我們談一談音箱設計。
談到音箱設計，大家馬上就會浮現出一大堆音箱設計的理論，例如常見的音箱類型：障板、倒相式音箱、傳輸線式、密閉式...以及喇叭T/S參數測量，計算，設定尺寸，加工制作，分頻器，調試，試聽...如此種種。在此不想贅述。感興趣的同學可以自行查閱相關資料。在這里，僅想就一些要點做簡單闡述。
一、低音揚聲器的尺寸和揚聲器選擇
這個問題看似簡單，實則內有玄機。揚聲器選擇失誤，一個好的設計就會功虧一潰，任憑如何用心也不能達到理想的效果。這里面，常見的誤區有：
1、迷信小尺寸的揚聲器也能發出震撼的低音。現在很多廠家都在吹噓自己的小口徑的揚聲器能夠發出多么多么震撼的低音，低音效果能夠力壓某某大尺寸的揚聲器。還真有一幫兄弟深信不疑，前赴后繼的跳進去。那么就讓老虎從理論上來闡述這種宣傳有多荒謬吧...
揚聲器技術中把音盆的有效投影面積Sd與Xmax（最大線性位移Xmax是指揚聲器單元工作時錐盆單向位移的限度，單位是MM。當揚聲器錐盆的單向振幅超過這個限度時，切割磁場的音圈匝數減小，導致音圈的驅動力下降，揚聲器的輸出聲壓進入非線性狀態，失真明顯增大）的乘積用Vd表示（見前述T/S參數中的大動態參數），在同等的Xmax情況下口徑大（Sd大）的揚聲器Vd也大！這個Vd就是揚聲器單元排開空氣的體積，隨著頻率范圍下限向低頻延伸，同等的SPLmax條件下,需要的Vd將會迅速上升，需排開更大體積的空氣才能達到所需的SPLmax。揚聲器在相同工作條件下，音盆頻率越低，所需排開空氣的體積越大。信號頻率越低，揚聲器更需較高的SPLmax 才能滿足聽覺上的動態感。
接下來，我們以6.5寸和5.5寸為例，簡述此問題。6.5寸喇叭的Sd是5.5寸的1.4倍，這意味著要得到同樣的低頻下限重放，5.5寸的揚聲器Xmax也要是6.5寸揚聲器的1.4倍。這意味著磁路的線性范圍也要增加為6.5寸的1.4倍。振幅加大也意味著失真的急劇增加，可以參考前面的0.5W和2W的THD對比曲線...
僅僅如此還不夠， 5.5寸揚聲器的F0也要和6.5寸F0相當才可以（口徑越大，諧振頻率越低）。這就意味著5.5寸的揚聲器必須在加大振膜的順性和增加振動系統質量上下功夫，如此帶來的后果就是揚聲器靈敏度降低和失真加大...
以上兩點疊加，你還相信5.5寸的喇叭會有比6.5寸喇叭更好的低音重放效果么？能做到相同就太不容易了，對吧？當然，我們不排除一個非常非常優秀的5.5寸的設計，不惜工本的采用了長沖程的音圈和大磁路，采用了頂級材料和設計的振膜來彌補F0和THD的惡化，又采用了大體積的磁鋼彌補靈敏度的損失...然后效果超越了某一款6.5寸的入門級產品的可能。但顯然這并不是一個性價比高的，理性的選擇。當然，如果你非要用一款低音5.5寸揚聲器和一個6.5寸中低音揚聲器去比較低音，那我也沒辦法:(。換個角度思考，同樣的設計，如果用在6.5寸揚聲器上，那效果又如何呢？在低頻重放是我們的目標的時候，在選擇揚聲器時，口徑能大還是大一些的好，這樣選擇范圍可以寬很多。
二、關于揚聲器T/S參數
這個問題貌似是只要做音箱的人都會關注的問題。但實際上經常會由于理解不到位，導致做出來的成品和心中所想差距甚遠。在前面，T/S參數這一節也舉過例子簡述了老虎的設計理念。這里仍然需要總結如下：
1、關注Sd和F0，它們決定了揚聲器的低頻重放能力，也是音箱設計的重點。
2、要關注揚聲器的速度感。速度感是一個揚聲器是否能滿足最基本的聽音需求的重要指標。需要重點關注Qms。Qms過低的揚聲器，無論在任何場合，采用任何聲學結構配合，都不能出好聲音。口徑越大的揚聲器越會有這樣的風險。
3、考慮揚聲器速度感、阻尼和箱體的匹配。無限大障板由于后方是接近開放的空間，沒有額外的空氣阻尼施加給揚聲器，此時揚聲器處在自由振動狀態。如果希望獲得平直的低頻響應和良好的速度感，對揚聲器的T/S 參數的要求就非常嚴苛了。在障板應用的場合，為了獲得平直的低頻響應，Qts應該取值在0.707附近，而與此同時，為了獲得良好的速度感，Qms也需要維持恰當的數值，不能過低...換句話講，對于一個口徑基本確定，用于障板聽音的揚聲器而言，取得音效最佳狀態的揚聲器T/S參數的取值范圍是很窄的。如果是密閉音箱，由于有箱體容積的空氣作為阻尼，對閉箱揚聲器的要求和障板揚聲器就完全不同了。閉箱揚聲器的F0應該盡量低一些，而振膜應該工作在“欠阻尼”的狀態。只有這樣，在裝入箱體后，整體的F0和阻尼才能回到我們要求的范圍內。
在實踐中，我們經常可以聽到一些音箱產品，聲音渾濁，粘，這就是典型的速度感不足的揚聲器的代表聲音。如果遇到此類揚聲器，千萬不要幻想能夠通過腔體設計來優化改善聲音，直接放棄才是王道。一些大口徑的揚聲器，如果振膜比較厚重，但磁鐵很小的話，往往非常容易犯這個毛病，這又一次論證了驅動不足帶來的危害，也證明了揚聲器的減少磁間隙的追求不是空穴來風（靠忽悠生活的山寨小廠除外）。另一種聲音取向是低頻發緊，發悶，這是典型的揚聲器過阻尼的聲音，此時，如果是密閉箱，可以嘗試加大腔體容積來改善。如果低頻過于松，甚至有些拖泥帶水，往往是揚聲器欠阻尼，此時如果是密閉箱，可以嘗試減少腔體容積來改善。
三、關于頻響曲線
提到這個問題，很多人都會覺得，盡可能平直就可以了唄。從設計角度看這話說的沒錯。然而實際上，許多大廠的做法確不一定是這樣的。
1、關于低頻。幾乎所有的音箱制作教課書都是按照低頻段響應平直來設計和調試。然而我們在關注低頻段頻率響應的同時，也需要重點關注一下低頻段的THD。特別是正常聽音功率時的THD。因為太多太多情況下，低頻段的THD會“慘不忍睹”，這也是除了速度和阻尼之外，低頻段聲音惡化的另一個重要原因。改善低頻段THD的方法有：改善揚聲器振膜、增加揚聲器驅動、增大揚聲器Xmax和線性范圍、采用“帶阻尼”的腔體結構（如密閉箱體）...
2、關于中高頻。中高頻段需要特別留意頻響曲線上的小的峰和谷。這種峰和谷，往往同THD的增加，相位曲線的峰谷聯系在一起，形成“聲染色”的現象。這一般是要杜絕的。改善方法是通過振膜優化設計來改善。中頻處有一個較大的谷點，是和揚聲器的口徑和懸邊相關的，被稱為“中頻谷”，這個谷點較難優化掉，可以暫時保留。
3、關于分頻點。分頻點的選擇可以按照單元特性和個人經驗來確定。但需要注意的是，不要一味的按照教科書上的公式來計算和設計分頻器。以2分頻音箱的二階分頻器為例，分頻點往往取在2-4K之間為多。而這個頻段，是人耳聽覺最為敏感的頻段，也是最容易感受到聲音嘈雜不動聽的頻段。按照二階分頻公式來計算設計分頻器，會導致這個頻段頻響特性上有“凸起”，聲音嘈雜刺耳。往往將低頻分頻點向低頻方向移動，同時將高頻分頻點向高頻移動，會減輕這樣的感受。有時，甚至在這個頻段略微有些凹陷，聲音也不會覺得難聽，反而會比較悅耳。
4、關于相位。相位和頻響特性是可以互相轉換的，分頻點處的高音和低音單元的相位，是需要對齊的。此時頻響曲線最為平滑，而且聽感上，高低頻銜接更為順暢。
四、關于音箱和放大器的匹配
這個問題也困擾過很多人。在此，簡單論述如下：
1、功率和阻抗。這個問題看似淺顯易懂，實則很多燒友經常在這個問題上犯錯誤。常見的錯誤有：
小功率放大器推高阻音箱。所謂小功率放大器，顧名思義，功率輸出低。這意味著其輸出電壓的能力比較差。揚聲器的阻抗其實只是阻抗曲線中的一個低點。整條阻抗曲線，很多頻率下的阻抗是較高的。如果要做到全頻無失真，功率放大器的儲備功率就不能太低，否則會引發失真。
低電流輸出能力的放大器驅動低阻音箱。所謂低電流輸出能力，是指功率放大器的輸出端，在大電流輸出時，由于末級功率管驅動不足或電流輸出能力不足，導致的內阻升高的現象。此時，放大器和揚聲器失真均嚴重增加，聲音急劇惡化。
2、易推和難推。接上述論述，往往有音箱采用的揚聲器單元，為了降低失真，采用了低靈敏度設計，同時Qms較低處于臨界位置。這樣的音箱，在推動時，往往需要更加注意放大器的功率和電流輸出能力。一旦功率和電流輸出能力二者有其一存在短板，都會導致聲音不同程度的惡化。常見的表現是聲音缺乏鮮活感。觀察一個放大器是否適合推動音箱，只需要關注該放大器的兩個指標即可：第一個指標是輸出功率，要有足夠的功率儲備。第二個指標是驅動低阻抗負載的能力和內阻，8歐100W的放大器，在2歐負載時能否輸出400W功率?如果能做到這一點，這個功放可謂“百搭型”的。否則就會受到制約。
3、速度和阻尼。好的速度感往往能營造出一個“鮮活”的聲場，良好的阻尼能使得聲音收放自如。給人整體的感覺真實而又舒服。 |
