,Vifa8"和10"碳纖維單元是唯一能使我確實感受到低頻的直接輻射器。
KEVLAR。KEVLAR單元於80年代中期出現在法國Focal和德國Eton的產品線上,Eton的單元由於在兩層KEVLAR中間加入了高損耗蜂巢結構而具有優良的阻尼特性。Eton和更新的Scan-SpeakKEVLAR單元分享著世界最傑出高技術揚聲器單元的美名。
在新型Scan-SpeakKEVLAR單元上可以發現一個獨特而且是我們所渴望的特性,即平滑的落降。其他所有KEVLAR單元都會發生混亂的分割振動,Scan-Speak是唯一得到良好控製的,因此在平順性和透明度方麵獲得明顯的改善。
複合盆。Audax憑借一種特別的複合材料技術HD-A重新進入High-End市場。這是在丙烯酸膠體內按一定比例混合粒狀碳纖維和KEVLAR纖維製成。工廠的測試結果顯示,它結合了良好的活塞運動與最低的高頻峰值,以及平滑的高頻落降。
最近,俄國科學家實現了低成本的金剛石氣相塗層,可用於計算機磁盤上。希望Scan-Speak和其他廠商能迅速采用這一技術。
剛性單元總體的優缺點
優點:zuijiadetoumingdu,jiexiangliheshengchangzaixianli,jingxinshejidehuakeyidadaoshenhuochaoyuejingdianshiyangshengqideshuizhun。xiaolvgao,shengyajida,hutiaoshizhendi。zheyileidanyuanbeixuduoshejishishiweishizuixianjinde,erqiesuizhecailiaojishudejinzhan,kenenghuiyoukuaisudejinbu。
缺點:老lao的de設she計ji在zai工gong作zuo頻pin帶dai的de上shang端duan存cun在zai嚴yan重zhong的de峰feng值zhi,而er幾ji乎hu所suo有you單dan元yuan都dou在zai高gao頻pin峰feng值zhi以yi上shang出chu現xian不bu可ke控kong的de分fen割ge振zhen動dong區qu。這zhe將jiang導dao致zhi長chang時shi間jian聆ling聽ting的de疲pi勞lao以yi及ji聲sheng場chang透tou視shi的de壓ya縮suo感gan。
因為KEVLAR和碳纖維的高頻峰值無法用普通的低通濾波器改正,采用這些單元的揚聲器必須正確地設計合適的分頻器。
雖然它們可以有很大的聲壓級,但往往在突然之間發生分割振動,與放大器的削波十分類似。有些KEVLAR和碳纖維單元需要很長的“煲機”時間(100小時以上),以便使錐盆中的纖維軟化;這是一個缺點,說明材料的力學性能不穩定。
優質產品:Scan-Speak13M/86365"中音,18W/85447"中低音,21W/85548"低音。KEVLAR單元中隻有它們在高頻峰值以上表現為良好的落降區。這些單元處於剛性單元技術的頂尖位置。
AudaxHD-A係列的HM130Z05.25"中音,HM170G46.5"中低音,HM210Z08"低音都不錯。
德國Eton也值得密切關注,該廠家一直致力於在保持錐盆的剛度的同時,改進自阻尼特性的工藝研究。
評估單元的方法
我選擇揚聲器的方法似乎有些原始,我把單元放在IEC障板上進行試聽。不用分頻器,也不用箱體。聽粉紅噪聲來評估在正弦波和FFTpubutuceliangzhongchuxiandefengzhiqiyanzhongchengduruhe,tingyinlelaiganshoudanyuandeqianzaidefenxiliyouduoshao。zhedequexuyaonideerduoxunlianyousu,zhegetingyinguochengkeyishinirenshidaofenpinqixuyaoduomefuza。
然後,我會仔細地分析MLSSA電腦測試係統的結果(使用相同的IEC障板),考察以下內容:脈衝響應;相對於頻率響應的群延遲;累積衰減頻譜瀑布圖;工作頻段內的頻率響應平坦度。
聽音與測試可以說是同等重要的,二者都隻能揭示出單元真實特性的部分麵貌。即使是今天最好的發燒音響係統,在5年之後也可能被發現存在嚴重的瑕疵。通過測試可以找出聲染色的問題所在,而且又恰恰是現今的音響器材無法暴露出來的。MLSSA係統有助於你解決這些問題。
一位深思熟慮的設計師應當象有名的藝匠那樣善待其作品,即便是對待從外表根本看不到的隱藏部分,也毫不吝惜地傾注全部心思。
- 揚聲器單元發聲原理
- 不同材質揚聲器單元優缺點簡介
- 評估揚聲器單元的方法
- 空腔共振和磁場的非線性
- 振膜的自阻尼運動
我wo們men麵mian前qian是shi漫man漫man長chang路lu,但dan也ye應ying充chong滿man信xin心xin。此ci時shi此ci刻ke在zai材cai料liao科ke學xue領ling域yu正zheng在zai發fa生sheng重zhong大da進jin展zhan,過guo去qu十shi年nian內nei已yi經jing出chu現xian了le很hen多duo成cheng果guo。我wo確que信xin將jiang在zai兩liang三san年nian後hou又you會hui取qu得de新xin的de突tu破po。
我們受益於計算機模擬力學行為研究的重大進步,以及航空、汽車和運動-休閑工業為采用輕質量的高性能材料替代昂貴而沉重的傳統材料所進行的大量研究。我們現在已經有了KEVLAR、碳纖維複合材料和鋁振膜,不遠的未來還會擁有人造金剛石、超低密度矽玻璃、新型金屬單晶體和碳單晶體以及新的複合材料。
為什麼揚聲器單元有它們各自不同的聲音?
設計者麵臨的最大挑戰就是如何既保證運動的均勻性,又消除在中高頻的共振。這是在各種揚聲器係統中都不得不作出的妥協(無質量揚聲器除外)。其他問題還有空腔共振和磁場的非線性。
均勻運動
剛性意味著來自音圈的加速度被精確地轉化為在錐盆或球頂整個表麵的加速度;這樣就可以獲得平直的頻率響應,迅速的脈衝上升,低的互調失真以及聲音的透明感。
發燒友通常把這種類型的聲音描述為“速度快”,這一點令那些以客觀測量為本的工程師們感到驚諤,“中低音單元怎麼可能快?因為分頻器限製了脈衝上升時間,相當於高音單元的1/5甚至1/10,這正如外交官常說的一句辭令“全麵而坦誠地交換觀點”,或者說相互交換誤會。
可以說雙方都是對的,也都是錯的。他們實際上談論的內容不同。發燒友所聽到的是均勻的錐盆運動;這個現象在測試中表現在:沒有互調失真,頻率響應平坦,幹淨利落的脈衝響應。
taihaole,namehebubazhuipenhuoqiudingdegangdujinkenengdizuodayixie?xiangqingtongzhezhongjinshuzenmeyang。tadeqiangdubucuo,youjihunengjiagongchengrenhexingzhuang。zhongjiushiyongqingtongzhizaode。danwentizaiyuxiezhen,tamendehuishengchangdajiwanzhou。
答案有兩點,第一,金屬剛度大;第di二er,鍾zhong釋shi放fang機ji械xie能neng的de唯wei一yi途tu徑jing是shi經jing過guo空kong氣qi,由you於yu空kong氣qi與yu青qing銅tong的de密mi度du相xiang差cha懸xuan殊shu,導dao致zhi耦ou合he不bu佳jia,空kong氣qi負fu載zai阻zu尼ni微wei小xiao,因yin此ci必bi然ran需xu要yao很hen長chang的de時shi間jian。所suo以yi我wo們men期qi望wang著zhe揚yang聲sheng器qi單dan元yuan的de另ling一yi個ge性xing能neng:
自阻尼
我們也希望音圈能及時地製止振膜,不讓它們發出自身的音調。不幸的是,大多數剛性材料(例如金屬)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)自(zi)阻(zu)尼(ni),導(dao)致(zhi)其(qi)長(chang)時(shi)間(jian)振(zhen)動(dong)。控(kong)製(zhi)此(ci)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)個(ge)辦(ban)法(fa)是(shi)把(ba)沉(chen)重(zhong)的(de)橡(xiang)膠(jiao)折(zhe)環(huan)伸(shen)展(zhan)到(dao)錐(zhui)盆(pen)下(xia)麵(mian),並(bing)十(shi)分(fen)注(zhu)意(yi)定(ding)心(xin)支(zhi)片(pian)與(yu)折(zhe)環(huan)材(cai)料(liao)的(de)阻(zu)尼(ni)行(xing)為(wei)。
然而現在的情況是,即使最好的KEVLAR,碳纖維或鋁振膜也至少在工作區的上段出現一個高Q值峰,必須用分頻器或濾波器加以校正。糟糕的是,這個峰一般落在3~5kHz之間,這恰恰是人耳對音染最敏感的頻率。
zizunikeyixiaochuranse,bingqiehuodefangsongde,zirande,buyipilaodeshengyintedian。xuduofashaoyoushenzhiyixiepinglunyuanduiyudanyuancailiaoxiezhendetebieshengyinquanranbuzhi,queguijiuyufangdaqihuofangjiandeminganxing。
有些雜誌推薦的2路揚聲器采用7"KEVLAR和金屬球頂高音。從技術角度看,該揚聲器在單元各自的工作區內均勻運動,但實際上要消除KEVLAR3~5kHz分割振動區域的能量,對分頻器而言是勉為其難。
有關此類型2路lu揚yang聲sheng器qi的de評ping論lun文wen章zhang以yi大da量liang篇pian幅fu介jie紹shao,通tong過guo反fan複fu試shi驗yan去qu選xuan擇ze一yi種zhong能neng夠gou完wan全quan發fa揮hui該gai揚yang聲sheng器qi質zhi素su的de放fang大da器qi。事shi實shi上shang,音yin響xiang評ping論lun員yuan被bei迫po去qu選xuan擇ze一yi種zhong恰qia好hao在zaiKEVLAR單dan元yuan發fa生sheng分fen割ge振zhen動dong的de頻pin率lv段duan上shang失shi真zhen極ji低di的de放fang大da器qi。因yin為wei大da多duo數shu發fa燒shao友you和he評ping論lun員yuan對dui於yu揚yang聲sheng器qi單dan元yuan的de直zhi接jie聲sheng音yin非fei常chang不bu熟shu悉xi,他ta們men不bu能neng評ping價jia究jiu竟jing有you多duo少shao“KEVLAR聲”或“鋁膜聲”被保留在最後設計的係統中。
還有一個問題困擾著所有的2路KEVLAR,金屬和碳纖維揚聲器。在目前的技術工藝水平下,6.5"或7"單元不得不播放到其工作範圍的邊緣,以便在失真不太大的頻率上與高音單元接合。
如果你降低分頻點,高音單元互調失真將激增,導致在中等以及大音量下聽音時高頻劣化。如果你提升分頻點,又出現KEVLAR的分割振動,導致在較低音量時聲音前衝,大聲壓時則完全發破了。
[page]
這樣使得設計者麵臨困難的選擇:或者在整個高音區粗聲;或者典型的KEVLAR前衝性,並有可能給揚聲器係統帶來狂野的聲音。現在最好的辦法是利用4階(24dB/Oct)分頻器來糾正KEVLAR的諧振。
順便指出,我是很喜歡KEVLAR和碳纖維單元的。但是它們都很難對付,必須采用聲學和電學的手段控製住它們強烈的諧振。
如ru前qian所suo述shu,剛gang性xing錐zhui盆pen有you一yi些xie優you點dian,但dan阻zu尼ni非fei常chang困kun難nan。另ling一yi個ge途tu徑jing是shi采cai用yong高gao損sun耗hao材cai料liao,傳chuan統tong上shang是shi塑su膠jiao塗tu層ceng紙zhi盆pen,但dan在zai現xian代dai揚yang聲sheng器qi中zhong它ta們men逐zhu漸jian由you聚ju丙bing烯xi所suo取qu代dai。這zhe類lei錐zhui盆pen可ke以yi靠kao自zi身shen阻zu尼ni,來lai自zi音yin圈quan的de脈mai衝chong在zai振zhen膜mo表biao麵mian擴kuo散san時shi逐zhu漸jian地di損sun失shi能neng量liang。因yin而er對dui定ding心xin支zhi片pian和he折zhe環huan的de要yao求qiu也ye不bu是shi很hen嚴yan格ge。
此類材料在測試時頻率響應相當平坦,允許使用簡單的6dB/Oct分頻器。我本人對多數聚丙烯單元興趣不大,它們在中低音量下聲音有些模糊。雖然沒有使用B&Khutiaoshizhenfenxiyi,danwotuicetamenyouyuhenruanerjuyouxiangdangdadehutiaoshizhen。ciwai,yaozhizaoyizhongjuyouwanmeidexianxingjixieshuaijiannenglidecailiaoshijiqikunnande。shijishangzaishuaijianguochengzhongzongshibukebimiandibansuizheshizhen。
我認為所有類似現象也出現在軟球頂高音單元上;錐(zhui)盆(pen)實(shi)際(ji)上(shang)在(zai)整(zheng)個(ge)頻(pin)帶(dai)分(fen)割(ge)振(zhen)動(dong),儀(yi)器(qi)測(ce)不(bu)出(chu)來(lai)是(shi)因(yin)為(wei)有(you)強(qiang)烈(lie)的(de)阻(zu)尼(ni)掩(yan)蓋(gai)著(zhe),但(dan)人(ren)耳(er)卻(que)能(neng)夠(gou)分(fen)辨(bian)出(chu)來(lai)。為(wei)了(le)克(ke)服(fu)這(zhe)種(zhong)主(zhu)觀(guan)效(xiao)應(ying),最(zui)好(hao)的(de)單(dan)元(yuan)(Dynaudio,Scan-Speak,Vifa,Seas,Audax,Morel)都是做成複合材料,在塑料中加入二氧化矽,雲母或金屬粉末,既能顯著提高剛度又能保持聚丙烯柔順的聲音特性。
空腔共振
中zhong低di音yin單dan元yuan的de防fang塵chen帽mao或huo高gao音yin單dan元yuan的de球qiu頂ding盡jin管guan從cong表biao麵mian上shang看kan毫hao無wu害hai處chu,但dan是shi防fang塵chen帽mao與yu磁ci鐵tie極ji塊kuai之zhi間jian的de空kong間jian卻que形xing成cheng一yi個ge小xiao共gong振zhen腔qiang。這zhe方fang麵mian典dian型xing的de例li子zi之zhi一yi就jiu是shi70年代初開發的KEFB110Bextrene中低音單元(被用於BBCLS3/5a)。
這款單元可能是最早的一種商品化高質素中音單元,但它也存在好多問題,例如效率低,功率承受力不足,以1.5kHz為中心寬達一個倍頻程的響應峰(由分頻器糾正),以4.5kHz為中心的3個高Q值峰(BBC設計的3階分頻器隻能將其略加衰減)。音響評論員把這些峰值錯誤地歸因於高音單元,它們具有很強的指向性,理應是由防塵帽共振造成的。
70年代流行的一些高音單元,包括Audax和Peerless1"軟球頂,也在9~16kHz之間具有類似的共振峰,通過在球頂和極塊之間充填氈墊可以部分地阻尼掉。因為軟球頂的內耗要比B110的防塵帽強得多,因此共振也寬得多,而且幅度也隻有1~3dB,但還是存在的,敏感的聽音者會察覺那種令人疲勞的特性。
不難想象,當年大路貨揚聲器中所使用的苯酚塑料,玻璃纖維和硬紙球頂的問題是非常糟糕的。(哎,有誰還記得BICVenturis Cerwin-VegaRectilinear JBLL100 我年輕時曾銷售過這些可怕的產品,等著顧客用它們試聽平克弗洛伊德的“月之暗麵”。)
返回現在,優質的中低音和高音單元以兩種方法來躲避這個難題:北歐廠商Dynaudio,Scan-Speak,Vifa和seas采用開口式極塊組件;法國廠商Audax和Focal采用子彈頭式的極塊擴展,完全取代了防塵帽。
采用開口式極塊在傳輸線中阻尼球頂的背麵波的最著名的產品包括:DynaudioEsotecD-260,EsotecT-330D,Scan-SpeakD2905/9000高音單元。它們在SonusFaber(世霸)的Extrema以及ProAc(貴族)Response3揚聲器上的運用證明這一技術是很成功的。
相反,FocalT120和T120K則在未加阻尼的空腔上使用剛性的玻璃纖維或KEVLAR內凹球頂,其工作範圍的高頻端呈現一係列高Qzhifeng,zheshiyougongzhenqiangyugangxingqiudingdediyicifengezhendongxianghuouheshengchengde。woduiyuzhexiedanyuankaishigongyingshishoudaodepubianchengzangandaokunhuo,wobuxihuantamendeyinse,ceshishujuyemeiyoutebiezhichu。
然而從各個方麵看,新型Focal鈦球頂T120Ti和氧化鈦球頂T120Ti-O2都十分出色,最近我在試聽采用該單元的揚聲器時感覺很好。
磁場的非線性
多數發燒友都知道揚聲器單元是電感性負載,而音圈恰恰是纏繞在鐵磁性極塊上的。但卻沒有多少人了解因此而產生的眾多問題。
假如電感值保持恒定,象空氣芯電感一樣,就不會有問題。隻要用R-C網絡調整分頻器就行了。不幸的是,它是一個鐵芯電感,而且電感值還隨著音圈位置的改變而變化。
變bian化hua的de電dian感gan值zhi引yin起qi嚴yan重zhong的de後hou果guo,因yin為wei電dian感gan值zhi是shi決jue定ding單dan元yuan上shang端duan頻pin率lv落luo降jiang以yi及ji聲sheng延yan遲chi的de一yi個ge重zhong要yao因yin素su。改gai變bian電dian感gan值zhi,頻pin率lv落luo降jiang和he聲sheng延yan遲chi也ye隨sui之zhi變bian動dong。每mei當dang單dan元yuan移yi動dong達da到dao音yin圈quan線xian性xing衝chong程cheng的de相xiang當dang比bi例li時shi就jiu會hui發fa生sheng。以yi優you秀xiu的de8"單元VifaP21W0-12-08為例,線性衝程隻有8mm(+-4mm)。大多數8"單元的線性衝程一般為6mm,中音單元一般為1~3mm.
播放一些超低頻就會讓電感調製的作用顯現出來,即在整個頻譜上產生互調和FM失真。這對於2路及中音分頻較低的3路係統而言是一個大問題。也就是說每當你看見單元的運動時,就已經出現了大量互調和FM失真。這種聲音的聽感是怎樣的?你會發現低頻解析度有損失,但這卻可能被放大器所存在的問題遮蓋(例如輸出變壓器飽和,電源供應不足)。
解決的措施呢?Scan-Speak的SD係統和Dynaudio的DTL係統用銅包敷極塊將音圈感生的渦流短路掉。仔細分析音圈電感參數可以發現這個秘密。
作為全世界最好的8"單元之一的Scan-Speak21W/8555,其電感值為0.1mH,遠低於VifaP21W0-20-08的0.9mH。這兩款單元都很優秀,但如果要同時發出中頻和低頻,Scan-Speak當然能夠給出更加透明的聲音。
電(dian)感(gan)值(zhi)還(hai)有(you)一(yi)層(ceng)含(han)義(yi),單(dan)元(yuan)的(de)高(gao)端(duan)頻(pin)率(lv)落(luo)降(jiang)是(shi)由(you)音(yin)圈(quan)的(de)自(zi)感(gan)和(he)機(ji)械(xie)落(luo)降(jiang)共(gong)同(tong)決(jue)定(ding)的(de)。如(ru)果(guo)你(ni)用(yong)音(yin)圈(quan)電(dian)感(gan)值(zhi)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)阻(zu)來(lai)計(ji)算(suan)落(luo)降(jiang)頻(pin)率(lv),其(qi)值(zhi)在(zai)某(mou)些(xie)單(dan)元(yuan)上(shang)往(wang)往(wang)比(bi)測(ce)得(de)的(de)聲(sheng)學(xue)落(luo)降(jiang)高(gao)很(hen)多(duo)。而(er)其(qi)他(ta)多(duo)種(zhong)單(dan)元(yuan)則(ze)是(shi)計(ji)算(suan)值(zhi)低(di)於(yu)測(ce)量(liang)值(zhi)。原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)音(yin)圈(quan)的(de)自(zi)感(gan)遮(zhe)蓋(gai)了(le)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)的(de)峰(feng)值(zhi)。這(zhe)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)好(hao)現(xian)象(xiang),機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)或(huo)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)任(ren)何(he)改(gai)變(bian)都(dou)將(jiang)強(qiang)烈(lie)地(di)影(ying)響(xiang)到(dao)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)以(yi)及(ji)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)。
順便提一下,同樣的問題也出現在老式動磁唱頭上。毫不奇怪,此類唱頭在透明度上要比高級動圈唱頭差得多。
以下將說明發燒友如何去尋找所喜愛的揚聲器,得出自己的結論,甚至猜測出廠商、評論員和你朋友們的音響喜好。
單元的類型
熟(shu)悉(xi)並(bing)掌(zhang)握(wo)單(dan)元(yuan)的(de)基(ji)本(ben)特(te)性(xing)對(dui)於(yu)聽(ting)音(yin)和(he)對(dui)比(bi)是(shi)頗(po)有(you)幫(bang)助(zhu)的(de),你(ni)可(ke)以(yi)斷(duan)定(ding)它(ta)是(shi)否(fou)屬(shu)於(yu)同(tong)類(lei)單(dan)元(yuan)中(zhong)的(de)好(hao)東(dong)西(xi)。通(tong)過(guo)仔(zai)細(xi)聆(ling)聽(ting)和(he)研(yan)究(jiu)所(suo)有(you)相(xiang)關(guan)的(de)參(can)數(shu),你(ni)能(neng)夠(gou)發(fa)現(xian)設(she)計(ji)師(shi)們(men)在(zai)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)時(shi)做(zuo)得(de)究(jiu)竟(jing)好(hao)不(bu)好(hao)。
1紙盆單元
最早出現在20年代末賴斯和科洛格的專利申請文件中。紙的質素可謂有天壤之別,最差的可以在廉價收音機裏找到,優秀的如Scan-Speak5"中音用於Thiel的音箱,SEAS6.5"中低音用於WilsonWATT。這種古老的材料實際上是一種複合結構,當使用合適的塑料塗層時性能會發生顯著的改變(塗層的選擇是單元生產廠商的商業秘密)。因為紙的特性隨著濕度和時間而發生顯著變化,塗層是不可或缺的,既穩定了材料,又可改善自阻尼。
[page]
優點:
良liang好hao甚shen至zhi於yu優you秀xiu的de自zi阻zu尼ni,優you秀xiu的de解jie析xi力li和he細xi節jie,平ping坦tan的de響xiang應ying,逐zhu漸jian開kai始shi分fen割ge振zhen動dong。比bi較jiao容rong易yi配pei合he低di階jie線xian性xing相xiang位wei分fen頻pin器qi。紙zhi振zhen膜mo的de聲sheng音yin要yao比bi它ta的de測ce量liang數shu據ju所suo預yu示shi的de好hao一yi些xie。
缺點:
剛度不如KEVLAR,碳纖維和金屬膜,因此缺乏靜電式的細節。聲壓級也不如其他材料。
紙(zhi)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)沒(mei)有(you)合(he)成(cheng)物(wu)質(zhi)好(hao),所(suo)以(yi)配(pei)對(dui)不(bu)是(shi)很(hen)精(jing)確(que),這(zhe)就(jiu)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)結(jie)象(xiang)力(li),當(dang)然(ran)還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)生(sheng)產(chan)的(de)精(jing)度(du)和(he)質(zhi)素(su)。即(ji)便(bian)經(jing)過(guo)了(le)塗(tu)層(ceng)處(chu)理(li),隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi),性(xing)能(neng)仍(reng)可(ke)能(neng)改(gai)變(bian)。
優質產品:
Scan-Speak86405"錐盆/球頂中音,線性響應上到13kHz,失真很小,脈衝響應優秀,細節豐富。
SEAS6.5"中低音(用於Wilson的WATT,但可能已經過改良)。
AudaxPR170M06.5"高效率(100dB/m)中音。
據說庫特繆勒生產的紙盆和折環質量最好,被Scan-Speak,SEAS,Vifa等廠商采用。
2BEXTENE錐盆
這是一種由木材紙漿合成的塑料,總是要用塗層阻尼材料來控製其在15kHz的第一次諧振。它最早是由BBC於1967年開發的,作為具有更好的一致性和可預測性的材料來代替紙,以適應監聽用途。在70年代初期得到廣泛使用,當時的典型發燒音箱往往是一隻8"KEF或Audax的BEXTENE中低音配合Audax1"軟球頂高音。
來源於BBC的設計總是利用均衡使BEXTENE單元在中頻段保持平坦,最有名的單元大概就是用於LS3/5a監聽箱KEFB110。
現在BEXTENE已經被BBC首先開發的聚丙烯取代了,聚丙烯單元頻率響應更平坦,不再需要塗層,而且由於質量減輕,效率提高了3~4dB。BEXTENE已經退出曆史舞台。
優點:
良好的結象,解析力比多數紙盆好。
缺點:
效率很低(85dB/m),強烈的染色,在不太大的聲壓突發分割振動。
優質產品:
闕如。
3軟球頂高音
70年代初Peerless1"軟球頂出現後,逐漸開始普及。隨後,Audax1"高音在70年代和80年代初被英美兩國的許多設計師采用。
當80年代中期鈦、鋁球頂和Focal玻璃纖維內凹球頂出現後,這些設計就失寵了,Audax軟球頂單元被擠出發燒級市場。
過去幾年裏,以Dynaudio和Scan-Speak為wei代dai表biao的de軟ruan球qiu頂ding高gao音yin再zai度du回hui潮chao,它ta們men采cai用yong了le新xin的de球qiu頂ding成cheng型xing,新xin的de塗tu敷fu材cai料liao以yi及ji新xin的de設she計ji,其qi表biao現xian堪kan與yu任ren何he金jin屬shu球qiu頂ding媲pi美mei。聲sheng音yin的de解jie析xi力li和he細xi節jie與yu最zui好hao的de金jin屬shu球qiu頂ding不bu相xiang上shang下xia,卻que沒mei有you金jin屬shu球qiu頂ding那na種zhong典dian型xing的de22kHz~27kHz諧振。
優點:
固有的自阻尼和極其平坦的響應,一流的脈衝響應。自然,開放,毫無疲勞感的聲音,聆聽數字錄音時這無疑是最有價值的品質。
缺點:
老式的軟球頂聲音晦暗。功率承受力相當有限,需要18dB/Oct分頻器來減低互調失真。與金屬球頂相比,高頻發散性更差。
除了發散性這一方麵,最新的設計已沒有其他上述缺陷。
優質產品:
DynaudioEsotecD-260,EsotecT-330D,Scan-SpeakD2905/9500。
4軟球頂中音單元
試聽過AR-3,ARLST,ADS,Audax2″,DynaudioD-52軟球頂中音之後,發現它們把揚聲器係統搞得一塌糊塗。測量時很平坦,但聽起來聲音不透明,嚴重染色,令人疲勞。
問題之一是軟球頂中音單元的線性位移很有限(一般為1~2mm),導致帶寬也有限,而且連500Hz分頻都不能很好地配合,隻是在800~3200Hz之間的範圍工作最佳。
第二個問題是它們容易產生側向偏移,因為沒有定心支片來協助折環使之保持線性的前後運動。
第三個問題是絲膜球頂的剛度不足以完成中頻帶的很強的功率轉換任務。
新一代的錐盆-球頂,例如5"的Scan-Speak13M/8636,13M/8640,Dynaudio15W-75zeshiwanquanbutong。zhesanzhongdanyuanshijishangshigaojingmidezhuipen,erfeizhongyinqiuding。tamenyuruanqiudingweiyileisidedifangshidouyouyigedadefangchenmao,zaigaopinshiyekeqidaoqiudingdezuoyong。
它們明顯地具有更大的衝程,更低的失真,寬得多的頻率響應。此類單元能夠獲得真實而透明的聲音。因為它們分別采用KEVLAR、紙以及聚丙烯,以下將詳細介紹。
另一個特例是專業級的ATC3"球頂(帶有短號筒)。它使用了雙重定心支片,顯著降低了互調失真。其表現可謂最佳,但十分昂貴(約300美圓一隻),而且需要手工挑選以便使左右聲道諧振頻率匹配。
優點;
無。也許金屬球頂中音尚有潛力,但它們對分頻器的要求很苛刻。注意:ATC單元以及錐盆-球頂不在此列。
缺點:
失真大,聲音令人疲勞,分頻點高,頻帶和功率承受力都有限。隻有激光全息測量才能發現它們的缺陷。
優質產品:
ATC3"專業係列,與一般軟球頂截然不同,但價格卻大約貴4倍。有人認為Dynaudio的D54是最好的中音。
5聚丙烯單元
1976年BBC開發了這種材料用來替代BEXTRENE。因為它具有很強的自阻尼,設計恰當的聚丙烯單元無須作任何均衡,就可以在工作區獲得平坦的響應。此外,其效率一般達到88~91dB,也是一大進步。
聚丙烯已經成為世界通用的材料,因為在組裝揚聲器時它對手工處理的要求最低----唯一的困難是要找到合適的黏合劑,這個問題在80年代初就解決了。
現在,從廉價的組合音響到一流的ProAcResponse3和HalesSystem2簽名版的各種揚聲器都使用聚丙烯單元。此類單元的最終品質主要取決於錐盆的形狀以及聚丙烯配方中的添加材料。
優點:
如(ru)果(guo)設(she)計(ji)正(zheng)確(que),可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)平(ping)坦(tan)的(de)響(xiang)應(ying),很(hen)低(di)的(de)聲(sheng)染(ran)色(se),良(liang)好(hao)的(de)脈(mai)衝(chong)響(xiang)應(ying),分(fen)頻(pin)器(qi)可(ke)以(yi)很(hen)簡(jian)單(dan),效(xiao)率(lv)高(gao),分(fen)割(ge)振(zhen)動(dong)出(chu)現(xian)緩(huan)慢(man)。優(you)質(zhi)產(chan)品(pin)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)與(yu)最(zui)好(hao)的(de)紙(zhi)盆(pen)相(xiang)當(dang)的(de)透(tou)明(ming)度(du)。
缺點:
haidabudaoyougangxingzhuipendanyuanhejingdiandanyuansuoshedingdetoumingdubiaozhun。youyujiexilidechayi,xuduojubingxizhongdiyinbunengyuliuxingdejinshuqiudinggaoyinhenhaodipipei。bushihezuo10英寸或更大的低音單元,這方麵碳纖維應當會更勝任。
優質產品:
Scan-Speak18W/85437″中低音(用於ProAcResponse3),可能是全世界最好的聚丙烯單元。
Dynaudio17W-75EXT7″中低音(用於HalesSystem2簽名版)。
VifaP13WH-00-085.5"單元是另一個優勝者,特別適合做中音或mini監聽箱用。它極其平坦的中頻與平滑的2階落降是獨一無二的。
[page]
6金屬球頂高音
80年代中期德國在冶金技術上的進展(ELAC和MB公司)使shi得de薄bo型xing鈦tai,鋁lv球qiu頂ding誕dan生sheng,現xian在zai德de國guo,挪nuo威wei和he法fa國guo有you多duo家jia廠chang商shang可ke以yi供gong應ying此ci類lei單dan元yuan。它ta們men的de聲sheng音yin可ke以yi做zuo到dao非fei常chang透tou明ming,假jia如ru設she計ji得de當dang其qi表biao現xian與yu靜jing電dian式shi揚yang聲sheng器qi不bu相xiang上shang下xia。
其(qi)缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)欠(qian)缺(que)自(zi)阻(zu)尼(ni),但(dan)鋁(lv)膜(mo)在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)頻(pin)段(duan)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)比(bi)鈦(tai)膜(mo)略(lve)勝(sheng)一(yi)籌(chou)。在(zai)現(xian)階(jie)段(duan),所(suo)有(you)的(de)金(jin)屬(shu)球(qiu)頂(ding)高(gao)音(yin)單(dan)元(yuan)都(dou)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)段(duan)峰(feng)值(zhi),其(qi)幅(fu)度(du)從(cong)3dB(優秀的)到12dB(一般的)不等。
然而這些峰值的影響似乎並不大,因為“足智多謀”的SONY/PHILIPS早已在CD紅皮書標準中就確保了CD唱片絕不會包含任何20kHz以上的音樂信息。也許當以HI-FI為理念的超級CD實現商品化之時,我們才能獲得頻率上限至少到32kHz,解析力真正達到20~24比特的錄音。
優點:
均勻的活塞運動,設計恰當就可以產生極高解析力的透明的聲音。發散性非常好,因為金屬球頂的曲率半徑比軟球頂的大。
缺點:
可能由於超高頻的峰值與可聞頻帶內的聲音的交互調製而產生“金屬”的染色。一些早期產品功率承受力有限。當強烈過載時,在整個頻帶上出現明顯的分割振動失真。
優質產品:
VifaD25AG-35-061″鋁球頂,采用開口式極塊,功率承受力很強,即使拿掉相位器,超高頻的峰值也隻有3dB。Focal的新型T122Ti-O2也是非常出色的。
7剛性單元
鋁質錐盆。第一批用於HI-FI揚聲器的剛性單元是JordanWatts4"鋁質錐盆,它們是手工生產的,價格高,效率低,無法普及,在美國市場上幾乎看不到。現在一些英國揚聲器采用5"和7"鋁盆中低音單元,其靈敏度很低,還要分頻器加以濾波修正。
泡沫盆。另一類以KEFB139為代表的泡沫低音單元,但其效率和功率承受力都很低,中頻有嚴重的高Q諧振。B139在1100Hz的峰值有12dB。它們在70年代的3路和4路傳輸線揚聲器中被普遍采用。
碳纖維。接下來一代是日本人開發的碳纖維,最早出現的是專業錄音室監聽箱12"TAD,效率很高,價格很貴(1980年時一隻約300美圓)。現在,碳纖維的價格已經降低,Vifa和Audax都有很不錯的此類產品。當然日本的產量大得多。
碳纖維單元具有真正的活塞運動,低頻和中低頻的響應十分出眾,但在頻率上端的分割振動很討厭,必須由複雜的分頻器加以修正。
盡管我不喜歡需要複雜濾波器的單元,但得承認,Vifa8"和10"碳纖維單元是唯一能使我確實感受到低頻的直接輻射器。
KEVLAR。KEVLAR單元於80年代中期出現在法國Focal和德國Eton的產品線上,Eton的單元由於在兩層KEVLAR中間加入了高損耗蜂巢結構而具有優良的阻尼特性。Eton和更新的Scan-SpeakKEVLAR單元分享著世界最傑出高技術揚聲器單元的美名。
在新型Scan-SpeakKEVLAR單元上可以發現一個獨特而且是我們所渴望的特性,即平滑的落降。其他所有KEVLAR單元都會發生混亂的分割振動,Scan-Speak是唯一得到良好控製的,因此在平順性和透明度方麵獲得明顯的改善。
複合盆。Audax憑借一種特別的複合材料技術HD-A重新進入High-End市場。這是在丙烯酸膠體內按一定比例混合粒狀碳纖維和KEVLAR纖維製成。工廠的測試結果顯示,它結合了良好的活塞運動與最低的高頻峰值,以及平滑的高頻落降。
最近,俄國科學家實現了低成本的金剛石氣相塗層,可用於計算機磁盤上。希望Scan-Speak和其他廠商能迅速采用這一技術。
剛性單元總體的優缺點
優點:zuijiadetoumingdu,jiexiangliheshengchangzaixianli,jingxinshejidehuakeyidadaoshenhuochaoyuejingdianshiyangshengqideshuizhun。xiaolvgao,shengyajida,hutiaoshizhendi。zheyileidanyuanbeixuduoshejishishiweishizuixianjinde,erqiesuizhecailiaojishudejinzhan,kenenghuiyoukuaisudejinbu。
缺點:老lao的de設she計ji在zai工gong作zuo頻pin帶dai的de上shang端duan存cun在zai嚴yan重zhong的de峰feng值zhi,而er幾ji乎hu所suo有you單dan元yuan都dou在zai高gao頻pin峰feng值zhi以yi上shang出chu現xian不bu可ke控kong的de分fen割ge振zhen動dong區qu。這zhe將jiang導dao致zhi長chang時shi間jian聆ling聽ting的de疲pi勞lao以yi及ji聲sheng場chang透tou視shi的de壓ya縮suo感gan。
因為KEVLAR和碳纖維的高頻峰值無法用普通的低通濾波器改正,采用這些單元的揚聲器必須正確地設計合適的分頻器。
雖然它們可以有很大的聲壓級,但往往在突然之間發生分割振動,與放大器的削波十分類似。有些KEVLAR和碳纖維單元需要很長的“煲機”時間(100小時以上),以便使錐盆中的纖維軟化;這是一個缺點,說明材料的力學性能不穩定。
優質產品:Scan-Speak13M/86365"中音,18W/85447"中低音,21W/85548"低音。KEVLAR單元中隻有它們在高頻峰值以上表現為良好的落降區。這些單元處於剛性單元技術的頂尖位置。
AudaxHD-A係列的HM130Z05.25"中音,HM170G46.5"中低音,HM210Z08"低音都不錯。
德國Eton也值得密切關注,該廠家一直致力於在保持錐盆的剛度的同時,改進自阻尼特性的工藝研究。
評估單元的方法
我選擇揚聲器的方法似乎有些原始,我把單元放在IEC障板上進行試聽。不用分頻器,也不用箱體。聽粉紅噪聲來評估在正弦波和FFTpubutuceliangzhongchuxiandefengzhiqiyanzhongchengduruhe,tingyinlelaiganshoudanyuandeqianzaidefenxiliyouduoshao。zhedequexuyaonideerduoxunlianyousu,zhegetingyinguochengkeyishinirenshidaofenpinqixuyaoduomefuza。
然後,我會仔細地分析MLSSA電腦測試係統的結果(使用相同的IEC障板),考察以下內容:脈衝響應;相對於頻率響應的群延遲;累積衰減頻譜瀑布圖;工作頻段內的頻率響應平坦度。
聽音與測試可以說是同等重要的,二者都隻能揭示出單元真實特性的部分麵貌。即使是今天最好的發燒音響係統,在5年之後也可能被發現存在嚴重的瑕疵。通過測試可以找出聲染色的問題所在,而且又恰恰是現今的音響器材無法暴露出來的。MLSSA係統有助於你解決這些問題。
一位深思熟慮的設計師應當象有名的藝匠那樣善待其作品,即便是對待從外表根本看不到的隱藏部分,也毫不吝惜地傾注全部心思。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 邊緣AI的發展為更智能、更可持續的技術鋪平道路
- 每台智能體PC,都是AI時代的新入口
- IAR作為Qt Group獨立BU攜兩項重磅汽車電子應用開發方案首秀北京車展
- 構建具有網絡彈性的嵌入式係統:來自行業領袖的洞見
- 數字化的線性穩壓器
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索




