专业音响中音箱与扬声器技术

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专业音响中音箱与扬声器技术
    目前,国外从事扬声器及音箱生产的专业厂家有280多家(根据AUDIO资料),生产的产品有上千种.扬声器及扬声器系统作为音响重放的终端,它的质量好坏,将直接影响整个音响系统音质效果的发挥.国外从事扬声器生产的各大公司都投入很大的力量,不断开发研制扬声器新产品,以满足不同的使用环境和不同音响设备的更高的要求.近年来,随着数字音频技术的发展,对扬声器的要求也更加苛刻.为了适应技术发展的要求,满足消费者的需要,世界各国着名扬声器公司都致力于提高现有扬声器的性能,并研究开发扬声器专用新材料、新工艺和运用新的设计方法.现将世界知我大公司的扬声器及其系统技术现状、特点及独特的新技术介绍如下:
    1.国外扬声器及音箱的技术现状
    1.1专业扬声器
    主要是指用于电影、舞台、厅堂、体育场馆等场合的扬声器及扬声器箱.近年来,随着新材料、新技术、新结构、新工艺的发展,立体声技术、数字技术的应用、CD及VCD的流行,专业扬声器及其系统也取得了很大的发展,新产品不断涌现.美国JBL,EV,BOSE公司;英国KEF,TONNY公司;日本松下、先锋、三菱、TOA、YAHAMA公司,近年来都相继推出了各式各样专业扬声器及扬声器系统.它们鲜明的特点是,承受功率大,均在200W以上;效率高,一般均在98-100dB;指向性宽.
    为了实现上述特点,世界着名扬声器厂家八仙过海,各显神通.采取的主要方法有如下几点.第一,采用新型磁性材料,运用新的磁路设计方法.如JBL公司采用的SFG磁路设计,其中包含有磁通平衡、降低驱动源电感量和热传导的新型结构设置.使用的磁性材料其磁能积达3.6MGsOe以上.这就使扬声器承受功率的容量增大,重放低音强劲、有力度.第二,采用新材料,如高音扬声器振膜使用航天钛材,由于钛金属的E.P比侣材料优越,适合制造高素质的高音振膜.使用钛振膜的高音扬声器,高频得到较大的延伸,功率容量也有大幅度提高.低音扬声器采用层压高密度复合纸盆.音圈采用扁线,由于扁线占空系数高,磁路间隙利用率高,可获得较高的灵敏度.该技术由JBL公司发明,其他各大公司纷纷仿效.第三,采用新型号筒,在专业扩声中长期使用的指数式号筒扬声器已被新型等指向性号筒所取代.等指向性号筒的关键技术在于号筒采用不同形状的侧壁,由于过去单纯的直线式、指数式变成复杂的、不连续的函数式,以达到恒定的指向性.第四,广泛采用计算机CAD、CAM和CAT技术,利用现代技术挖掘传统扬声器的潜力,使专业扬声器产品精益求精.代表性的产品,如JBL公司的MR专业扬声器音箱系列、SR专业扬声器音箱系列.
    1.2AV扬声器音箱
    主要是指用于家庭高保真组合音响系统、卡拉OK歌厅、舞厅及家庭影院的声系统的扬声器音箱.AV扬声器这几年取得了很大发展,新产品不断涌现.世界各大扬声器公司都推出了各种形式的AV扬声器音箱.它们不仅具有先进的技术性能,而且从实用造型、提高灵敏度、扩大动态范围、展宽重放频带和良好的瞬态响应等技术特性.常见的有两路分频扬声器音箱:用一只8英雨或6.5英寸中低音单元加上球顶高音单元.由于中低频公用一只扬声器,就要求扬声器单元有宽阔的活塞振动范围而不出现分割振动,以保证理想的指向性和相位特性.各公司根据发烧友追求低音效果的要求,又相继开发哑铃式扬声器音箱,用两只8英寸或6.5英寸中低音单元之间夹一只球顶高音单元,旨在加强低音.三路分频扬声器音箱:在两路分频的基础上增加1只中音单元,其优点是充分利用各单元的活塞振动频带,减少失真,提高功率承爱能力.AV扬声器另一显着特点是具有较好的防漏磁性能,磁路都要具有磁屏蔽设计,确保不影响视频图像.
    现今,流行的多维立体声和家庭影院系统是指将影剧院的视听效果在一般家庭中展现出来,环绕声是其中一部分,而且是很重要的部分.现在市面上流行的环绕声大致分为两种,一种是由早期的"四声道"进化来的杜比定向逻辑环绕声;另一种是最早由YAHAMA公司开发出来的DSP环绕声.DSP环绕声是用数字处理技术,来模拟不同的空间(如某一个电影院、音乐厅……等)的音响效果.这就要求前置、中置、后置指示器音箱声音要平衡,指向性要理想.
    电声界的工程师们为提高AV扬声器的性能指标进行了不懈的努力,通过系统的设计、实验和模拟等手段,不断探索AV扬声器世界的奥秘,在保证听感的基础上,确保扬声器客观参量占据重要和必要的地位.代表性的产品,如JBL公司的家庭影院扬声器音箱系统,包括前置主声道、中置声道、环绕声道和超低音共7只音箱.前置主声道采用2只200mm低音单元、2只127mm中音单元、1只钛膜球顶高音单元及号角式高音扬声器.电影模式时使用号角式高音扬声器.电影模式时使用号角式高音扬声器,欣赏音乐时使用钛振膜球顶高音.重放音质设计十分周全,采用多声道声音均衡器和7声道音质等化器,利用数字技术在较小的家庭空间里营造气势恢弘的影院音效.

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  1.3重低音扬声器
    在过去,为了达到真正的重低音输出,设计者尽可能使用大的振盆.如KLIPSCH公司27英寸超低音扬声器;EV公司研制的30英寸锥形超低音扬声器等.近年来,家庭影院音响市场的兴旺推动着大振幅超低音扬声器的研究开发.代表性的产品有:AURASOUND公司径向钕磁系统的18英寸超低音扬声器.通过控制顶板的厚度和在2英寸长磁隙中使用0.5英寸音圈,以获得较大的线性运动范围.PINEER公司的超低音扬声器有独特的创举,从外观看,人们可能认为它没有悬边,其实,它将类似悬边的结构粘贴在振膜之后,让振膜能在圆筒形的框架中作较长的活塞运动.此超低音扬声器的振盆可前后运动达2cm,6英寸口径低音扬声器,在50Hz时可达100dB声压级,这是传统的低音扬声器很难达到的.代表性的产品,如KEF公司的AV1主动式有源超低音音箱.
    2.国外知名大公司扬声器箱主要特点及独特的新技术
    2.1JBL公司
    音箱的特点是:承受功率大,200-300W;灵敏度高,最大声压级110dB以上;良好的频率响应,平坦的频响和优良的瞬态特性.
    独特的新技术:
    (1)音箱用低频扬声器的磁极芯相当粗,磁极芯为空心的,上面镶有线切割成型的镶片.这种特殊设计的磁极芯可以减轻扬声器的重量,利于散热,旨在提高功率承受能力.
    (2)扁线音圈作为一种先进技术,是由JBL公司发明的.最初用在低音扬声器上,后来高音扬声器也普遍采用,铝线和铜线均有.扁线占空系数高,磁空隙利用率高,旨在提高灵敏度.根据测试,在同一磁路中,扁线音圈比圆线音圈可提高灵敏度约1dB.
    (3)钛振膜球顶型单元,也是JBL公司首先开始成功的.钛材料的杨氏模量比铝材料优越,使用钛膜的高频扬声器,高频上限能得到较大展宽,功率容量有较大幅度提高.
    (4)SFG对称磁场磁路钛振膜是JBL公司的专利技术.该专利技术保证了磁隙上FB值分布对称与音圈上下位置相等,其中包含有磁通平衡、降低驱动源电感量和热传导的结构设置.有效的抑制低频失真、改善功率承受能力和阻尼特性.
    2.2BOSE公司
    该公司扬声器箱的特点是:主动利用听音环境的反射声来改善和修饰扬声器的辐射特性,开发出世界闻名的声场型扬声器箱.
    bose公司的新技术:
    (1)直接/反射扬声器技术.bose公司的扬声箱利用直接/反射技术还原从墙壁、天花板和地板反射到听众的混合的声音,运用直接/反射理论将声音的层次及^*表现得淋漓尽致.代表性的产品有901,701和501型系列音箱.
    (2)音响气流量低音技术.该技术是利用"A-cousticMass"结构所产生的气流,耦合三个独立声室工作,可减少低音单元振膜的谐振,降低失真的同时,还可提供极大的动态范围.
    (3)音频波导管技术.此技术是bose公司历经14年研究的科研成果,并申请了专利.其特点是在极小的机箱结构里安装扑颇长的折曲导波管,从而增加低频量感,创造出突破小箱体体积限制的庞大的舞台空间感.
    (4)HOROFINE薄膜技术.这种薄膜技术是一种利用竹浆和木浆制成的,具有完美、均衡的塑性和刚性,能满足将电信号转换成高质量声波的三项主要指标:密度低、杨氏模量高和衰减指数大,能在中高音域内重放出明亮清晰和十分自然的声音.
    2.3AR公司
    该公司以创造出气垫式扬声器箱而闻名于世,这种音箱采用了声悬浮技术,它通过密闭箱体内像弹簧一样的空气支持着低音单元,而获得深沉有力的低音.这种扬声器箱从50年^*始出现,沿用至今,经久不衰.
    2.4法国FOCAL集团公司
    该公司以创造高级扬声器单元着称,同时还生产多种款式扬声器箱,产品畅销世界各地.一些集团公司拥有先进的扬声器制造技术,它们享誉国际的重要发明有四顶.
    (1)发明了一种名为"MVF"(消除机械振荡)系统的新设计.使用该系统可克服传统音盆式扬声器机械振荡的缺点,降低音盆分割振动强度确保高保真重放.
    (2)在振膜设计方面,拥有已注册专利的Polkevlar音盆,质量轻而刚性强,彻底解决了音染问题,频率响应准确.
    (3)发明了Polyglass(聚乙烯玻璃)处理振盆,使振盆具有高刚性和优异的内部阻尼特性,令单元的声音平滑自然,重播音乐细致准确.
    (4)90年代新发展成功的钻石振膜,能重播出华丽的音色.
    这家公司的音箱特点是灵敏度高,大部分产品都在90dB以上.中音和高音单元同轴安装面板中线上,能产生准确的音像.
    2.5丹麦DALI公司
    司非常重视音箱的测听程序,决不单以客观测试结果为最后依据.公司拥有一个实践经验丰富、有专业音乐素养的人士组成的测听评审团,为DALI的每个新产品的音质作出主观评审,以确保DALI产品的特有风格.DALI公司音箱最显着的特点是:前面板尽可能的窄,控制声扩散角度;箱体十分坚硬,具有表面吸收层装置,能有效消除谐振,使声场稳定,立体声^*感非常准确.音箱使用的单元均经电脑测试配对.
    2.6英国音箱的特点
    TANNOY公司同轴扬声器闻名于世,成功地解决了相位失真难题;KEF公司发明了"UNI-Q"同轴技术,实现了高音和低音同轴同点发声的理想,使立体声像准确;QUAD公司专攻静电扬声器,一直不遗余力对它加以改进和发展;Celestion和Rogers公司的小型音箱在2000Hz时测试曲线有2dB的凸起,有人认为,这微小的差别肯定会对音色有影响,但这两家公司的产品是英国小型箱的代表性产品,这可能就是英国声的音色的奥妙.
    2.7新型平板扬声器
    英国verity公司和NCT公司,在1996年先后宣布研制成功了新颖的超薄平板扬声器,这的确是扬声器制作技术的重大突破.这类平板扬声器,其厚度最薄的为3mm,最厚的不超过25mm,有效辐射面积大小可随设计而定,从25cm2到100m2.Verity公司的NXT的扬声器采用的是电磁式驱动器,而NCT公司采用压电陶瓷驱动器.振动板采用碳纤维和纸质材料,扬声器重量非常轻.扬声器的频响范围很宽,指各性角度大,音质不错,此平板扬声器不需要箱体,可以像一张画挂在墙上或装在天花板中.专家预测:此类超薄型平板扬声器应用前景看好,将成为21世纪新一代扬声器.

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