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音箱耳机入门系列

IT圈 admin 29浏览 0评论

2024年3月14日发(作者:祈星华)

音箱耳机入门系列(1):音箱的基本构成

关于音箱的定义,一直存在分歧。音箱这个词,主要用于大陆地区,在港台地区,被称

为喇叭,例如有源音箱被叫做有源喇叭。而喇叭,在大陆,却又是扬声器的俗称,还泛

指喇叭造型的乐器,例如唢呐、长号、小号等。如果用查找音箱的英文单词,会找到

SoundBox这个词汇,字面上的理解就是声音盒子,与音箱的意思非常接近,但这个词汇

却不是常用的,在英文中,音箱一般称为Speaker,它也是扬声器,它还包括说话、演

说的意思。

大陆说的音箱,港台说的喇叭,以及老外说的Speaker,所指的范围并不是100%重

合,但它们有个非常大的交集,这个交集即包括我们所认知的物体,即安装了扬声器的

一个盒子,它可以是很庞大的也可以是很小巧的,可以是圆的也可以是方的。

古老的音箱

因此,我们建议阅读此系列时,应该抛开定义上的歧见。为了方便港台读者阅读,

Soomal的后台程序会自动将“音箱”这个词汇转换成“喇叭”,而此时,您不应该认为

唢呐、长号、大号等都是我们应该讨论的范围。还有部分使用号角扩声的设备,这种设

备在英文中同样被称为Speaker,但它却不是“音 箱”范畴中的内容,因此本系列文章

均不会涉及。

各种音箱的剖面示意图

从20世纪20年代起,音箱诞生以来,其基本结构并没出现过大的变化,这些古董

级的产品,已经确定音箱的基本构成。

睿韵 Rhyme Acoustics MS88 音箱系统-无源音箱

不管什么音箱,其基本构成是没有大的区别的,当一个或者多个扬声器被安装到箱

体中,就构成了发声设备,而这个设备已经可以被称为音箱了。这便是音箱的基本构成。

这种简单的结构依然一些产品采用,例如无源的全频带音箱。

Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱

银黑款大黑钻

当然,这也只是最简单的音箱,而我们日常生活当中接触到的音箱大部分要相对复

杂点。大部分音箱采用双分频设计,即音箱同时使用了高音和低音扬声器。

分频器

大黑钻-分频器

Creative 创新 GigaWorks T20II 微型音箱-分频器

为了让高低音扬声器能发出协调完整的频段,设计师利用电容、电感等元器件的频

率阻断特性,设计了滤波器,对信号进行处理,这种装置被称为分频器。分频器作用就

是将信号分开后分别交由两个(或多个)扬声器同时发出,让它们更好的工作。

上图显示的分频器由电容电感组成,因此又被称为容感分频器。它在工作流程中,

位于功率放大器后端,因此它也被称为功率分频。为了降低成本,有些音箱采用的是更

为简单的分频装置,例如只用一颗电容做简单滤波,虽然简陋,但也属于分频装置的一

种。

Bose MusicMonitor 微型音箱-功放模块

Edifier 漫步者 M20 微型音箱-功放模块

鹂之声黑钻双子星Ultra Edition有源音箱-功放模块

Creative 创新 GigaWorks T20 微型音箱 - 功放模块

E-MU PM5 监听音箱-功放模块

Edifier 漫步者 M2 Plus 微型音箱-功放板

随着集成电路技术的进步,功率放大器可以被设计得很小,不再需要单独的外壳,

因此产生了将功放模块放入到箱体内部的设计,这种设计被称为有源音箱。集成功放,

并不是音箱必须的,但这是音箱发展过程中的重要变革,有源音箱也成为了当前音箱的

主流形式。

漫步者 Edifier R2000T 立体声音箱 - 前级模块

其位于侧面板后,由于被胶水封死,无法拆卸,只能用这个角度拍摄。

3nod 三诺 N-45G 立体声音箱-前级

大部分有源音箱的放大器分为前级与后级,前级主要作用是将输入信号放大,然后

再输送到后级放大器进行功率级的放大。前级不是有源音箱必须的,不少音箱就采用无

前级设计,例如著名的漫步者R1900TⅡ。

随着铜价的持续攀升,一种取代传统功率分频器的设计被较为广泛的应用,即电子

分频。所谓电子分频,指的是信号分频,它在流程中位于信号输入到功放之间的位置。

以双分频的立体声音箱为例,立体声信号被分成4路,分别对应4路功率放大通道以及

4枚扬声器。电子分频器一般集成到了功放模块当中,因此没有独立实体照片,目前大

部分中高档有源音箱多采用电子分频设计。值得强调的时,电子分频与功率分频各有千

秋,没有绝对的优劣之分。

行文至此,音箱的构成基本清晰。音箱主要分为有源与无源两种,箱体、扬声器是

它们共有的必须要的构成部分,差别是无源音箱没有功放模块,双分频或者多分频依赖

功率分频器完成,而有源音箱可以采用功率分频器和电子分频器多种形式的分频手段,

在设计上更为灵活一些。

音箱耳机入门系列(2):音箱的声学结构

声学结构:密闭式

如果你将扬声器从音箱中取出,同样的给上信号,扬声器依然能发声,但声音会变

得很小,这是为什么?因为扬声器振膜工作时,会同时驱动振膜前后的空气形成两组声

波,但这两组声波的相位相差180度,也就是说,这两组声波峰谷相对,会相互抵消,

使得声压下降,这和我们设计的煲箱软件的降噪原理有些相似。为了让声音变得更有效

率,扬声器需要配合板子使用,这些板子被称为障板。这些障板的不同组合,形成了不

同的箱体,与扬声器配合形成不同的结构,这些结构被称为声学结构,它决定了音箱的

一些基本特征。

波形相位差演示

目前最为常见的有倒相式,其次是密闭式,这篇文章主要就是讲述这两种以及衍生

结构的特点。

密闭式,又叫封闭式。顾名思义,即完全封闭的结构,它的设计目的就是为了完全

阻断扬声器向后驱动时发出的声音,这种声学结构简单,便于设计,它曾经是音箱的主

流形式,也是土炮党所钟爱的一种结构。

Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱

剑桥 Cambridge SoundWorks PCWorks 2.1 音箱-卫星箱

但随着有源音箱的发展,密闭式的声学结构不再显得那么受欢迎,主要原因是密闭

式不利于散热,对于内置功放模块的有源音箱来说,这种结构会降低电气方面的安全性。

到目前为止,还能看到一些2.1音箱的卫星箱采用这种结构。

密闭式在声学性能方面有着天然优势。它将扬声器后方空间完全包裹,形成一个封

闭的空间,它与外界容易形成气压差。或许这个概念不好理解,你可以跟随我们的文字

做个实验,找一个空可乐瓶,拧紧盖子,然后轻轻捏瓶子,感受一下瓶子反向的作用力,

然后拧开盖子,再次捏捏瓶子,是否感到瓶子的反作用力变小了?

当扬声器工作时,振膜会前后驱动,箱体内的气体的体积会产生变化,随之而来就

是气压产生变化,它会与外界的气压形成相互作用力,向内或向外顶托振膜快速回位,

如同有个“空气弹簧”一般,这个特点决定了密闭式声学结构的音箱会具有良好的响应

速度,通常情况下,密闭式能让声音变得干净清晰,具有质感,具有良好的响应速度,

整体不会拖泥带水,低频衰减平滑柔和。但同时,这个特性也会限制振膜的行程距离,

使得推动的空气体积变小,这会降低效率,尤其是低频的量感。

声学结构:倒相式

前面提到,扬声器工作时,会前后驱动空气发出两组声波,密闭式采用封闭箱体阻

断向后的那组,这样会降低发声效率,有无办法让向后的声波也被利用起来呢?

答案就是将声波导出来。在“音箱上插一根管子”,就是倒相式声学结构,那根管

子叫导声管,也叫倒相管,它能将扬声器向后发出的声音相位翻转导出,这就是“倒相”

的意思。这样处理过的声波与先前发出的声波不会峰谷相对产生抵消作用,而会相互叠

加,实现更大的声压,这也是倒相式结构低频量感相对充沛的原因。

Creative 创新 D200 蓝牙无线音箱-倒相管

Edifier 漫步者 E20 音箱-倒相管

Musiland 乐之邦 N66 有源音箱-倒相管

你或许好奇,声音经过导出,相位会再次翻转吗?为什么倒相箱对低频量感改善明

显,而对中高频量感影响较小呢?倒相式的工作原理并非“导出”这么简单,它受到箱

体容积、倒相管截面面积、长度等多种因素音箱,它真正的工作原理是利用声箱共振,

共振效果和频率可以通过公式计算。一般情况下,箱体容积越大,低频下潜越深,瞬态

则容易变差,倒相管长度越长,下潜越深,瞬态越好,量感会降低,效率降低。箱体多

大、倒相管多长合适?需要经过计算,不正确的设计都会导致声音劣化,我们这里所说

的,也只是一个基本特点而已。需要明确的概念就是,倒相不只是简单的将声音反相导

出。

鹂之声 黑钻 双子星XPE立体声音箱

Edifier 漫步者 R1900TⅡ06款

Creative 创新 GigaWorks T20 微型音箱 - 顶部的倒相孔

倒相式又分为前倒相、后倒相,即指的倒相管的指向,这两种形式最为常见,也有

将倒相管开在顶部的,例如创新的T20、HD50等。倒相管的指向对本身不会影响性能,

但会影响摆位,例如后倒相的音箱,摆放时应该注意离墙位置,避免过度反射造成的声

音浑浊。

相比密闭式声学结构,倒相式在低频下潜和量感方面的优势是天然的,这种声音的

趋势也迎合了大部分人的声学审美标准。倒相式还可以通过倒相管交换声学腔体内外的

气体,带走热量,这种结构,用于有源音箱设计时能提高电气稳定性和安全性,因此大

部分有源音箱均采用倒相式。

声学结构:Cannon和导波管

有些音箱看不到倒相管,甚至本身就是管状的,例如漫步者M3 Plus的低音音箱采

用的Cannon结构,还有Bose妙韵的Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导

波管结构,还有漫步者M360采用的涡旋结构等等,这其实都属于倒相式的衍生或变型,

工作原理还是一样的。在有源音箱中不常见的号筒结构、迷宫结构等,同样属于倒相式

的变型和衍生。

Cannon 结构简单示意

Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导波管扬声器技术示意

Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-涡旋结构

声学结构:被动膜

被动振膜,又叫被动辐射器、空纸盆。它也是一个发声器,但它本身不具备主动驱

动力,它不包含驱动系统,它依赖主动扬声器工作时,压缩声学腔体内的空气,被驱动

而发声。这种技术出现得很早,但真正被广泛使用,是随着微型音箱的兴起而来。

Creative 创新 Inspire 音诗派 T12 微型音箱-箱体背面的被动辐射振膜

RoyQueen 朗琴 XPort X6 微型音响-被动振膜

Edifier 漫步者 M16 微型音箱-被动振膜

这种技术实际是在增加振膜的驱动面积,以推动更大体积的空气获得低频量感。这

种结构也是全封闭的,因此腔体内外也容易形成气压差,而产生相互顶托振膜(包括主

动和被动的)的效果,这点和密闭式结构相似,但声音特点却并不相同。这取决于主动

振膜和被动振膜的面积比例,如果被动振膜很大,甚至大于主动振膜,振膜每个面积单

位获得的作用力就相对小,顶托作用就不会明显,声音的响应速度会变慢,振膜的容易

失控,反之,如果被动振膜较小,顶托作用就明显,声音的表现就会有类似密闭式结构

的特征。

在有些权威的声学书刊中,将被动振膜式视作倒相式的变型,我们对此持有保留意

见,这种结构的工作原理既不属于密闭式也和倒相式有明显区别,因此在我们的文章当

中,将被动振膜作为单独的一类来说明。

音箱耳机入门系列(3):音箱的箱体材料

箱体由障板构成,而障板的材料也有讲究,找几块纸板泡沫板是做不出像样的箱体。什么材料是比较理想的呢?

在讨论材料之前,需要了解一下箱体内部的情况,扬声器通电工作后,箱体会不可避免的产生振动,振动可能是

多方面的。

内部驻波造成的振动,这些波的能量可以传导到箱体上。

扬声器本身振动传导到箱体上。

音箱共振。

工艺导致的一些问题,例如扬声器安装不够牢固等。

这些振动都被俗称为箱振。箱振会产生新的声波,这些声波会造成声音品质下降,即便扬声器再好,如果箱体容

易发生箱振,那么这套音箱也不能被称为是好产品。在过去的测评中,我们一直在强调箱体的强度十分重要,也

正是基于如上原因。

再回到之前话题,什么材质是比较理想的?优质材质应该具备如下几个特点:

本身具有良好的隔音性能

刚性大,不易振动

不易变形

吸水膨胀率低

目前来说,音箱产品中比较常见的箱体制造材料有如下几种。

● 木质板材

木质板材并不一定指实木,它并不是理想的材料,实木不适合工业化的生产,它容易变形开裂,如果经过烘干、

防变形处理,成本会很高,而且实木对边角料的利用率低,也不环保。所谓的木质板材,通常指密度板。这是一

种将木头粉碎后混合胶料经过热压工艺处理后的板材,按照密度又分为高中低密度几种,用于音箱箱体制造的,

一般是中密度板[MDF]。

用于音箱箱体制造的各种厚度的中密度木质板材

中密度板具有密度大、刚性强,一致性好,不易变形等特点,且易于加工,它是制造木质箱体的主要材料。

刨花板 

还有一种刨花板,也被某些厂商用于箱体制造,这种板材也可以算得上是木质板材,主要使用木材尾料或者其他

材料例如甘蔗渣制造。刨花板吸水率和膨胀率远比中密度板高,这种板材的吸水特性决定了它不适合作为音箱的

板材,在南方的潮湿的天气里,这种板材会吸收空气的湿气而发胀,遇到干燥天气时收缩,两三年,箱体的稳固

度就会下降。刨花板还有其他的问题,由于材质密度不均匀,在上面直接拧螺丝是无法保证做到生根牢固的,安

装扬声器也是个问题。

用于音箱箱体制造的各种厚度的中密度木质板材

即便是中密度板,它也有档次差异。在板材制造过程中,会使用到胶料、阻燃剂等化学品,这些化学物会在长时

间里释放对人体有害的有毒气体,好的板子,会使用环保胶剂来制造,以降低甲醛等有害物质的含量和释放量。

E2 小于等于 5.0 mg/L 的甲醛释放量

E1 小于等于 1.5 mg/L 的甲醛释放量

E0 小于等于 0.5 mg/L 的甲醛释放量

板材有环保等级,主要有三档。在音箱制造当中,大部分使用的是E2级板材,少量大厂使用E1级,极少数使用

E0级。严格的讲,E2级的板材因为甲醛释放量高是不能用于室内的。

在相当长的时间里,国内厂商都在高调的宣传木质板材的优势,什么消除箱振等等,描述得很高档的样子,使得

木质箱体成为重要卖点,很多朋友也就形成了木质箱体优于其他箱体的错误印象。木质箱体不是万能药,它的稳

固度一样受到箱体设计、板材厚度等因素的影响,薄薄的板材一样无法确保箱体的坚固。国内厂商青睐木质板材

的原因,最大的原因是它非常易于加工,不需要开设模具即可小批量生产,生产入门门槛很低罢了。

● 塑料材质

用于音箱箱体制造的塑料颗粒

用于音箱箱体制造的塑料颗粒 

塑料是一种统称,它泛指高分子量的合成树脂为主要组分,加入适当添加剂,可加工成型的塑性材料。在严格的

权威声学书刊当中,使用的“合成树脂”这个称呼。

不管是叫塑料也好还是叫合成树脂也好,都不会改变它的基本物理特性。塑料最大的优点就是可塑性,用它可以

设计出更多样化的造型,增加产品附加值和装饰性。但塑料本身也有缺陷,它刚性通常较差,也容易共振。这也

成为了很多人所诟病的缺陷。实际上,塑料可以通过改造,例如混入其他材料或者合成新型的树脂来改变材料的

物理特性,以达到预期强度,这种混合物配比自由度非常高。

CreATIve 创新 GigaWorks HD50 微型音箱-被拧断的螺丝 

国外的音频企业在这方面的研究较早,材料设计方面经验更为丰富。在拆解创新HD50微型音箱的过程中,发生

了一个小意外。HD50的螺丝全部都是带着胶水拧进去的,给我们拆解带来了麻烦,我们遇到顽固分子,有一颗螺

丝纹丝不动,我们费了老大的劲儿,结果把这款螺丝给拧断了,螺丝的直径有3mm,当时我们最担心的是怕把箱

体的螺丝孔位给崩裂了,拆开后,发现箱体安然无恙。从这个小插曲也可以看出,塑料一样可以做到相当优异的

坚固度。实际上,HD50的塑料箱体完全不逊色于木质箱体。

Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-内置的音箱 

国内也有少量企业在进行材料研究。漫步者M360也采用了一种混合型材料,它将不同特性的塑料颗粒以及其他

物质混合,得到一种新型的高强度材质,它被用于制造涡旋结构的内置塑料箱体。不过这种材质的外观不太好看。

塑料到底好不好?这个问题要分阶段性的看,塑料本身并不是高成本材料,但成型的模具却非常昂贵,一套高质

量的模具动辄上百万,如果产品难以出量,平摊到个体上的模具成本就很高,反之,如果上量,塑料箱体的制造

成本就会大大低于木质箱体。因此,对于小企业来说,塑料箱体是一个沉重的经济负担,对于大企业来说,塑料

箱体却是赚钱的利器。简而言之,塑料材质适合大规模生产,但入门门槛较高。

● 金属材料及其它

Bose MusicMonitor 微型音箱 

在有源音箱里,也有极少量使用金属箱体的。金属刚性大,可以较薄厚度就实现非常出色的稳固度,并且可以做

到很好的加工精度,做工可以更加精致。而且表面质感高贵,这也是其他材质难以模仿的。缺点也是客观存在的,

金属本身是声音的优质导体,内部损耗低,另外成本也是比较高的。使用金属作为箱体材料的并不多,这里就不

再重点讲述。不过值得一提的是,金属具有可塑性,因此金属箱体的加工方式可以有多重类型,例如Bose

MusicMonitor,使用的是金属板材和框架组成的箱体设计,气密性和强度方面会差些,而安装成本会低一些。有

些金属箱体则采用浇铸方式,这种加工方式更为少见。

网友自制的水泥箱体

有些发烧友为了追求更加稳固的箱体,使用金属框架的水泥打造箱体。

园林音箱 

还有公园、绿地常见的园林音箱,则使用玻璃纤维板和其他混合材料打造箱体。

更多查看 音箱耳机入门系列(3):音箱的箱体材料

2024年3月14日发(作者:祈星华)

音箱耳机入门系列(1):音箱的基本构成

关于音箱的定义,一直存在分歧。音箱这个词,主要用于大陆地区,在港台地区,被称

为喇叭,例如有源音箱被叫做有源喇叭。而喇叭,在大陆,却又是扬声器的俗称,还泛

指喇叭造型的乐器,例如唢呐、长号、小号等。如果用查找音箱的英文单词,会找到

SoundBox这个词汇,字面上的理解就是声音盒子,与音箱的意思非常接近,但这个词汇

却不是常用的,在英文中,音箱一般称为Speaker,它也是扬声器,它还包括说话、演

说的意思。

大陆说的音箱,港台说的喇叭,以及老外说的Speaker,所指的范围并不是100%重

合,但它们有个非常大的交集,这个交集即包括我们所认知的物体,即安装了扬声器的

一个盒子,它可以是很庞大的也可以是很小巧的,可以是圆的也可以是方的。

古老的音箱

因此,我们建议阅读此系列时,应该抛开定义上的歧见。为了方便港台读者阅读,

Soomal的后台程序会自动将“音箱”这个词汇转换成“喇叭”,而此时,您不应该认为

唢呐、长号、大号等都是我们应该讨论的范围。还有部分使用号角扩声的设备,这种设

备在英文中同样被称为Speaker,但它却不是“音 箱”范畴中的内容,因此本系列文章

均不会涉及。

各种音箱的剖面示意图

从20世纪20年代起,音箱诞生以来,其基本结构并没出现过大的变化,这些古董

级的产品,已经确定音箱的基本构成。

睿韵 Rhyme Acoustics MS88 音箱系统-无源音箱

不管什么音箱,其基本构成是没有大的区别的,当一个或者多个扬声器被安装到箱

体中,就构成了发声设备,而这个设备已经可以被称为音箱了。这便是音箱的基本构成。

这种简单的结构依然一些产品采用,例如无源的全频带音箱。

Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱

银黑款大黑钻

当然,这也只是最简单的音箱,而我们日常生活当中接触到的音箱大部分要相对复

杂点。大部分音箱采用双分频设计,即音箱同时使用了高音和低音扬声器。

分频器

大黑钻-分频器

Creative 创新 GigaWorks T20II 微型音箱-分频器

为了让高低音扬声器能发出协调完整的频段,设计师利用电容、电感等元器件的频

率阻断特性,设计了滤波器,对信号进行处理,这种装置被称为分频器。分频器作用就

是将信号分开后分别交由两个(或多个)扬声器同时发出,让它们更好的工作。

上图显示的分频器由电容电感组成,因此又被称为容感分频器。它在工作流程中,

位于功率放大器后端,因此它也被称为功率分频。为了降低成本,有些音箱采用的是更

为简单的分频装置,例如只用一颗电容做简单滤波,虽然简陋,但也属于分频装置的一

种。

Bose MusicMonitor 微型音箱-功放模块

Edifier 漫步者 M20 微型音箱-功放模块

鹂之声黑钻双子星Ultra Edition有源音箱-功放模块

Creative 创新 GigaWorks T20 微型音箱 - 功放模块

E-MU PM5 监听音箱-功放模块

Edifier 漫步者 M2 Plus 微型音箱-功放板

随着集成电路技术的进步,功率放大器可以被设计得很小,不再需要单独的外壳,

因此产生了将功放模块放入到箱体内部的设计,这种设计被称为有源音箱。集成功放,

并不是音箱必须的,但这是音箱发展过程中的重要变革,有源音箱也成为了当前音箱的

主流形式。

漫步者 Edifier R2000T 立体声音箱 - 前级模块

其位于侧面板后,由于被胶水封死,无法拆卸,只能用这个角度拍摄。

3nod 三诺 N-45G 立体声音箱-前级

大部分有源音箱的放大器分为前级与后级,前级主要作用是将输入信号放大,然后

再输送到后级放大器进行功率级的放大。前级不是有源音箱必须的,不少音箱就采用无

前级设计,例如著名的漫步者R1900TⅡ。

随着铜价的持续攀升,一种取代传统功率分频器的设计被较为广泛的应用,即电子

分频。所谓电子分频,指的是信号分频,它在流程中位于信号输入到功放之间的位置。

以双分频的立体声音箱为例,立体声信号被分成4路,分别对应4路功率放大通道以及

4枚扬声器。电子分频器一般集成到了功放模块当中,因此没有独立实体照片,目前大

部分中高档有源音箱多采用电子分频设计。值得强调的时,电子分频与功率分频各有千

秋,没有绝对的优劣之分。

行文至此,音箱的构成基本清晰。音箱主要分为有源与无源两种,箱体、扬声器是

它们共有的必须要的构成部分,差别是无源音箱没有功放模块,双分频或者多分频依赖

功率分频器完成,而有源音箱可以采用功率分频器和电子分频器多种形式的分频手段,

在设计上更为灵活一些。

音箱耳机入门系列(2):音箱的声学结构

声学结构:密闭式

如果你将扬声器从音箱中取出,同样的给上信号,扬声器依然能发声,但声音会变

得很小,这是为什么?因为扬声器振膜工作时,会同时驱动振膜前后的空气形成两组声

波,但这两组声波的相位相差180度,也就是说,这两组声波峰谷相对,会相互抵消,

使得声压下降,这和我们设计的煲箱软件的降噪原理有些相似。为了让声音变得更有效

率,扬声器需要配合板子使用,这些板子被称为障板。这些障板的不同组合,形成了不

同的箱体,与扬声器配合形成不同的结构,这些结构被称为声学结构,它决定了音箱的

一些基本特征。

波形相位差演示

目前最为常见的有倒相式,其次是密闭式,这篇文章主要就是讲述这两种以及衍生

结构的特点。

密闭式,又叫封闭式。顾名思义,即完全封闭的结构,它的设计目的就是为了完全

阻断扬声器向后驱动时发出的声音,这种声学结构简单,便于设计,它曾经是音箱的主

流形式,也是土炮党所钟爱的一种结构。

Edifier 漫步者 S20NT 立体声无源音箱

剑桥 Cambridge SoundWorks PCWorks 2.1 音箱-卫星箱

但随着有源音箱的发展,密闭式的声学结构不再显得那么受欢迎,主要原因是密闭

式不利于散热,对于内置功放模块的有源音箱来说,这种结构会降低电气方面的安全性。

到目前为止,还能看到一些2.1音箱的卫星箱采用这种结构。

密闭式在声学性能方面有着天然优势。它将扬声器后方空间完全包裹,形成一个封

闭的空间,它与外界容易形成气压差。或许这个概念不好理解,你可以跟随我们的文字

做个实验,找一个空可乐瓶,拧紧盖子,然后轻轻捏瓶子,感受一下瓶子反向的作用力,

然后拧开盖子,再次捏捏瓶子,是否感到瓶子的反作用力变小了?

当扬声器工作时,振膜会前后驱动,箱体内的气体的体积会产生变化,随之而来就

是气压产生变化,它会与外界的气压形成相互作用力,向内或向外顶托振膜快速回位,

如同有个“空气弹簧”一般,这个特点决定了密闭式声学结构的音箱会具有良好的响应

速度,通常情况下,密闭式能让声音变得干净清晰,具有质感,具有良好的响应速度,

整体不会拖泥带水,低频衰减平滑柔和。但同时,这个特性也会限制振膜的行程距离,

使得推动的空气体积变小,这会降低效率,尤其是低频的量感。

声学结构:倒相式

前面提到,扬声器工作时,会前后驱动空气发出两组声波,密闭式采用封闭箱体阻

断向后的那组,这样会降低发声效率,有无办法让向后的声波也被利用起来呢?

答案就是将声波导出来。在“音箱上插一根管子”,就是倒相式声学结构,那根管

子叫导声管,也叫倒相管,它能将扬声器向后发出的声音相位翻转导出,这就是“倒相”

的意思。这样处理过的声波与先前发出的声波不会峰谷相对产生抵消作用,而会相互叠

加,实现更大的声压,这也是倒相式结构低频量感相对充沛的原因。

Creative 创新 D200 蓝牙无线音箱-倒相管

Edifier 漫步者 E20 音箱-倒相管

Musiland 乐之邦 N66 有源音箱-倒相管

你或许好奇,声音经过导出,相位会再次翻转吗?为什么倒相箱对低频量感改善明

显,而对中高频量感影响较小呢?倒相式的工作原理并非“导出”这么简单,它受到箱

体容积、倒相管截面面积、长度等多种因素音箱,它真正的工作原理是利用声箱共振,

共振效果和频率可以通过公式计算。一般情况下,箱体容积越大,低频下潜越深,瞬态

则容易变差,倒相管长度越长,下潜越深,瞬态越好,量感会降低,效率降低。箱体多

大、倒相管多长合适?需要经过计算,不正确的设计都会导致声音劣化,我们这里所说

的,也只是一个基本特点而已。需要明确的概念就是,倒相不只是简单的将声音反相导

出。

鹂之声 黑钻 双子星XPE立体声音箱

Edifier 漫步者 R1900TⅡ06款

Creative 创新 GigaWorks T20 微型音箱 - 顶部的倒相孔

倒相式又分为前倒相、后倒相,即指的倒相管的指向,这两种形式最为常见,也有

将倒相管开在顶部的,例如创新的T20、HD50等。倒相管的指向对本身不会影响性能,

但会影响摆位,例如后倒相的音箱,摆放时应该注意离墙位置,避免过度反射造成的声

音浑浊。

相比密闭式声学结构,倒相式在低频下潜和量感方面的优势是天然的,这种声音的

趋势也迎合了大部分人的声学审美标准。倒相式还可以通过倒相管交换声学腔体内外的

气体,带走热量,这种结构,用于有源音箱设计时能提高电气稳定性和安全性,因此大

部分有源音箱均采用倒相式。

声学结构:Cannon和导波管

有些音箱看不到倒相管,甚至本身就是管状的,例如漫步者M3 Plus的低音音箱采

用的Cannon结构,还有Bose妙韵的Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导

波管结构,还有漫步者M360采用的涡旋结构等等,这其实都属于倒相式的衍生或变型,

工作原理还是一样的。在有源音箱中不常见的号筒结构、迷宫结构等,同样属于倒相式

的变型和衍生。

Cannon 结构简单示意

Acoustic Waveguide Speaker Technology 音频导波管扬声器技术示意

Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-涡旋结构

声学结构:被动膜

被动振膜,又叫被动辐射器、空纸盆。它也是一个发声器,但它本身不具备主动驱

动力,它不包含驱动系统,它依赖主动扬声器工作时,压缩声学腔体内的空气,被驱动

而发声。这种技术出现得很早,但真正被广泛使用,是随着微型音箱的兴起而来。

Creative 创新 Inspire 音诗派 T12 微型音箱-箱体背面的被动辐射振膜

RoyQueen 朗琴 XPort X6 微型音响-被动振膜

Edifier 漫步者 M16 微型音箱-被动振膜

这种技术实际是在增加振膜的驱动面积,以推动更大体积的空气获得低频量感。这

种结构也是全封闭的,因此腔体内外也容易形成气压差,而产生相互顶托振膜(包括主

动和被动的)的效果,这点和密闭式结构相似,但声音特点却并不相同。这取决于主动

振膜和被动振膜的面积比例,如果被动振膜很大,甚至大于主动振膜,振膜每个面积单

位获得的作用力就相对小,顶托作用就不会明显,声音的响应速度会变慢,振膜的容易

失控,反之,如果被动振膜较小,顶托作用就明显,声音的表现就会有类似密闭式结构

的特征。

在有些权威的声学书刊中,将被动振膜式视作倒相式的变型,我们对此持有保留意

见,这种结构的工作原理既不属于密闭式也和倒相式有明显区别,因此在我们的文章当

中,将被动振膜作为单独的一类来说明。

音箱耳机入门系列(3):音箱的箱体材料

箱体由障板构成,而障板的材料也有讲究,找几块纸板泡沫板是做不出像样的箱体。什么材料是比较理想的呢?

在讨论材料之前,需要了解一下箱体内部的情况,扬声器通电工作后,箱体会不可避免的产生振动,振动可能是

多方面的。

内部驻波造成的振动,这些波的能量可以传导到箱体上。

扬声器本身振动传导到箱体上。

音箱共振。

工艺导致的一些问题,例如扬声器安装不够牢固等。

这些振动都被俗称为箱振。箱振会产生新的声波,这些声波会造成声音品质下降,即便扬声器再好,如果箱体容

易发生箱振,那么这套音箱也不能被称为是好产品。在过去的测评中,我们一直在强调箱体的强度十分重要,也

正是基于如上原因。

再回到之前话题,什么材质是比较理想的?优质材质应该具备如下几个特点:

本身具有良好的隔音性能

刚性大,不易振动

不易变形

吸水膨胀率低

目前来说,音箱产品中比较常见的箱体制造材料有如下几种。

● 木质板材

木质板材并不一定指实木,它并不是理想的材料,实木不适合工业化的生产,它容易变形开裂,如果经过烘干、

防变形处理,成本会很高,而且实木对边角料的利用率低,也不环保。所谓的木质板材,通常指密度板。这是一

种将木头粉碎后混合胶料经过热压工艺处理后的板材,按照密度又分为高中低密度几种,用于音箱箱体制造的,

一般是中密度板[MDF]。

用于音箱箱体制造的各种厚度的中密度木质板材

中密度板具有密度大、刚性强,一致性好,不易变形等特点,且易于加工,它是制造木质箱体的主要材料。

刨花板 

还有一种刨花板,也被某些厂商用于箱体制造,这种板材也可以算得上是木质板材,主要使用木材尾料或者其他

材料例如甘蔗渣制造。刨花板吸水率和膨胀率远比中密度板高,这种板材的吸水特性决定了它不适合作为音箱的

板材,在南方的潮湿的天气里,这种板材会吸收空气的湿气而发胀,遇到干燥天气时收缩,两三年,箱体的稳固

度就会下降。刨花板还有其他的问题,由于材质密度不均匀,在上面直接拧螺丝是无法保证做到生根牢固的,安

装扬声器也是个问题。

用于音箱箱体制造的各种厚度的中密度木质板材

即便是中密度板,它也有档次差异。在板材制造过程中,会使用到胶料、阻燃剂等化学品,这些化学物会在长时

间里释放对人体有害的有毒气体,好的板子,会使用环保胶剂来制造,以降低甲醛等有害物质的含量和释放量。

E2 小于等于 5.0 mg/L 的甲醛释放量

E1 小于等于 1.5 mg/L 的甲醛释放量

E0 小于等于 0.5 mg/L 的甲醛释放量

板材有环保等级,主要有三档。在音箱制造当中,大部分使用的是E2级板材,少量大厂使用E1级,极少数使用

E0级。严格的讲,E2级的板材因为甲醛释放量高是不能用于室内的。

在相当长的时间里,国内厂商都在高调的宣传木质板材的优势,什么消除箱振等等,描述得很高档的样子,使得

木质箱体成为重要卖点,很多朋友也就形成了木质箱体优于其他箱体的错误印象。木质箱体不是万能药,它的稳

固度一样受到箱体设计、板材厚度等因素的影响,薄薄的板材一样无法确保箱体的坚固。国内厂商青睐木质板材

的原因,最大的原因是它非常易于加工,不需要开设模具即可小批量生产,生产入门门槛很低罢了。

● 塑料材质

用于音箱箱体制造的塑料颗粒

用于音箱箱体制造的塑料颗粒 

塑料是一种统称,它泛指高分子量的合成树脂为主要组分,加入适当添加剂,可加工成型的塑性材料。在严格的

权威声学书刊当中,使用的“合成树脂”这个称呼。

不管是叫塑料也好还是叫合成树脂也好,都不会改变它的基本物理特性。塑料最大的优点就是可塑性,用它可以

设计出更多样化的造型,增加产品附加值和装饰性。但塑料本身也有缺陷,它刚性通常较差,也容易共振。这也

成为了很多人所诟病的缺陷。实际上,塑料可以通过改造,例如混入其他材料或者合成新型的树脂来改变材料的

物理特性,以达到预期强度,这种混合物配比自由度非常高。

CreATIve 创新 GigaWorks HD50 微型音箱-被拧断的螺丝 

国外的音频企业在这方面的研究较早,材料设计方面经验更为丰富。在拆解创新HD50微型音箱的过程中,发生

了一个小意外。HD50的螺丝全部都是带着胶水拧进去的,给我们拆解带来了麻烦,我们遇到顽固分子,有一颗螺

丝纹丝不动,我们费了老大的劲儿,结果把这款螺丝给拧断了,螺丝的直径有3mm,当时我们最担心的是怕把箱

体的螺丝孔位给崩裂了,拆开后,发现箱体安然无恙。从这个小插曲也可以看出,塑料一样可以做到相当优异的

坚固度。实际上,HD50的塑料箱体完全不逊色于木质箱体。

Edifier 漫步者 M360 一体化音响系统-内置的音箱 

国内也有少量企业在进行材料研究。漫步者M360也采用了一种混合型材料,它将不同特性的塑料颗粒以及其他

物质混合,得到一种新型的高强度材质,它被用于制造涡旋结构的内置塑料箱体。不过这种材质的外观不太好看。

塑料到底好不好?这个问题要分阶段性的看,塑料本身并不是高成本材料,但成型的模具却非常昂贵,一套高质

量的模具动辄上百万,如果产品难以出量,平摊到个体上的模具成本就很高,反之,如果上量,塑料箱体的制造

成本就会大大低于木质箱体。因此,对于小企业来说,塑料箱体是一个沉重的经济负担,对于大企业来说,塑料

箱体却是赚钱的利器。简而言之,塑料材质适合大规模生产,但入门门槛较高。

● 金属材料及其它

Bose MusicMonitor 微型音箱 

在有源音箱里,也有极少量使用金属箱体的。金属刚性大,可以较薄厚度就实现非常出色的稳固度,并且可以做

到很好的加工精度,做工可以更加精致。而且表面质感高贵,这也是其他材质难以模仿的。缺点也是客观存在的,

金属本身是声音的优质导体,内部损耗低,另外成本也是比较高的。使用金属作为箱体材料的并不多,这里就不

再重点讲述。不过值得一提的是,金属具有可塑性,因此金属箱体的加工方式可以有多重类型,例如Bose

MusicMonitor,使用的是金属板材和框架组成的箱体设计,气密性和强度方面会差些,而安装成本会低一些。有

些金属箱体则采用浇铸方式,这种加工方式更为少见。

网友自制的水泥箱体

有些发烧友为了追求更加稳固的箱体,使用金属框架的水泥打造箱体。

园林音箱 

还有公园、绿地常见的园林音箱,则使用玻璃纤维板和其他混合材料打造箱体。

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