揚(yáng)聲器（俗稱(chēng)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(duì)重放聲音的質(zhì)量有著重要的影響。揚(yáng)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(duì)揚(yáng)聲器發(fā)聲的好壞起著重要的作用。
一般來(lái)說(shuō)，主要有八個(gè)主要因素決定了我們從揚(yáng)聲器中聽(tīng)到的聲音，每個(gè)因素都由廣泛且互相影響的電氣和機(jī)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(dòng)器（鋁鎳鈷合金，陶瓷，釹）的功率、線(xiàn)性、磁路類(lèi)型，以及音圈導(dǎo)線(xiàn)（銅，鋁，圓形，六角形，單層，雙層等），音圈材料，線(xiàn)性和類(lèi)型以前的材料，盆架的聲音反射；高頻驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)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(jì)。
•驅(qū)動(dòng)器保護(hù)電路（如果有）。
……
揚(yáng)聲器是以上各種部件的綜合體。為了使揚(yáng)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(yáng)聲器聲音的8個(gè)因素
1
頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)有兩個(gè)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(jué)。相反，狹窄的響應(yīng)范圍（例如200 Hz – 6 kHz）聽(tīng)起來(lái)則是“低保真度”，盡管在這個(gè)范圍內(nèi)，其他性能確實(shí)不錯(cuò)，例如三分頻系統(tǒng)中的中頻系統(tǒng)，本就不是來(lái)還原整個(gè)頻譜的，所以聽(tīng)起來(lái)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(shuō)明揚(yáng)聲器不夠平坦，因此無(wú)法依靠它來(lái)進(jìn)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）通常可以通過(guò)精確的參數(shù)均衡進(jìn)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(guò)使用FFT（快速傅立葉變換）分析儀來(lái)快速識(shí)別相位響應(yīng)并表征揚(yáng)聲器。頻域中的每個(gè)偏差都會(huì)體現(xiàn)在相位上。
盡管我們無(wú)法像頻率響應(yīng)那樣靠耳朵去聽(tīng)相位響應(yīng)偏差，但是實(shí)際上所有揚(yáng)聲器中都存在這種偏差。通過(guò)精心的設(shè)計(jì)工作優(yōu)化其他參數(shù)后，相位響應(yīng)的偏差就可以聽(tīng)到了。
如果不同揚(yáng)聲器的聲學(xué)中心在整個(gè)分頻器中沒(méi)有完全對(duì)齊，并且它們都提供相同的能量，則一個(gè)聲源將滯后或領(lǐng)先于另一個(gè)聲源。增加延時(shí)可以部分糾正此問(wèn)題。
除了與其他揚(yáng)聲器之間的偏差，每個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)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(yùn)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(lái)最小化相位與頻率的偏差。
時(shí)間延遲和相位延遲有什么區(qū)別？盡管基本機(jī)制相同，但是當(dāng)我們談到時(shí)間延遲時(shí)，我們通常指的是較長(zhǎng)的時(shí)間，例如主陣列和延時(shí)塔之間的時(shí)間差。
3
諧波失真
這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樗鼪Q定了我們喜歡一個(gè)揚(yáng)聲器而不是另一個(gè)揚(yáng)聲器時(shí)所感知的大部分內(nèi)容。所有揚(yáng)聲器都會(huì)產(chǎn)生失真，大多數(shù)失真比信號(hào)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(wèn)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(cè)量諧波失真？通常，將正弦波給到揚(yáng)聲器。然后，使用測(cè)試麥克風(fēng)捕獲聲學(xué)響應(yīng)，并在FFT上進(jìn)行查看。理想情況下，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)僅產(chǎn)生所施加正弦波的基頻。
但是，在現(xiàn)實(shí)世界中，驅(qū)動(dòng)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(chēng)為T(mén)HD或總諧波失真。
不止如此，為了充分了解揚(yáng)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(huì)看到，大多數(shù)LF和HF驅(qū)動(dòng)器的失真產(chǎn)物會(huì)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(huì)增加。在高級(jí)驅(qū)動(dòng)器中，這應(yīng)該是線(xiàn)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(gè)時(shí)刻，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器被推得足夠厲害時(shí)，諧波將不再與基波保持線(xiàn)性關(guān)系。實(shí)際上，可以測(cè)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(dòng)器會(huì)產(chǎn)生超過(guò)100％的失真，并且聲音效果確實(shí)很糟糕。
在確定低頻出口對(duì)齊以及確定最佳分頻點(diǎn)時(shí)，了解失真開(kāi)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(dòng)器在其功率極限運(yùn)行時(shí)，它們產(chǎn)生的失真與基波成諧波相關(guān)。向錐體驅(qū)動(dòng)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(lèi)。
盡管我們不喜歡失真，但諧波失真至少與音樂(lè)有關(guān)。精美鋼琴的純凈美感可能會(huì)受到影響，但至少它聽(tīng)起來(lái)仍會(huì)像鋼琴一樣。但非諧波失真并非如此。
當(dāng)揚(yáng)聲器的失真產(chǎn)物與諧波無(wú)關(guān)時(shí)，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(tīng)起來(lái)幾乎不像鋼琴。通常（但并非總是如此），非諧波失真是機(jī)械問(wèn)題而不是設(shè)計(jì)問(wèn)題的結(jié)果，因此是可以解決的。
順便說(shuō)一句，當(dāng)我們說(shuō)失真是“產(chǎn)物”時(shí)，我們指的是諧波和非諧波能量的貢獻(xiàn)，這是有缺陷的電能傳遞函數(shù)被錯(cuò)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(lái)自我們的驅(qū)動(dòng)器，但是無(wú)論如何它都會(huì)存在。驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)選擇最佳材料來(lái)最大程度地減少失真，而混音工程師可以利用遠(yuǎn)低于其峰值輸出功率的系統(tǒng)來(lái)將失真保持在非常低的水平。
5
線(xiàn)性
這個(gè)線(xiàn)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(xiàn)性”可能與另一家制造商的“線(xiàn)性”意義完全不同。
我將線(xiàn)性定義為揚(yáng)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(shí)，例如在小軍鼓或底鼓敲擊期間，如果揚(yáng)聲器增加其失真，改變其頻率和相位響應(yīng)，或者無(wú)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(gè)或多個(gè)非線(xiàn)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(méi)有改變，則揚(yáng)聲器呈現(xiàn)線(xiàn)性。
沒(méi)有揚(yáng)聲器在整個(gè)功率和頻率范圍內(nèi)是真正線(xiàn)性的，盡管有些已經(jīng)盡可能接近線(xiàn)性。大多數(shù)錐體驅(qū)動(dòng)器和壓縮驅(qū)動(dòng)器在接近其功率處理的上限時(shí)或改變輸入信號(hào)時(shí)，都表現(xiàn)出明顯的非線(xiàn)性。
例如，給定的揚(yáng)聲器可能擅長(zhǎng)準(zhǔn)確地還原具有低失真的單個(gè)100 Hz正弦波，但在嘗試還原所有同時(shí)出現(xiàn)的多種復(fù)雜音樂(lè)音調(diào)時(shí)，可能會(huì)“崩潰”。因此，僅用單個(gè)正弦波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器來(lái)檢測(cè)失真并不能說(shuō)明全部情況。
一些聲學(xué)分析儀能夠提供用于失真測(cè)量，頻率掃描和自動(dòng)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(yáng)聲器對(duì)輸入刺激做出響應(yīng)所花費(fèi)的時(shí)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(lì)開(kāi)始和停止后揚(yáng)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(yáng)聲器的響應(yīng)速度越快，它發(fā)出的聲音越準(zhǔn)確。但是，非常快的揚(yáng)聲器可能聽(tīng)起來(lái)不那么“溫暖”，或者聽(tīng)起來(lái)不夠精確。那是因?yàn)槲覀円惠呑佣荚诼?tīng)那些表現(xiàn)出相對(duì)較慢的瞬態(tài)響應(yīng)的揚(yáng)聲器，尤其是超低頻率的揚(yáng)聲器。
在聽(tīng)覺(jué)測(cè)試中，許多人都喜歡慢速超低頻而不是快速超低頻，因?yàn)樗?tīng)起來(lái)好像只是在“填滿(mǎn)”低頻。而且，大多數(shù)樂(lè)器沒(méi)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(dòng)和停止速度與上風(fēng)琴的6英寸弦的啟動(dòng)和停止速度要差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。鼓音也不會(huì)表現(xiàn)出與镲相同的瞬態(tài)響應(yīng)。
因此，這是人類(lèi)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(duì)于自然發(fā)生的聲音而言。之所以能做到這一點(diǎn)，是因?yàn)楸恐氐?1英寸低頻揚(yáng)聲器盆體永遠(yuǎn)不會(huì)表現(xiàn)出與1英寸軟球頂高音揚(yáng)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(lái)再現(xiàn)音樂(lè)，請(qǐng)用STAX靜電耳機(jī)。隔膜只有3微米厚（3微米= 0.000118英寸），幾乎沒(méi)有重量，因此靜電耳機(jī)是訓(xùn)練您的聽(tīng)力技能的好方法。
由于PA揚(yáng)聲器必須提供更大的輸出功率才能有用，因此PA揚(yáng)聲器響應(yīng)的清晰度和均勻性就可能永遠(yuǎn)無(wú)法與之相比。這將我們帶到了最后兩個(gè)因素。
7.8
功率輸出和覆蓋角度
這兩個(gè)是密切相關(guān)的。大功率系統(tǒng)通常在一個(gè)或兩個(gè)軸上顯示出狹窄的或至少可控制的角度。例如線(xiàn)陣列和長(zhǎng)號(hào)角。
當(dāng)聲能集中時(shí)，它的強(qiáng)度會(huì)增加，但通常會(huì)產(chǎn)生更高的失真和更低的響應(yīng)均勻度。將其設(shè)計(jì)為功率強(qiáng)勁而不是均勻且線(xiàn)性的驅(qū)動(dòng)器，會(huì)降低音質(zhì)。
相反，較小的揚(yáng)聲器可能在所有其他類(lèi)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(méi)有角度控制的近場(chǎng)監(jiān)聽(tīng)器，而它無(wú)法用于較大的混響空間的擴(kuò)聲。
功率輸出能力和角度控制在揚(yáng)聲器的實(shí)用性中扮演著重要的角色-因此，許多揚(yáng)聲器的第一個(gè)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(wú)法提供有關(guān)系統(tǒng)實(shí)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(yáng)聲器在這些因素中的一個(gè)或多個(gè)方面未能達(dá)到合理的性能時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？
•聽(tīng)起來(lái)渾濁不清。
•它可能會(huì)只偏愛(ài)某一種音樂(lè)。
•過(guò)度失真可能會(huì)傷及耳朵。
•它在低電平時(shí)可能表現(xiàn)不錯(cuò)，但在高電平時(shí)表現(xiàn)很差。
•它可能無(wú)法很好地覆蓋觀(guān)眾區(qū)，尤其是邊緣位置。
•它可能會(huì)超過(guò)觀(guān)眾區(qū)，投射向兩側(cè)墻壁，天花板和后壁，讓過(guò)多的能量反射作用，從而導(dǎo)致空間混響過(guò)度。
•聲音可能根本不夠大，無(wú)法滿(mǎn)足擴(kuò)聲要求。
•而且，它可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多種情況……甚至綜合以上所有缺點(diǎn)！
