揚聲器（俗稱喇叭）是電聲轉(zhuǎn)換的核心單元，也是聲音還原的重要核心部分，對重放聲音的質(zhì)量有著重要的影響。揚聲器主要是由振膜，磁鐵、音圈、盆架、箱體等組成。它們的形狀、材質(zhì)等都對揚聲器發(fā)聲的好壞起著重要的作用。

一般來說，主要有八個主要因素決定了我們從揚聲器中聽到的聲音，每個因素都由廣泛且互相影響的電氣和機械參數(shù)決定。其中包括：

•用于構(gòu)造錐體和振膜的材料（紙，鋁，鈦，碳纖維，復(fù)合材料等）。

•低頻和中頻錐體的幾何形狀。

•驅(qū)動器（鋁鎳鈷合金，陶瓷，釹）的功率、線性、磁路類型，以及音圈導(dǎo)線（銅，鋁，圓形，六角形，單層，雙層等），音圈材料，線性和類型以前的材料，盆架的聲音反射；高頻驅(qū)動器相位插以及音圈在磁隙中的同心度。

•箱體材料和結(jié)構(gòu)質(zhì)量，以及箱體的體積，低頻出口面積、長度和端口材料（提示：木制或PVC的端口要比硬紙板和軟塑料好）。

•內(nèi)部減震材料的成分。

•箱體形狀的邊緣衍射；分頻電路的設(shè)計。

•驅(qū)動器保護電路（如果有）。

……

揚聲器是以上各種部件的綜合體。為了使揚聲器系統(tǒng)提供出色的音質(zhì)，必須讓協(xié)同工作的部件之間的復(fù)雜的影響盡量減小。

決定揚聲器聲音的8個因素

1
頻率響應(yīng)

頻率響應(yīng)有兩個方面。首先是響應(yīng)范圍的整體帶寬。40 Hz – 19 kHz的寬頻譜響應(yīng)可提供“高保真度”的感覺。相反，狹窄的響應(yīng)范圍（例如200 Hz – 6 kHz）聽起來則是“低保真度”，盡管在這個范圍內(nèi)，其他性能確實不錯，例如三分頻系統(tǒng)中的中頻系統(tǒng)，本就不是來還原整個頻譜的，所以聽起來就不夠“真”。

第二方面是響應(yīng)在預(yù)期頻率范圍內(nèi)的均勻度。均勻的響應(yīng)通常是一件好事。如果響應(yīng)不均勻，則說明揚聲器不夠平坦，因此無法依靠它來進行重要的判斷，例如平衡輸入通道和設(shè)置EQ。但不均勻的響應(yīng)（如果幅度不大）通�？梢酝ㄟ^精確的參數(shù)均衡進行校正，這需要用到高分辨率頻譜分析儀。

2
相位響應(yīng)

參照頻率響應(yīng)，通過使用FFT（快速傅立葉變換）分析儀來快速識別相位響應(yīng)并表征揚聲器。頻域中的每個偏差都會體現(xiàn)在相位上。

盡管我們無法像頻率響應(yīng)那樣靠耳朵去聽相位響應(yīng)偏差，但是實際上所有揚聲器中都存在這種偏差。通過精心的設(shè)計工作優(yōu)化其他參數(shù)后，相位響應(yīng)的偏差就可以聽到了。

如果不同揚聲器的聲學(xué)中心在整個分頻器中沒有完全對齊，并且它們都提供相同的能量，則一個聲源將滯后或領(lǐng)先于另一個聲源。增加延時可以部分糾正此問題。

除了與其他揚聲器之間的偏差，每個獨立驅(qū)動器的響應(yīng)范圍通常都表現(xiàn)出與平坦相位響應(yīng)的偏差。幸運的是，借助現(xiàn)代DSP技術(shù)，可以使用相位濾波器和/或全通濾波器來最小化相位與頻率的偏差。

時間延遲和相位延遲有什么區(qū)別？盡管基本機制相同，但是當(dāng)我們談到時間延遲時，我們通常指的是較長的時間，例如主陣列和延時塔之間的時間差。

3
諧波失真

這一點非常重要，因為它決定了我們喜歡一個揚聲器而不是另一個揚聲器時所感知的大部分內(nèi)容。所有揚聲器都會產(chǎn)生失真，大多數(shù)失真比信號路徑中的任何其他設(shè)備（包括功率放大器）產(chǎn)生的失真要高得多。問題是失真的程度，以及隨著功率水平的變化而變化的程度，以及失真的性質(zhì)。

如何使用FFT測量諧波失真？通常，將正弦波給到揚聲器。然后，使用測試麥克風(fēng)捕獲聲學(xué)響應(yīng)，并在FFT上進行查看。理想情況下，驅(qū)動器應(yīng)僅產(chǎn)生所施加正弦波的基頻。

但是，在現(xiàn)實世界中，驅(qū)動器將不可避免地產(chǎn)生第二，第三，第四（及更高次）諧波，這些諧波很容易在FFT上看到。所有諧波的總和稱為THD或總諧波失真。

不止如此，為了充分了解揚聲器的失真特性，我們改變正弦波的頻率，并在很大的頻率和功率范圍內(nèi)查看諧波，你會看到，大多數(shù)LF和HF驅(qū)動器的失真產(chǎn)物會隨著頻率降低而增加。

而且隨著電平的提高，失真產(chǎn)物也會增加。在高級驅(qū)動器中，這應(yīng)該是線性函數(shù)，即，基波幅度大10 dB等于諧波幅度大10 dB。

但是，在某個時刻，當(dāng)驅(qū)動器被推得足夠厲害時，諧波將不再與基波保持線性關(guān)系。實際上，可以測出比基波更高的二次諧波或三次諧波失真。在這種情況下，驅(qū)動器會產(chǎn)生超過100％的失真，并且聲音效果確實很糟糕。

在確定低頻出口對齊以及確定最佳分頻點時，了解失真開始急劇增加的頻率范圍和電平將大有幫助。

4
非諧波失真

它比諧波失真糟糕得多。當(dāng)優(yōu)質(zhì)驅(qū)動器在其功率極限運行時，它們產(chǎn)生的失真與基波成諧波相關(guān)。向錐體驅(qū)動器施加100 Hz的正弦波，失真“產(chǎn)物”將由200 Hz分量（二次諧波），300 Hz分量（三次諧波）和400 Hz分量（第四諧波）組成，諸如此類。

盡管我們不喜歡失真，但諧波失真至少與音樂有關(guān)。精美鋼琴的純凈美感可能會受到影響，但至少它聽起來仍會像鋼琴一樣。但非諧波失真并非如此。

當(dāng)揚聲器的失真產(chǎn)物與諧波無關(guān)時，其效果就是音調(diào)的完全改變。如果非諧波失真產(chǎn)物足夠高，則鋼琴聽起來幾乎不像鋼琴。通常（但并非總是如此），非諧波失真是機械問題而不是設(shè)計問題的結(jié)果，因此是可以解決的。

順便說一句，當(dāng)我們說失真是“產(chǎn)物”時，我們指的是諧波和非諧波能量的貢獻，這是有缺陷的電能傳遞函數(shù)被錯誤地轉(zhuǎn)換為聲能的產(chǎn)物。

我們不希望所有這些多余的能量都來自我們的驅(qū)動器，但是無論如何它都會存在。驅(qū)動器設(shè)計人員可以通過選擇最佳材料來最大程度地減少失真，而混音工程師可以利用遠低于其峰值輸出功率的系統(tǒng)來將失真保持在非常低的水平。

5
線性

這個線性并不是嚴(yán)格意義上的與頻率響應(yīng)相關(guān)。一家制造商宣傳的“線性”可能與另一家制造商的“線性”意義完全不同。

我將線性定義為揚聲器在一系列操作水平上保持其性能特征的能力。每次輸入功率從100W跳到1,000W時，例如在小軍鼓或底鼓敲擊期間，如果揚聲器增加其失真，改變其頻率和相位響應(yīng)，或者無法以正好10 dB的更大聲音輸出響應(yīng)， 那么它將表現(xiàn)出一個或多個非線性特征。相反，如果除了輸出電平的增加以外，其響應(yīng)參數(shù)都沒有改變，則揚聲器呈現(xiàn)線性。

沒有揚聲器在整個功率和頻率范圍內(nèi)是真正線性的，盡管有些已經(jīng)盡可能接近線性。大多數(shù)錐體驅(qū)動器和壓縮驅(qū)動器在接近其功率處理的上限時或改變輸入信號時，都表現(xiàn)出明顯的非線性。

例如，給定的揚聲器可能擅長準(zhǔn)確地還原具有低失真的單個100 Hz正弦波，但在嘗試還原所有同時出現(xiàn)的多種復(fù)雜音樂音調(diào)時，可能會“崩潰”。因此，僅用單個正弦波激勵驅(qū)動器來檢測失真并不能說明全部情況。

一些聲學(xué)分析儀能夠提供用于失真測量，頻率掃描和自動功率電平增量的多種音源。它們都是出色的工具。

6
瞬態(tài)響應(yīng)

這是揚聲器對輸入刺激做出響應(yīng)所花費的時間，以及刺激停止后它停止產(chǎn)生能量的速度。與本文中的其他參數(shù)一樣，它將始終是刺激頻率的函數(shù)。

一些分析儀可以顯示3D瀑布圖，該圖描繪了激勵開始和停止后揚聲器已建立的穩(wěn)態(tài)周期的幅度與頻率之間的關(guān)系。

顯然，給定揚聲器的響應(yīng)速度越快，它發(fā)出的聲音越準(zhǔn)確。但是，非�？斓膿P聲器可能聽起來不那么“溫暖”，或者聽起來不夠精確。那是因為我們一輩子都在聽那些表現(xiàn)出相對較慢的瞬態(tài)響應(yīng)的揚聲器，尤其是超低頻率的揚聲器。

在聽覺測試中，許多人都喜歡慢速超低頻而不是快速超低頻，因為它聽起來好像只是在“填滿”低頻。而且，大多數(shù)樂器沒有表現(xiàn)出統(tǒng)一的瞬態(tài)響應(yīng)。三角鋼琴的9英尺低音弦的啟動和停止速度與上風(fēng)琴的6英寸弦的啟動和停止速度要差幾個數(shù)量級。鼓音也不會表現(xiàn)出與镲相同的瞬態(tài)響應(yīng)。

因此，這是人類普遍的反應(yīng)，希望在低頻具有較慢的瞬態(tài)響應(yīng)，而在高頻下則希望具有較快的瞬態(tài)響應(yīng)，尤其是對于自然發(fā)生的聲音而言。之所以能做到這一點，是因為笨重的21英寸低頻揚聲器盆體永遠不會表現(xiàn)出與1英寸軟球頂高音揚聲器相同的瞬態(tài)響應(yīng)。

如果您希望以極低的失真，高度均勻和精確的瞬態(tài)響應(yīng)以及接近完美的相位/頻率響應(yīng)來再現(xiàn)音樂，請用STAX靜電耳機。隔膜只有3微米厚（3微米= 0.000118英寸），幾乎沒有重量，因此靜電耳機是訓(xùn)練您的聽力技能的好方法。

由于PA揚聲器必須提供更大的輸出功率才能有用，因此PA揚聲器響應(yīng)的清晰度和均勻性就可能永遠無法與之相比。這將我們帶到了最后兩個因素。

7.8
功率輸出和覆蓋角度

這兩個是密切相關(guān)的。大功率系統(tǒng)通常在一個或兩個軸上顯示出狹窄的或至少可控制的角度。例如線陣列和長號角。

當(dāng)聲能集中時，它的強度會增加，但通常會產(chǎn)生更高的失真和更低的響應(yīng)均勻度。將其設(shè)計為功率強勁而不是均勻且線性的驅(qū)動器，會降低音質(zhì)。

相反，較小的揚聲器可能在所有其他類別中表現(xiàn)出近乎完美的響應(yīng)，但僅能夠提供足夠的功率以用作沒有角度控制的近場監(jiān)聽器，而它無法用于較大的混響空間的擴聲。

功率輸出能力和角度控制在揚聲器的實用性中扮演著重要的角色-因此，許多揚聲器的第一個規(guī)格參數(shù)通常是系統(tǒng)功率，或在特定位置（通常是FOH位置）的SPL。盡管兩者都無法提供有關(guān)系統(tǒng)實際聲音的提示，以及系統(tǒng)是否正確覆蓋了座位區(qū)域，但仍然是產(chǎn)品經(jīng)理和音頻工程師的主要要求。

結(jié)論

當(dāng)揚聲器在這些因素中的一個或多個方面未能達到合理的性能時，會發(fā)生什么？

•聽起來渾濁不清。
•它可能會只偏愛某一種音樂。
•過度失真可能會傷及耳朵。
•它在低電平時可能表現(xiàn)不錯，但在高電平時表現(xiàn)很差。
•它可能無法很好地覆蓋觀眾區(qū)，尤其是邊緣位置。
•它可能會超過觀眾區(qū)，投射向兩側(cè)墻壁，天花板和后壁，讓過多的能量反射作用，從而導(dǎo)致空間混響過度。
•聲音可能根本不夠大，無法滿足擴聲要求。
•而且，它可能會同時出現(xiàn)多種情況……甚至綜合以上所有缺點！