現(xiàn)代音響與調(diào)音技術(shù)課件第7次課.ppt

1 揚聲器的分類 按換能方式分 1 電動式揚聲器 結(jié)構(gòu)特點是有一放置在均勻磁場中的音圈 當(dāng)向音圈輸入音頻電流時 音圈即產(chǎn)生震動 并帶動振膜將聲能輻射出去 由于此類揚聲器的音圈在工作時是振動著的 所以又稱為動圈式揚聲器 紙盆揚聲器 號筒揚聲器及球頂揚聲器等都屬于此類 2 2 靜電式揚聲器 這是極薄的振膜在靜電力的作用下作前后移動的一類揚聲器 它有一個固定電極和一個可動電極 在兩電極之間加一直流極化電壓 使之產(chǎn)生一恒定靜電場 此時向兩極板輸入音頻信號 則由于交變電場和與極化電場的相互作用 動電極即隨之振動發(fā)聲 和依靠電磁力來使振膜作前后移動的電動式揚聲器是不相同的 靜電揚聲器的振膜質(zhì)量極輕 因而解析力極佳 能捕捉音樂信號中極為細(xì)微的變化 充分表現(xiàn)音樂的神韻 3 電磁式揚聲器 聲源信號電流通過音圈后會把用軟鐵材料制成的舌簧磁化 磁化了的可振動舌簧與磁體相互吸引或排斥 產(chǎn)生驅(qū)動力 使振膜振動而發(fā)音 壓電式揚聲器 通過壓電效應(yīng)工作的揚聲器 它是采用某些材料 其上加上電壓時 材料即可產(chǎn)生形變 且形變規(guī)律與電壓幅值對應(yīng) 因而通過這種效應(yīng) 在這些壓電材料制成的膜片上加一音頻電壓 即可發(fā)出音頻聲波 壓電揚聲器結(jié)構(gòu)簡單 靈敏度高 但低頻響應(yīng)差 所以可制成專供重放高頻聲音的揚聲器單元 4 揚聲器的功率 額定噪聲功率 峰值噪聲功率 現(xiàn)在揚聲器的產(chǎn)品目錄中的技術(shù)參數(shù)功率值大多以額定噪聲功率標(biāo)注 峰值噪聲功率通常是額定噪聲功率的2 3倍 5 指向性揚聲器對不同方向上的輻射 其聲壓頻率特性是不同的 這種特性稱為揚聲器的指向性 指向性與頻率有關(guān) 一般而言 對250Hz以下的低頻信號 沒有明顯的指向性 對1 5kHz以下的高頻信號則有明顯的指向性 同時它還與揚聲器的口徑有關(guān) 口徑大時指向性尖 口徑小時指向性寬 6 指數(shù)號筒揚聲器圓錐號筒揚聲器 號筒式揚聲器 號筒揚聲器的工作原理與電動式紙盆揚聲器相同 是電動式揚聲器的一種 俗稱高音喇叭 由高音頭和一個按一定規(guī)律逐漸展開的號筒組成 這種揚聲器和其他揚聲器的區(qū)別主要在于它的聲輻射方式 紙盆揚聲器和球頂揚聲器等是由振膜直接鼓動周圍的空氣將聲音輻射出去的 是直接輻射 而號筒揚聲器是把振膜產(chǎn)生的聲音通過號筒輻射到空間的 是間接輻射 7 號筒揚聲器的聲輻射效率較高 除此之外它的優(yōu)點還在于諧波失真較小 方向性強 但其頻帶較窄 低頻響應(yīng)差 所以多作為揚聲器系統(tǒng)中的中 高音單元使用 拋物線號筒揚聲器 8 2 2 3揚聲器系統(tǒng)的分類 揚聲器系統(tǒng)就是揚聲器箱 也稱音箱 它是選用高 低音或高 中 低音揚聲器裝在專門設(shè)計的箱體內(nèi) 并用分頻網(wǎng)絡(luò)把輸入信號分頻以后分別送給相應(yīng)的揚聲器的一種全音域系統(tǒng) 稱為揚聲器系統(tǒng) 揚聲器系統(tǒng) 揚聲器系統(tǒng)是指由多只不同頻域發(fā)音的揚聲器組合在一起 共同發(fā)聲的整體 9 揚聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有兩種 一種是多路分頻揚聲器系統(tǒng) 即將重放全頻帶的聲音分成二或三段 分別由高音 中低音揚聲器或由高 中 低音揚聲器承擔(dān)重放的揚聲器系統(tǒng) 將它們安裝在一個音箱內(nèi) 為了使整個高 中 低頻聲音平衡 一般在中頻和高頻分頻電路中設(shè)計一種音量衰減器 依據(jù)使用聲學(xué)條件給予調(diào)節(jié) 使整個聲音平衡 多路分頻揚聲器系統(tǒng)就是由不同頻域發(fā)聲的揚聲器 以及安裝在音箱內(nèi)的分頻器或外置的分頻器而組成的音箱整體 每一個揚聲器只負(fù)擔(dān)一個較窄頻帶的重放 10 第二種是同軸揚聲器 自然生活中樂器和人聲在發(fā)聲時 高低音時均出自同一個點 是典型的 點聲源 而在一般的音箱中 高低音揚聲器上下排列 發(fā)聲不在同一個點上 所發(fā)出的聲音有高低音分離的現(xiàn)象 使音響聲像定位產(chǎn)生失真 音箱的體積越大 這種失真就越明顯 為了獲得正確的聲像定位 音響技術(shù)人員設(shè)計出同軸揚聲器 可以有效的提高聲像定位的準(zhǔn)確性 同軸 即高 中 低音的聲音由同一個軸線傳播向聽者 揚聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有兩種 11 揚聲器系統(tǒng)一般由揚聲器單元 分頻器及衰減器 箱體三部分組成 同軸揚聲器系統(tǒng)將高低音揚聲器單元的音圈安裝在同一主線上 公用一套磁路驅(qū)動系統(tǒng)及輔助系統(tǒng) 但振動系統(tǒng)相互獨立 每個單元覆蓋總重放頻帶的一部分 同軸揚聲器系統(tǒng)中還包括把輸入信號分成三部分來驅(qū)動低 中 高頻單元的分頻器和控制電路 從聆聽者接收的聲音質(zhì)量來比較 同軸揚聲器更接近于聲波的傳播特性 如何實現(xiàn) 同軸 12 揚聲器系統(tǒng) 音箱 的分類 作為全頻道放音 其頻率范圍在20 20KHz 作為高保真放聲的頻率范圍基本要求在40 15KHz 只用一種揚聲器單元無法滿足整段頻率響應(yīng) 若低音揚聲器送入了高頻信號成分 這時高頻率聲音不但會表現(xiàn)不好 反而會使低音振膜受到損害 如果高音揚聲器送入了低頻信號 會因低音的功率較大而燒毀高音頭音圈 因此就有了由各種頻率響應(yīng)特性單元組成的揚聲器系統(tǒng)音箱 由低中音和中高音組成的二路揚聲器系統(tǒng) 二分頻音箱 及由低音 中音和高音三種單元組成的三路系統(tǒng) 三分頻音箱 13 揚聲器系統(tǒng) 音箱 的分類 揚聲器系統(tǒng)按分頻方式來分 二分頻音箱 三分頻音箱 四分頻音箱 多分頻音箱和超低音音箱 分頻器的作用就是把頻率范圍較寬的音頻信號分解為低頻 中頻和高頻信號 也就是允許輸入的音頻信號中的低頻信號僅通過低音揚聲器 中頻信號僅通過中音揚聲器 高頻信號僅通過高音揚聲器 互不交叉 并且平衡高 中 低音的輸出聲壓 從而最大限度地發(fā)揮各個揚聲器的優(yōu)勢 避免了它們的缺陷 使整個組合揚聲器系統(tǒng)處在最佳工作狀態(tài) 音質(zhì)更加完美 效果更佳 同時 它還起到了保護高音揚聲器的作用 14 揚聲器系統(tǒng) 音箱 的分類 按用途分為 書架式 落地式 監(jiān)聽式 電影立體聲 大功率擴聲 有線廣播 防水 迷你型 返送式 帶角架型 對講型 拐角式 球型無指向式 高音半固定式 調(diào)相式等音箱 書架式音箱 體積較小 放音使用時需要單獨將其架設(shè)起來 離地面有一定的高度 由于揚聲器數(shù)量少 聲像定位比較準(zhǔn)確 但因為其口徑較小 存在功率不夠大 低頻效果差的不足 一般來說 口徑越大的揚聲器低音效果越好 輸出功率越大 一般低音揚聲器有200mm 300 380mm等不同口徑規(guī)格 15 漫步者R1600T08 漫步者R1600T08音箱是一款小巧的書架箱 能夠放在桌面上使用 在音質(zhì)方面中高音的表現(xiàn)上是這款音箱的設(shè)計重點 目前市場報價380元 卸下?lián)醢逡院缶涂梢郧逦目吹竭@款音箱的聲音單元 它采用了4 5英寸的玻璃纖維盆低音單元和18mm的漣漪波浪型絲絹振膜高音單元 采用是因為它能夠有效減少振膜高速振動時帶來的失真 組合的方式 16 落地式音箱 落地式音箱體積較大 可直接安放于地面上 落地式音箱可安裝口徑較大的低音揚聲器 因此低音特性較好 頻響范圍寬 功率也較大 但由于揚聲器數(shù)量多 聲像定位不如書架式音箱清晰 但在專業(yè)音響系統(tǒng)中 落地式音箱更接近于電影音響的效果 17 監(jiān)聽音箱 監(jiān)聽音箱是供錄音師 音控師監(jiān)聽節(jié)目用的音箱 這類音箱應(yīng)有極高的保真度和很好的動態(tài)特性 應(yīng)不對節(jié)目做任何修飾和夸張 真實地反映音頻信號的原來面貌 監(jiān)聽音箱通常被認(rèn)為是完全沒有 個性 的音箱 監(jiān)聽音箱的使用目的不是欣賞節(jié)目 而是通過監(jiān)聽音箱去及時 準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)節(jié)目聲音存在的問題和缺陷 其解析力必須高于普通的欣賞型和擴音型音箱 而這種解析力是通過音箱良好地瞬態(tài)特性來保障的 18 監(jiān)聽音箱 監(jiān)聽音箱安裝在監(jiān)聽室和錄音室 由于室內(nèi)容積不很大 因此監(jiān)聽音箱的體積一般比擴音用的音箱小 正因為監(jiān)聽音箱的要求很高 優(yōu)質(zhì)的監(jiān)聽音箱價格自然也較昂貴 但監(jiān)聽音箱對節(jié)目音質(zhì)毫無修飾美化能力 節(jié)目信號中的缺陷會較多的暴露出來 因此不能用監(jiān)聽音箱來做擴聲音箱在廳堂使用 而且 監(jiān)聽音箱往往不具備擴聲音箱的功率承受能力 靈敏度等 19 擴聲音箱 全頻擴聲音箱 擴聲音箱多是大功率 寬頻帶 高聲壓級的音箱系統(tǒng) 專業(yè)擴聲音箱的靈敏度一般比較高 為了有效的控制聲場 高頻單元一般都用號筒式揚聲器以增強其指向性 在廳堂電聲系統(tǒng)中用這類音箱系統(tǒng)向聽眾播放聲音 20 揚聲器系統(tǒng) 音箱 的分類 按基本結(jié)構(gòu)分為 有限大障板型 背面敝開型 封閉式 倒相式 對稱驅(qū)動型 空紙盆型 克爾頓型 聲迷宮型 前向號筒型 背向號筒型 組合號筒型等多種結(jié)構(gòu)音箱 1 有限大障板型音箱 障板尺寸大小與聲壓及聲頻的關(guān)系為 式中 L表示正方形障板的邊長 m f表示低頻下限頻率 Hz V表示空氣中聲壓 m s 可見 障板尺寸與聲壓成正比 與聲頻下限頻率也成正比 障板越大 聲壓越大 低頻下限就越小 21 為了反映和豐富音樂的低頻效果 常需要將揚聲器裝在無限大障板上 最大限度地發(fā)揮揚聲器的潛能 這是最理想的情況 但實際上是不可能做到的 實際應(yīng)用中都采用有限大障板 22 這種形式的音箱是前一種音箱的變形 將有限大障板彎曲向后折疊成箱體形 將揚聲器裝在前障板上就構(gòu)成了背向敝開式音箱 2 背向敝開式音箱 不足之處是音箱內(nèi)的紙盆會使箱體中空氣發(fā)生壓縮和膨脹 有可能產(chǎn)生振動 因此這種音箱容易在某一頻率上產(chǎn)生共振 所以對箱體的尺寸 形狀 揚聲器的安裝位置都必須仔細(xì)考慮 以防共振 這種音箱廣泛用于收音機 電視機 錄音機中 23 將背向敝開式音箱的敝開部分封閉起來就構(gòu)成了封閉式音箱了 它將揚聲器背面的聲波完全封閉在箱體內(nèi) 與揚聲器的前方完全隔絕 因此在低頻時不會因聲繞射而與前面的聲波相互干涉 使低頻性能更加完美 為了獲得良好的低頻重放 減弱箱內(nèi)駐波效應(yīng) 可在箱內(nèi)表面襯墊吸聲材料 封閉式音箱結(jié)構(gòu)簡單 體積較大 在歐美等國比較流行 3 封閉式音箱 24 倒相式音箱是國內(nèi)較為流行的樣式 它利用倒相管將裝在箱子上揚聲器背面的聲輻射相位改變1800 從而使揚聲器振膜前后的輻射聲波得到加強 提高了低音單元的輻射效率 改善了低頻性能 4 倒相式音箱 25 利用箱體后蓋板的反射作用 將揚聲器后傳播的聲波反射 并倒相180度 通過倒相孔 將這部分聲能輻射出來 在空間與揚聲器的前傳播聲波作同相疊加 其低頻聲比封閉式低音音箱增大一倍 由于倒相式低音音箱充分利用了揚聲器前后傳播的聲波 發(fā)聲效率高 因此獲得了廣泛應(yīng)用 26 倒相式音箱其特點是效率高 箱體相對較小 但設(shè)計比封閉式要復(fù)雜 它的面板上設(shè)有1 2個倒相管孔 可以使揚聲器背后輻射的聲波從倒相管孔中傳出 以增加揚聲器發(fā)出的聲功率 實際中倒相式音箱的性能同許多因素有關(guān) 如開孔尺寸 開孔位置 音箱體積與長寬比例等 因此 倒相式音箱的箱體設(shè)計更為復(fù)雜 在選購倒相式音箱時 要注意音箱箱體的材料要有一定的厚度 材料要好 這樣才符合良好的重放要求 27 對稱驅(qū)動型音箱是封閉式音箱不能做到小型化時而采用的一種改進(jìn)型音箱 具體做法是 將兩個揚聲器重疊裝在一起 使兩者以同相方式振動 因而兩個單元間的空氣容積顯得非常小 前面的單元雖然處在小型音箱中 但其低音重放效果同大容積音箱一樣好 5 對稱驅(qū)動型音箱 28 空紙盆音箱是倒相音箱的變形 又稱無輻射源式音箱 牽動紙盆音箱 輔助低音輻射器音箱 它是在導(dǎo)聲孔處貼附具有適當(dāng)質(zhì)量的紙盆 借用揚聲器背向輻射波推動空紙盆 適當(dāng)加以控制可使空紙盆振動所產(chǎn)生的輻射聲與揚聲器前向輻射聲同相 從而改善了音箱的低頻特性 提高了低頻頻響 6 空紙盆音箱 29 7號筒式音箱 號筒式音箱是揚聲器紙盆的前面或后面加有木質(zhì)號筒的音箱 通常為了縮小體積 號筒被做成彎折式形狀 即折疊式號筒 號筒可以加在紙盆前面 稱為前向號筒型音箱 也可以加在紙盆后面 稱為后向號筒型音箱 30 前向號筒型音箱的低音重放效果相當(dāng)于一種超大型音響重放系統(tǒng) 主要用于劇場主擴音系統(tǒng)和效果擴音系統(tǒng)上 背向號筒型音箱又叫做反射號筒音箱 號筒的方向與前向的相反 它作為家用高保真低音重放系統(tǒng) 吸引著音頻愛好者 雖然結(jié)構(gòu)不同 但原理及性能完全相同 號筒式音箱的高頻性能較好 主要用于大型的專業(yè)音響系統(tǒng) 31 組合號筒音箱是將前向號筒音箱與背向號筒音箱組合起來而構(gòu)成的一種號筒音箱 其特性曲線體現(xiàn)了前后向兩種號筒型的特性 8組合號筒型音箱 32 1 額定阻抗與阻抗特性揚聲器系統(tǒng)的額定阻抗一般由所采用的揚聲器單元的額定阻抗來決定 這與前面所討論揚聲器額定阻抗是相同的 5 1 4揚聲器系統(tǒng)的一般特性 在額定揚聲器信號源的輸出功率時 可用一個純電阻代替揚聲器作負(fù)載 此電阻的阻值即為揚聲器的額定阻抗 揚聲器單元的阻抗特性曲線 額定阻抗是當(dāng)信號頻率大于揚聲器共振頻率時對應(yīng)的第一個阻抗最小值ZC 33 但是揚聲器系統(tǒng)的阻抗特性比揚聲器單元的阻抗特性要復(fù)雜的多 這是因為揚聲器系統(tǒng)所用的揚聲器單元多種多樣 并且加上了分頻網(wǎng)絡(luò)的影響以及箱體的影響 因而使整個揚聲器系統(tǒng)的阻抗特性隨著結(jié)構(gòu)形式 單元類型和分頻器特性而產(chǎn)生較大的變化 例 封閉式和倒相式低音音箱的阻抗特性 1 額定阻抗與阻抗特性 34 1 封閉式低音音箱輻射阻抗特性曲線較裝箱前揚聲器輻射阻抗特性曲線較平直 揚聲器的諧振峰有所下降 并且諧振頻率有所提高 如下圖 圖中的fo為揚聲器的諧振頻率 35 2 倒相式低音音箱輻射阻抗特性曲線較裝箱前揚聲器輻射阻抗特性曲線平直 揚聲器的諧振峰被吸收 在原來諧振頻率的兩側(cè)出現(xiàn)兩個小駝峰 并且低頻部分的頻率下延 如下圖 36 2 失真同其它音響設(shè)備一樣 音箱也會出現(xiàn)失真 其結(jié)果是 音箱的重放聲和原聲相比有較大的差異 不能完全重放出原來的聲音 揚聲器系統(tǒng)的失真 比揚聲器單元復(fù)雜得多 它是由組成揚聲器系統(tǒng)的各個部分的失真合成而得到的 包括組成系統(tǒng)的每個揚聲器的非線性失真 箱體內(nèi)駐波及壁板振動引起的失真 分頻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的失真等 37 3頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)指音箱發(fā)出的聲壓級在有效頻率范圍內(nèi)的變化 例如 可寫成 40 18000Hz 4dB 好的音箱應(yīng)避免在頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的峰或谷 在低音區(qū)出現(xiàn) 峰 會使音箱產(chǎn)生非音樂內(nèi)容的 隆隆聲 而出現(xiàn) 谷 又