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音响大喇叭和小喇叭区别(大功率喇叭和小功率喇叭区别)

音响大喇叭和小喇叭区别(大功率喇叭和小功率喇叭区别)

更新时间:2022-02-15 08:06:36

“喇叭”,这个单词被用于针对音箱、耳机等电声产品时,是我国对扬声器单元的一种俗称。扬声器或扬声器单元,是针对电声领域应用对“喇叭”的科学名称。大“喇叭”与小“喇叭”通常是指大口径扬声器与小口径扬声器。口径,通常是指扬声器振膜投影面积的直径。

为什么说是投影面积的直径呢?因为,业界通常用扬声器振膜平面直径作为其面积大小的粗略参考,而不是一个扬声器振膜的实际振动面积依据。扬声器振膜造型有圆锥形的、球顶形的、平板形的。造形不同,实际振动面积就不同。假如其投影面积(平面看)直径都为5英寸,11.5Cm~12.7cm,那么平板形的振膜面积可能是126.6cm^2;球顶形的振膜面积在拱高1cm条件下则可能是256.4cm^2;圆锥形的振膜面积在锥顶半径1cm、锥形深度5cm条件下则可能是298.9cm^2。投影面积相同,因造型不同而实际振动面积不同。振动面积不同,灵敏度、声能量等都有所不同。

社会上流传一种错误的观点:大喇叭有低音,小喇叭无低音。认为大口径扬声器单元能发出较低的低音频率,小口径发不出较低的低音频率。理由是:大口径对空气的推动量要比小口径大。这种知识上的错误流传甚广,甚至也误导了许多“高级”发烧友。

错在哪儿呢?

第一,空气推动量是指能量问题,不是指频率问题。频率的高低与空气推动量在物理上不存在因果关系。空气推动量大,是指声能量输出大,并≠频率低。

第二,频率的高低是指每秒钟振动多少次,每秒钟振动次数越多频率越高,反之越低。人耳能听到的最低频率是20Hz(这是理论标准。实际上20岁以上的人,随着生理曲线的下滑,逐渐听不到较低频率,40岁能听到30Hz的生理条件就已经很不错了)。20Hz是人耳生理上低频听阈的极限。

它是怎么听到的呢?

人感知声音信息的器官主要是听觉系统。其中,耳膜(也称鼓膜、耳鼓)就是感知声音的最前端(就像话筒的功能一样收集声音信息)。耳膜有多大呢?一般成年人的耳膜为9mm*8mm*0.1mm(厚)。耳膜,相当于话筒(麦克风)的振膜,因外界声波能量作用而受迫振动,耳膜背后的毛细将振动信息传递给淋巴液“电解”,变成电波传递给大脑。“听”靠耳膜,辨析靠大脑。“听”不到,大脑也就不“知”。所以,如果人的听阈是20Hz~20KHz,那么耳膜就一定对20Hz~20KHz的频率有所响应。换言之,耳膜对20Hz~20KHz的频率振动都会产生振动响应。超过听阈的次声(20Hz以下)和超声(20KHz以上)耳膜一概不振动,也就没有相关信息传送给大脑,人耳就听不见。

耳膜的振动面积是多少呢?8mm*9mm=72mm^2,也就是0.72cm^2。比上述5英寸扬声器单元振动面积小了至少170倍。这么小的面积能产生20Hz的振动?也就是每秒钟振动周期20次。能。如果不能你就听不到。所以说,振动面积大小与振动频率没有因果关系。并不是振膜面积越大频率就越低,振膜面积越小频率就越高。更何况许多测试麦克风振动面积也就是0.7~0.9cm^2,也能够检测20Hz以上的频率。意味着0.7或0.9cm^2的面积也能产生20Hz低频的振动。

耳膜与话筒振膜功能是一样的,都是声变电。话筒将声音转换成电流,耳膜同样是把声音变成电流。前提是它必须振动。声音本来就是一种机械波,因物质机械运动产生的周期性往复能量波动。而扬声器单元,原理与话筒相同,只是能量转换的方向与话筒相反:话筒是声变电,扬声器是电变声。电流中的频率均会加载到扬声器振膜的振动中。

那么,为什么市面上确实存在小口径扬声器单元低频不如大口径扬声器单元的事实呢?这不是电声原理问题,而是电声设计与制造优化(取巧)问题。扬声器单元设计,在声学部分存在一个振动质量大频率低,振动质量小频率高的规律。小口径单元的优势就是振动质量小。也就说对中、高频率的响应优于大口径单元。为了发挥它的优势,所以在设计上,往往采用扬长避短的策略。如果逆向设计,加大小口径单元的振动质量(振膜加厚、音圈加重、弹波加厚等),也能发出较大口径一样较低的频率,但是灵敏度低了,低到十分不经济的地步。比如,我们开发一只共振频率26Hz的5英寸单元,经理论音箱设计可低至18Hz。但灵敏度仅有60dB,承受功率50W。如果要想获得通常90dB灵敏度,就需要20只单元。这就十分不经济,没有哪个制造商会这样傻干。

一只10英寸的单元,假设投影振动面积是506cm^2,是5英寸的4倍,而成本最多也就是一只5英寸的3倍,当然选择10英寸来达到目的要经济得多。假如5英寸单元成本为100元,20只需要2000元,而一只10英寸才花300元。更何况20只单元怎么安装?安装面积需要多大?这一切皆成为不制造低频小单元的理由。这就是市面上找不到小口径低音扬声器的原因。并不是小口径不能发声较低低频,而是供给侧因为效率问题不提供。也就是声音效应的原因,而不是物理技术的原因。别把科学与市场混淆起来。

但理论上讲,20只5英寸较1只10英寸“发烧”程度就要高很多:

第一,20只5英寸总功率可达到1000W。这是1只10英寸无可企及的。也就说20只5英寸所能表现的动态,是1只10英寸无论如何都达不到的;

第二,假设一只5英寸与一只10英寸的失真率均为5%(实际上大口径失真率往往>小口径),那么20只5英寸的失真率仅有0.25%,<大口径20倍。相当于1个人的负载,分流为20个人共同承担,失真率低很多;

第三,小口径在电声设计上,完全可以做到音圈质量>振膜质量,这就使得音圈对振动系统的控制较为容易。在绝对控制振动系统前提下,音圈不会因振膜惯性而导致反电动势产生对系统音质的破坏,从而提高保真度。如此,10英寸以上等大口径设计是工程上绝对做不到的。即便做到,灵敏度也就极低,同样不经济。

以上用电声原理和市场条件阐述了大口径与小口径的低频问题说明了什么?

说明并不是单元口径越大低频就越好。因为“发烧”不能单单追求频率下限、低频下潜多深,还必须考虑瞬态、清晰等音质标准。一般而言,口径越大,音质越糊涂(主要是振膜太重的惯性造成的)。应当把口径越小作为前提。如果8英寸能表现30Hz,肯定比10英寸、12英寸、15英寸等低频音质表现要好。而且,不能把低频下限作为“发烧”重点。音乐里面最低的频率是钢琴左手第一个键,大约27Hz。但是在音乐中极少用到,音乐价值很少。倍大提琴最低频率E1,40.45Hz,也很少用,多用的G1以上,48Hz。交响乐大鼓大约50Hz,流行乐地鼓60Hz。所以过分强调音箱下限,就是往“商业陷阱”里跳。

再补充说明一点:很多发烧友把影院的低频感觉作为“标准”。其实并不是影院的音箱频率低而产生的低频质感,而是影院建筑声学条件决定了低频质感。一般来说,影院音箱能做到-3dB45Hz已经很不错了。好多都做不到。因为影院音箱为了强调电声效率(而非电声质量),所以采用大口径较为普遍。口径大,振动系统质量就大,质量大电(磁)力控制就难,失真率就高。所以类似扬声器单元折环(悬边)常采用布边,硬啊,便于振膜惯性控制。由于折环硬,低频下潜就难,也就下沉不了多少。那为什么较为标准的影院低频听感质量很大呢?那是因为影院声学环境的容积大,为低频传播创造了正常的声学环境。如果你把影院音箱搬回家,其低频质感马上消失了。因为声波是有形状的。以空气为介质前提下,20Hz声波波长为17.5米,30Hz声波波长11米,40Hz波长8.5米,50Hz波长6.8米。也就说影院室内空间能装下40Hz的波长,你就容易听到。但换一个声学空间为2.4米*5米*7米(35m^2)的家庭客厅,封闭条件下40Hz就难以听见了,波长装不下。所以,用于扬声器测试的标准化无响室空间(低频截止20Hz)是20米*12米*8米。

也就说,能不能有好的低频表现,与你的聆听空间有着密切的关系。如果你的家室空间(所有房间都打开门,让声音能更自由发挥)不大,选择音箱低频还是悠着点儿。否则,瞎掰。

好吧,说是低频需要声学容积,那耳机能听到较低的低频(如45Hz)是怎么回事呢?耳机在耳腔中容积小之又小。那是因为耳腔不可能完全密封,它存在一个与外空间联通的空气通道,这个空气通道足以装下较低低频的波长;并且,耳机振膜离耳鼓距离太近,很小的能量就会引起耳膜的振动。所以用耳机也能听到较低的低频。

有很多发烧友追求低频的震撼感。也就是酒吧、夜店那种音箱振动带着心尖尖跟着振动的感觉。这是能量问题,不是频率问题。也不是扬声器口径问题。这一点要有科学认识。从这个角度讲,选择大口径的能量感,是迫不得已。

大口径振动面积是小口径振动面积的数十倍,所以传输能量也是小孔径的数十倍,也因此能更容易听到较低频率;但大口径失真率远远>小孔径,低频音质总也难以达标。两者之间,择“优”选择吧。

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