第1页:多媒体音箱的问题
扬声器的发明大约是在1877年,经过前人的研究和实验,人们发明了多种扬声器,但是总是不能得到很好的低音效果。原因有二,第一是本身的原理造成得不到很好的低音表现;其次,也是最主要的原因是,扬声器都是双面发声,而且反相,如果只是简单将扬声器安装在一块面板上,在低频段的声音相互抵消了,所以我们听不到很好的低音效果。
本文作者:知名多媒体HiFi发烧友 麦博电器总工程师 曾德钧老师
后来人们发明了音箱,就是将扬声器装在一个箱子内,让扬声器两面发出的声音完全隔离开,这样就避免了在低频段的声音相互抵消了,从而得到了比较理想的低音效果,以后人们就沿着这个思路将音箱的研究进行到了较高的水平,目前市场上在卖的和一些场所用的都是这类有箱体的音箱。但是,音箱本身存在与生俱来的缺点,就是箱染和对箱体内多次反射声对扬声器的二次声调制问题。在扬声器上加装了音箱,我们得到了较好的低音效果,同时音箱对扬声器的发声也无法避免的产生了负面影响。
目前的多媒体音箱基本都是由传统Hi-Fi音箱或专业监听音箱变形而来。即:把音箱的体积减小、扬声器口径尺寸缩小、功放功率降低和聆听距离缩短。应该说这些多媒体音箱只是对传统的原型音箱做了一些物理上的变化而去应付多媒体电脑这种使用形式上的变化,而并没有考虑到用到多媒体电脑在这些变化之后,聆听的声学环境发生了哪些变化、声场特性发生了哪些、以及箱体发声机理对近距离聆听产生了哪些影响。
各种音响设备的聆听距离
对这些问题,行业内在这类产品设计时都没有做过专门的考虑,在理论研究上也没有见过有专著或论文提过(只有我本人在99年、2000年在《微型计算机》的文章中有提到)。那么,当对传统的有源音箱进行体积缩小、功率降低和距离拉近等变化后,聆听环境发生了什么样的变化呢?通过分析,我们发现其变化主要集中在几点之上。
第2页:在桌子上听,声音有什么变化?
第一:反射声
原来的Hi-Fi音箱或监听音箱发声后,聆听者由于距音箱的距离较大(一般在3米以上)。聆听者不但听到通过扬声器纸盆震动传播的直达声,也听到了扬声器纸盆震动而引起周围物体所产生的二次反射声。也就是说聆听者所聆听到的声音是一种由直达声和反射声混合而成的“混合声”,或者说聆听到的声音中除了有从扬声器送来的直达声外,还有较大比例的反射声。
而电脑多媒体音箱或个人音响与此不同,由于聆听距离近(大约0.5米),聆听者所听到的主要是由扬声器发出的直达声,而二次或二次以上反射声的比例大大降低。也就是说聆听者所聆听的声场状态发生了变化。原来的声场为混合声场,现在的声场接近于自由声场或近声场。也就是说原来适合于混合声场的Hi-Fi音箱、监听音箱放在多媒体电脑这样的近声场的声学环境里是有问题的。
在自由声场下测试的频响曲线(反射声很小)
在混响声场下测试的频响曲线(反射声比例较高)
第二:声音多次调制
扬声器背部发出的声音被控制在音箱内,不能传播出去,只有通过音箱内壁的多次反射经过箱内空气的摩擦自然衰减而消失,在这多次反射的过程中,会反复作用在扬声器的背部振膜上,从而影响了振膜的正常发声,产生了所谓对声音多次调制的问题。
举一个极端的例子,扬声器收到一个信号而发声,如果没有任何外界的影响,振膜应该移动1毫米,但是由于1秒钟之前扬声器背部发出的声音还没有消失,作用在扬声器纸盆的背部,而扬声器的振膜因此只移动了0.5毫米,这样我们听到的音乐就和正确的不同了。
音箱正面的中低频部分的频率响应
而且,当我们再听一首乐曲时,扬声器收到的影响总是来自于之前的声音,而乐曲每个时间点的声音都是不同的,也就是说,扬声器收到的影响也是每时每刻都不一样的,那我们所听到的音乐都是不真实的,都是被前面的乐器调制过的。虽然这部分声调制的能量与放大器送来的能量比是要小不少,在远距离聆听时,这种“声调制”不会明显被感觉到,而到近距离聆听时,这部分“声调制”的声音就会被聆听到,进而影响了近距离聆听者的音质。