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揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


我們已經(jīng)明白音響訊號就是將音樂聲波的波型轉(zhuǎn)為電氣訊號的波型,所以也只要將訊號的波型同樣推動空氣就可以發(fā)出音樂的聲音 。音響系統(tǒng)中擔(dān)任這個將電氣訊號轉(zhuǎn)換為聲音的器材,就是「揚聲器」也就是一般俗稱的「喇叭」 。目前人類的科技要將電能轉(zhuǎn)換為音波,最主流的技術(shù)還是「電磁」方式,目前市面上的揚聲器主要也都是采取電磁原理設(shè)計制作的 。
完整的揚聲器會包括幾個部份:喇叭單體、分頻網(wǎng)絡(luò)、音箱這三大區(qū)塊,我們就分門別類來討論 。首先就是喇叭單體,基本上來說就是將麥克風(fēng)的工作原理倒過來,以電氣訊號輸入在磁力系統(tǒng)里音圈上的線圈,線圈會隨著訊號產(chǎn)生磁性變化,而帶動音圈在磁力系統(tǒng)中以聲音的波形運動 。音圈再推動喇叭單體的振膜或音盆,以推動空氣產(chǎn)生音波,聲音就這樣發(fā)出來了 。
揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


說來確實并不困難,不過要將電氣訊號盡可能地依原來應(yīng)有的波形、響應(yīng)等低失真的情況發(fā)出聲音就是另外一回事了 。音頻范圍由低頻(20Hz)到高頻(18kHz)超過了十個八度音程,單一喇叭單體要能涵蓋這個音頻范圍,在音量方面就會受到結(jié)構(gòu)的限制 。不過現(xiàn)在全音域單體技術(shù)成熟發(fā)達,市面上已經(jīng)有不少性能還不錯的全音域單體供貨銷售了 。
揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


當(dāng)然要建構(gòu)能發(fā)出大音量高帶寬的揚聲系統(tǒng),就需要將不同音域配置給不同特性的單體,諸如低頻域(300Hz以下)配置給低音單體、中頻域(300Hz-2500Hz)給中音單體,高頻域(2500Hz以上)給高音單體分別發(fā)音,整合成完整的音域 。低頻因為需要推動大量的空氣,所以需要最大的振膜/音盆;中音域需要推動的空氣量較少,因此音盆口徑與單體尺寸也更小更輕;而高音域只需要推動最少的空氣,因此高音單體也是振膜與體型最輕小的 。
揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


基本上來說,單體音盆/振膜口徑愈大,質(zhì)量就愈重能推動愈多空氣,但也具備更大的慣性所以反應(yīng)的速度會降低,因此適合更低的頻率;反之單體的振膜口徑愈小質(zhì)量愈輕的,就具備更快的反應(yīng)速度,能發(fā)出更高的頻率,但相對能推動的空氣量就有限 。這也是為何市面上稍有體積的揚聲器,都會配置多音路與多個單體整合發(fā)音 。
當(dāng)然這樣的話就要將擴大機的電氣訊號分出高低音路甚或中音路,也就是所謂的「分頻」 。一般說來揚聲系統(tǒng)的分頻方式有兩種做法,最主流的方式就是以被動分頻網(wǎng)絡(luò),將擴大機的訊號分出頻率范圍不同的音路出來 。而被動分頻網(wǎng)絡(luò)說穿了就是被動的電感、電容與電阻所構(gòu)成的「濾波器」,將該音路的音域范圍以外的頻段予以濾除,而只剩下所需的頻段能夠通過 。所以揚聲器統(tǒng)設(shè)有幾個音路,也就會有幾組濾波網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成分頻網(wǎng)絡(luò),分別驅(qū)動負責(zé)不同音域的單體 。
揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?


【揚聲器的原理是什么?是怎么發(fā)出聲音的?】另外一種做法是「電子分音」,是由訊號還在前級輸出的階段,就輸送至電子分音器,分出所需頻段的各音域,不過采用的是主動式的電子分音電路,一般說來分頻效果會比起被動分頻網(wǎng)絡(luò)要來得更好 。但分頻出來的不同音路就需要個別不同的擴大機去推動各音路的單體,因此會大幅提升揚聲系統(tǒng)的成本;通常電子分音都是由比較大型的揚聲系統(tǒng)所采用(還有會另文介紹的專業(yè)鑒聽揚聲器) 。

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