Hi-End音箱真偽(1)——發表於《高保真音響》2017年一期

Hi-End音箱真偽(1)

文 | 巴漢

中國現在有些人先富起來了,與經濟收入成正比的音響消費需求也顯現出來。

當前,中國市場成了歐美高價格音箱銷售的主戰場。而媒體、網路、發燒友等諸多方面把音箱的價格與價值對應起來,以為價格高=價值高。其實不然。發燒友把Hi-End音箱看成是頂級音箱,幾十萬幾百萬上千萬人民幣一對還不是頂級嗎?殊不知大家對Hi-End這個詞的理解從不追究到底是價格Hi-End還是價值Hi-End,所以有必要先了解Hi-End音箱的真偽。

Hi-End音箱真偽(1)——發表於《高保真音響》2017年一期

Hi-End這個單詞好像只有音響界在用。

有人將這個單詞解釋為“Hi-End就是High to end 的意思”(高到頂點)。其實不是。Hi-End這個單詞源於 “HI-FI”(約定俗成指高保真音響),指音響或電聲系統性能的高保真水平到達頂點就是Hi-End這個單詞的含義。

注意啊:Hi-End這個單詞是一個絕對概念喲。它不是指“更保真的”(More fidelity),而是指“最保真”的。在這裡的語義是“最”好的,而不 是“更”好的。只有更好沒有最好的語義是相對而言一種妥協的判斷。世界上並不是沒有絕對事物。例如地球只有一個,喜馬拉雅山最高,海比河大等都是絕對的。在哲學中,相對本身就是絕對的,反而絕對才是相對的。Hi- End就是最好不是更好,從重放音樂 的角度講,高保真效能是不能被任何其它保真效能所超越的。事實上,發燒友已經將Hi-End從Hi-Fi中抽取出來,已視Hi-End為Hi-Fi中聲學效能與品質最高等級。

Hi-End=絕對保真!

也許有人會說:別較真啊,形容而已!如果這樣認為,Hi-End就沒有標準了。所有號稱Hi-End的電聲產品及其技術也都是子虛烏有了。這樣, 談Hi-End、造Hi-End、賣Hi-End、聽Hi-End全無意義了。

換言之,Hi-End在這裡的概念定義在於:針對音樂重放絕對保真。這,更多地是在電聲品質與效能範疇定義。

正是在這一定義前提下,我們就可以探討什麼樣的音箱才是真正的Hi-End音箱,什麼樣的音箱是偽Hi-End音箱。

音響是一個泛名詞,電聲是一個科學名詞。在音響系統裡,音源、前級、後級等屬於電子領域, 不屬於電聲範圍。電聲領域只有兩類產品:一類是聲變電,即麥克風(Microphone);另一類是電變聲,即音箱。要麼將電能轉換成聲能,要麼將聲能轉換成電能。它們共同物理特徵就是電與聲之間的轉換。廣義上電聲是指一切電能與聲能進行轉換的技術及其產品,包括工業、軍事、醫療、勘探等許多領域的應用。

音箱是我國俗稱,官稱是揚聲器系統(Speaker System)。之所以叫系統,傳統認為是由箱體(或包括倒相管)、喇叭(揚聲器)、分頻器(僅在功率分頻時)三大子系統組成。這種劃分是有侷限的。科學地講,完整的揚聲器系統還應包括喇叭線(連線功率放大器的電導體)。因為沒有喇叭線音箱的功能是不完整的,更何況喇叭線就是揚聲器系統電導體的延長或延伸。它是音箱獲取電能的唯一途徑,其意義絕不是功放與音箱之間的電導體媒介那麼簡單。尤其是Hi- End音箱,喇叭線效能直接影響音箱的效能與品質,更是音箱(揚聲器系統)不可或缺的組成部分。

所謂絕對保真可以從兩個方面理解:第一個方面就是無損耗保真:即在重放音樂中不能減少或遺漏任何所記錄的音樂資訊;第二個方面就是無染色保真:即在音樂重放中不能新增或裝飾任何所記錄的音樂資訊。

好了,有了上述概念、定義,本文探討的範圍也就明確了。

以下,我們就來看看哪些問題的存在影響了針對音樂重放絕對保真的音箱品質與效能。

1。 聲學空間形狀

我們看到當前大多數音箱的箱體聲學空間是矩形的,或者說長方體。這種造型在所謂HI-End音箱中也大量存在。

對於音箱而言,空氣容室的大小與形狀都對音箱諧振效能與品質有著較大的影響。從箱體聲學空間造形看,自1924年出現的背腔開口式音箱始至今,當前無論是密閉式音箱、倒相式音箱、迷宮式音箱或帶通式音箱的箱體空間造形絕大多數採用長方體方式,即將音箱內的六個平面相向對稱組成長方體形狀的聲學空間。該類聲學空間造形存在的主要缺陷如下。

1。1 平面對稱駐波

長方體空間由六個相向對稱平面組成,這六個對稱平面是產生駐波的根源之一。由揚聲器單元振膜背部發聲的一些頻率會在長方體空間相向對稱的平面之間形成聲波兩列傳播方向相反、振動方向相同、振幅相同、頻率也相同的平面簡諧波疊加及駐波。

1。2 稜邊與頂點駐波

長方體空間有12條稜8個頂點: 面與面結合處即稜部位有90°夾角邊12條,三面結合處即頂點位置有直角三角形8個。該8個頂點即直角三角形與12條稜形即90°夾角邊也為聲波兩列傳播方向相反、振動方向相同、振幅相同、頻率也相同的平面簡諧波疊加提供了物理條件,當箱體內揚聲器背部振動而驅動箱體內發聲時,很容易在長方體稜角兩邊之間與三角形內產生聲波傳播方向相反、振動方向相同、振幅相同、頻率也相同的平面簡諧波疊加現象,也就是駐波現象,並且該駐波能量比前述平面與平面之間的駐波能量要大得多。

因為12條稜與8個頂點的結構方式,長方體空間越大,產生駐波頻率越低,長方體空間越小,產生駐波頻率越高。所以無論空間大小,長方體空間都會產生駐波。

1。3 腰身應力

長方體空間在相同材質條件下各面形成的應力不同。其中較長4面的應力大於較短2面,尤其是較長4面的腰部應力最大。箱體的該部位也是應力集中部分,即應力最大部位。它往往會因揚聲器背部聲波帶動空氣膨脹收縮的力量驅動而彎曲變形,這種彎曲變形既是應力集中反映,也是箱體剛性減弱而至。在長方體空間音箱中,六個平面中有2個面(通常是上面與下面)較短,4個面(通常是側面) 較長,該4個較長面的腰部既是箱體稜邊與頂點駐波。

抗力最弱的部位即應力集中部位,同時也是空氣張縮力最大的部位。最大空氣張縮力與最弱箱體抗力相呼應, 其結果使箱體該部位應力倍增,受該部位應力作用影響,箱體所有部分都會振動,而箱體振動的頻率並非揚聲器單元振動頻率,也不是音樂重放頻率,是箱體及其材料的固有頻率。對這種現象也可叫做箱體自振,自振頻率也就是箱體自振波,這個箱體的自振波會造成音箱的聲染色,即將箱體固有頻率聲波疊加在音樂訊號頻率裡。

1。4 三角立方體駐波更大

某少數梯形立方體音箱造形空間或三角形立方體音箱造形空間,它們在一定程度上可能會減除箱體平行面對稱產生的駐波,但卻未消除>或<90°的直角邊(稜邊)與三角形(頂點)等產生的駐波。某些三角形立方體音箱造形空間因夾角或銳角三角形產生的駐波能量甚至大過矩形(包括長方體)空間。

1。5 駐波危害

任何音箱箱體,一旦有駐波或自振波產生,均可視為效能與品質存在嚴重缺陷。因為駐波與自振波是音樂重放中額外的聲波,是音樂節目源訊號中沒有的聲波,也可看成是一種脫離音樂訊號控制的聲波。這種駐波與自振波不僅會以一種能量方式參與箱體空間的流體力學變化而影響揚聲器振膜的正常運動,從而干擾揚聲器振膜的正常發聲形成聲染色,也在開口箱(倒相式、迷宮式、帶通式等)條件下以駐波疊加與自振波疊加的較大能量破壞音箱正常諧振時不同頻率的能量平衡,致使諧振效果出現聲拖尾或聲染色的現象,聲染色、聲拖尾現象使音樂聲波含混不清,對於重放音樂而言等於改變了樂音的泛音列(諧波秩序),降低了音箱聲學信噪比,從而將對人體有某些健康作用的樂音聲波特性改變成對人體健康有損壞作用的噪音特性,進而破壞或降低了音箱的諧振純淨效能和音樂重放保真度的質量。

上述現象在當前音箱產品中比比皆是,甚至國內外音箱設計軟體均是以長方體空間造形資料為計算模型的。

也就說,音箱箱體進行矩形或長方體設計與製造的,是Hi-End音箱的禁忌。如果號稱Hi-End的音箱的內部空間造形是六個面對稱的矩形(無論正方體還是長方體)或三個面對稱的三角立方形,都可看成是偽Hi-End音箱。

2。 箱體材質

當前的音箱板材主要有三類。

2。1 常用箱材

第一類:原生木材。是指標對原木組織結構未做改性處理的原生木材。這類音箱用板材由於每一塊都是軸向開板,其經緯組織結構不一致, 導致每一塊板材的密度與強度都沒有一致性,音箱內部周圍氣流對揚聲器振膜背部的壓流都不一致,不僅使揚聲器單元背部獲得的空氣壓力不均衡,也可能導致每隻音箱的音質有所區別,品質與效能無法得到一致性控制。這種原生木材密度最高的是花梨木,氣幹密度0。9~1。1,抗彎強度<60MPa,由於密度低,剛性差,在隔音與剛度方面都不能作為高階音箱的箱體材料選擇。尤其是作為落地式矩形音箱時,這類材料在音箱的腰部應力較大,容易產生箱振。

第二類,密度板。是以木質纖維或其他植物纖維為原料,施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑製成的人造板材。這類材質的音箱在市面上佔了絕大多數。

第三類:塑膠。一般用價格較低的烯類樹脂如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等透過低發泡的特殊加工而成。同樣可以切削、開孔、打釘、上螺絲、膠結等,並具有物性均一、質輕、不吸水、尺寸穩定、耐腐蝕、耐蟲柱、著色容易等優點。但耐候性、強度、觸感較差。另一類塑膠類的音箱採用注塑工藝,外形可以較隨意變化,受加工技術的影響,注塑音箱的壁厚受到了較大的限制,由於壁厚受到限制,箱體的剛性受到影響, 所以塑膠材質往往被用於製造低檔音箱,其音質無法得到較高標準的控制,但在國外有極少部分高檔音箱也採用塑膠材質。

2。2 箱材與聲學

箱體材料的力學效能直接影響音箱的效能,其中,材料的密度與隔音相關,材料的力學強度(剛性)與箱殼自振相關,同時也與低音音色相關。材料阻尼特性與箱內空氣Q值、濾波相關聯。材料密度越低,隔音效果越差,音箱諧振效率就越低;材料力學強度越差,箱殼自振率或越高,音箱雜音就越多;材料的剛性越差,低頻的彈性就越差;材料阻尼越低,箱內空氣Q值就越高,同時濾波效率也越低。

音箱本質上是一個與揚聲器產生空氣諧振的共鳴器。箱材的作用是構造一個能裝載揚聲器並與揚聲器產生諧振(尤其是倒相式、帶通式、迷宮式等開口箱)的特定封閉空間,其產生正確的諧振是與箱體內的空氣產生諧振而與非箱殼產生諧振,在諧振過程中,揚聲器振膜的振動會引發箱體內空氣的膨脹收縮運動,空氣的膨脹收縮能量也會引發箱殼的膨脹收縮運動。在此情形下,就需要箱殼材料具有一定的抗壓作用,即能抵抗空氣膨脹收縮的影響,在力學效能上具備不受箱體內空氣運動影響的性質,即靜曲強度。如果靜曲強度低,箱殼材料內部會發生移位,箱殼就會因空氣膨脹收縮運動影響而產生振動,這種振動可稱為箱殼自振,而其振動頻率就是額外或者多餘的頻率——對音箱而言就是有害聲波,亦即箱殼雜音。而箱殼振動的能量同時也會對諧振能量實施抵消或疊加的影響,從而破壞音箱的諧振效能與品質。所以,對音箱材料的效能與品質的要求,就是在隔音、適當阻尼特性的前提下儘可能消除、避免或減少箱殼自振;同時,也就需要高強度的材料力學效能來保證箱殼不產生任何細微的蠕動與變形。材料力學強度是指材料剛性,也就是抗壓強度。剛性越高,低頻反應越快,效率越高,低頻音色更純淨,音染越少。

2。3 密度板的危害

但是,當前採用最普遍的音箱板材是密度板,尤其是中密度板(MDF),這種材料也常常用在所謂Hi-End音箱上。中密度板(MDF)構造由於是粉狀鋸末膠合壓制,因此其內部組織均勻,力學上沒有徑向弦向之分,也沒有縱向橫向之分,即便是質量最好的高密度板力學效能之靜曲強度為30MPa,這種板材抗壓強度是相當弱的,而密度僅有0。55~0。88,隔音效果與抗壓效果還不如花梨原木。可以說這種材料做Hi-End音箱是不夠格的。所以,該類板材在音箱製造中也存在一些不可彌補的缺陷。

第一,在材料力學上,中密度板由於板材內部組織的均勻分佈,雖然從厚度上可起到一定的強度支撐作用, 但受制於力學強度指標,其消除、避免或減少箱殼自振的效能還是相當有限的。尤其是生產高效能、高品質或較大箱體的音箱時,該弱點是不可克服的。即便某些Hi-End音箱在製造時,從用材厚度上避免部分箱殼自振,但厚度提高不等於剛性提高,其剛性不夠的缺陷,導致該類音箱的低頻表現缺乏彈性、反應遲緩、音色不通透、音質瞬態不好等。

第二,在材料工藝學上,密度板材音箱常用乳膠或螺絲作連線鎖固。尤其是揚聲器單元的安裝,常常用自攻螺絲將單元盆架鎖固在箱體上。由於密度板的握釘力較差,所製造的音箱如果是將揚聲器單元用金屬螺釘鎖固,隨著揚聲器使用次數增加,其螺釘鎖固強度會逐漸降低,直至鬆動,從而降低音箱整體剛性,音質會逐漸下降。

第三,該類材料其最大的缺陷就是不防潮,見水就發脹。即便是用油漆(常常號稱鋼琴漆)對音箱進行全封閉狀態下,由於製造工藝限制, 在所有握釘處、開孔處的縫隙都有可能形成板材吸潮的條件,板材吸潮越多,積澱到一定程度,箱殼剛性進一步減弱,低頻音色會更加退化。

第四,用塗料(包括鋼琴漆)來封閉密度板的毛孔,只能保新5年。更何況任何廠家都沒有對它進行裡外完全封閉。這就使得音箱的正常壽命相當有限了。

至於塑膠箱體材料,當前我國僅能加工1cm厚度以下的注塑箱殼,其隔音與阻尼效能都是較差的一種,很難達到高保真音箱製造的材料標準。當然,也有Hi-End音箱採用原木切片,4mm~5mm厚度一片一片地徑向堆積成箱殼,徑向木材箱體的剛性較軸向木材箱體提高數十倍(如美國魔域)。就像一根筷子,折斷它就是在軸向90°使力,很容易。但如果把它豎起來軸向0°用力,就太不容易損毀了。這種材料在使用方法上雖然提高了箱體沿徑向周圍的巨大剛性,但沿軸向分佈的強度就大大減弱,更何況其密度有限,隔音還是不夠理想,其他木材缺陷也還未根本解決。

高階或高階音箱箱體材料,密度最好>2,強度最好>100MPa(箱體空間越大,力學強度越高)。就上述問題看,木材、密度板、塑膠等及其相當的材質是不能製造Hi-End音箱的。

3。 振膜形狀

當前,無論是Hi-End音箱、Hi-Fi音箱還是普通音箱,絕大多數廠家都使用錐形揚聲器單元。因此,絕大多數消費者買的音箱也都是錐形揚聲器單元。然而,錐形振膜儘管擁有近百年的歷史,但是,它是沒有資格進入Hi-End音箱領域的。讀者看到這裡罵我也好,啐我也好,事實擺在這裡。什麼事實呢?

3。1 振膜的主流造形

事實就是大家所看到的,市面上絕大多數音箱採用的揚聲器單元振膜(也叫音盆)都是錐形的,自然也包括了絕大部分號稱Hi-End音箱。所謂錐形揚聲器振膜,就是其形狀似一個圓錐體,振膜前方口徑大,然後由前向後收縮,到音圈連線處口徑最小,形成一個漏斗錐度形的形狀。

為什麼要專門就單元振膜來說事呢?因為振膜是電變聲的關鍵部件。

市面上大多數音箱採用的揚聲器單元都是動圈式的,動圈式揚聲器振膜是揚聲器品質的關鍵部件。揚聲器品質與效能的好壞90%取決於振動系統,而振動系統由音圈、振膜(鼓紙)、彈波構成。振動系統品質與效能的好壞90%取決於振膜,振膜對頻率響應特性、音色、音質、指向性、靈敏度等都有著密切的關聯。而振膜音質50%取決於它的形狀。

我們暫且不談揚聲器單元振膜材質、工藝等對音質的影響,但就形狀而言,對發聲效能的影響太大了。

從造形上看,當前應用的揚聲器振膜大體上可以分為四類:一類為錐形振膜,即上述形狀振膜中間加蓋一個防塵帽,此類應用最為普遍;另一類為淺鍋底振膜,是將淺鍋底形狀的振膜附著在一個錐形鼓紙上形成的雙層振膜,這類振膜被大量使用在所謂的多媒體揚聲器上。本質還是錐形的;第三類為平板式振膜,這類振膜多用在帶式高音揚聲器或靜電揚聲器上;第四類為半球頂式振膜,該類振膜被廣泛用於各種材質的高音揚聲器或中音揚聲器上。

3。2 導力失真

當前應用最普遍的錐形振膜與淺鍋底振膜有一個無可消除的缺陷。

由於錐形振膜或淺鍋底振膜造形並不是垂直平面軸向連線音圈,在由音圈驅動振膜發音時,音圈軸向發力被振膜側向振動抵消了一部分,音圈的力特性在振膜上沒有得到充分的配合。音圈的力可以理解為音樂訊號電的力,其與功放輸出的電流電壓動態是相關的,一旦該力不能100%的傳導給振膜,或者振膜振動方向與其不同, 就會因振膜對音圈的反作用力形成對音圈軸向運動造成阻礙,這種力的阻礙使音圈被施加反電動勢,造成電阻值的上升。所以,大多數錐形振膜的動圈式揚聲器的阻抗曲線會從額定電阻值隨著頻率升高而升高。換言之,錐形揚聲器振膜的發聲是“變異”的,在將電變成聲的過程中,已經“歪曲”了音樂訊號的振動特性。這種現象我們給一個新名詞:導力失真。

3。3 前腔效應

錐形振膜或淺鍋底振膜各部位的聲波方向不是垂直於音圈運動的軸向,而是朝著振膜中軸的側前方。就像手電筒銀碗聚光一樣,將光波往內側聚集,振膜各部位對稱發出的聲波就像光聚焦一樣產生聲聚焦,聲波因子在振膜前腔會因為“聚焦”而相互碰撞,而碰撞產生的聲波向前方的中軸線輻射,形成聲波的相互干涉,同時帶動振盆前方空氣形成湍流,空氣湍流進一步惡化聲波的有序運動,造成音質的劣化。對這種因聲聚焦而產生的聲波相互干擾,業內稱為前室效應(也叫前腔效應)。

聲聚焦現象也被電聲行業廣泛應用。比如號角式音箱:故意在振膜前(或單元前)加裝一個喇叭狀的號角(無論是高音喇叭、中音喇叭、甚至是低音喇叭),將振膜發聲的能量圈擠成一股更細的傳播面,以求得更高的聲壓。要知道,這是以犧牲音質換取效率的無賴選擇。傳統影院、戶外音樂會等,為了提高揚聲器聲壓,不得不選擇號角式音箱。但是由於聲聚焦的原因,使得類似音箱及其難聽、刺耳, 因為前室效應產生的噪音實在是非常破壞音質純潔性的殺手。可悲的是, 仍有號稱Hi-End的音箱廠家還專門製造號角式音箱,價格還不菲。實在是欺消費者不懂。我們將這種前室效應引起的失真可叫做聚焦失真。

3。4 時差效應

錐形振膜與音圈的連線是鼓紙底部的錐底部位。音圈的驅動力必須從鼓紙錐底向鼓紙懸邊(也叫折環) 傳導,這樣鼓紙底部與鼓紙懸邊就產生一個振動時間差。

錐形振膜也就相當於若干大小口徑不同的平面環狀依次在不同的軸距上發聲。時間差讓錐形振膜越是往裡(錐底)的振動(較高頻率)離人耳距離越遠,越是往外(懸邊)的振動(較低頻率)離人耳距離越近。錐形振膜的深度是多少,裡(錐底)外(全變) 發聲時間差就有多少。換言之,錐形振膜由錐底向懸邊離人耳距離不同, 聲傳導時差也不同。振膜底部到懸邊傳導音圈振動的距離不同,與振膜底部到懸邊發聲至人耳的距離不同這就形成了聲錯位效應。這種聲錯位效應讓無數個點狀聲焦點綜合在縱波傳遞軸線上形成一個聲焦點串,因此到達人耳的聲波不是一個面的波形,而是一凹形波。這種波形它不是將音樂頻率同時給你,而是按照振膜頻率時差依次給你。聽覺會明顯地感到瞬態不好,層次不好。

3。5 聲場失真

錐形振膜尺寸越大前室效應就越突出,音質劣化就越嚴重,同時聲音能量的指向性就越窄(300Hz以上)。因為,錐形振膜面積越大,錐度就越深,其側向交叉振動波向外輻射角度就越銳,所以指向性越窄。指向性越窄,聲場就越窄。指向性就是指喇叭聲壓橫向覆蓋與垂直覆蓋的擴散角度。錐形揚聲器振膜指向性不夠寬,使得聲場表現嚴重失真。

類似情況尤其典型的是球頂高音單元與錐形中低音單元搭配共同組成的全音域音箱。這種型別在同類中佔了絕大部分。它的高音單元是半球頂形的,朝前輻射的聲能量形狀也是半球面的“球面波”。但它的中低音單元是錐形的,因分割振動時差,朝前輻射的聲能量形狀是與錐形相仿的“凹面波”(“凹面波”被業界普遍稱為“點聲源”)。球面波與凹面波是恰好相反的覆蓋形狀,時差混亂,導致聲場也是混亂的。

3。6 互調失真

無論是錐形振膜還是淺鍋底振膜,因為振動的時差效應,會產生分割振動。

當音圈推動振膜振動時,與音圈粘接處的振膜受力點首先振動,並由下至上帶動整個振膜振動直至懸邊。懸邊距離音圈最遠,振動滯後的時間也最長,當滯後的時間差達到某頻率聲波的半個週期時則振動反向。如輸入該頻率訊號,受力處若向前運動, 懸邊則向後運動,便呈現半幅環狀分割振動,當這一時間差達到某頻率聲波的一二三……週期時,輸入該頻率訊號,就會相應出現一二三……N個環狀分割振動,當頻率足夠高時,整個振膜都會出現環狀分割振動,當振膜錐底(與音圈接觸部位)某頻率與振膜邊沿(與懸邊接觸部位)呈半個週期反向運動時,此時由於正負波的部分抵消作用,振膜主體被消聲,錐形振膜揚聲器的振動就主要靠防塵帽發聲了,故其振動效率急劇下降,電阻值極劇增高,同時音質劣化加劇。

分割振動最壞的影響是“互調失真”。所謂業內講振膜互調失真,是指分割振動過程中,內環與外環之間振動不同步,環環振動出現“你朝前時我朝後”,振膜運動被分割成互不協調的運動,正是這種互不協調,也會扭曲振膜,使振膜在運動中不斷變形。在這種狀態下,當然得不到好聲音的效果。

3。7 重影效應

至於普遍應用於桌面多媒體音箱的採用鼓紙上粘接淺鍋底形振膜的全頻揚聲器,除具有上述缺陷外,還由於鼓紙與淺鍋形振膜的非同步振動造成更嚴重的失真,造成更嚴重的音質劣化後果。這種結構的揚聲器是由音圈帶動錐形鼓紙振動,再由錐形鼓紙帶動淺鍋底振膜振動。由錐形鼓紙形成的分割振動以及聲聚焦前室效應發出的非純淨聲波會與淺鍋底振膜背面輻射的聲波產生複雜而紊亂的湍流聲波碰撞,致使直接面向人耳的淺鍋形振膜不能保持正常的運動, 導致該類揚聲器嚴重的分割振動失真、雙振膜互調失真、雙振膜聲染色失真等。在鼓紙上粘接淺鍋底振膜的揚聲器,在頻率越高或功率越大的情形下,其分割振動失真、雙振膜互調失真、雙振膜聲染色失真會更嚴重。這種兩重振膜兩重聲音的矛盾就像同時出現兩種聲影重疊。對此,這裡叫做“重影效應”。

3。8 軟硬效應

錐形振膜或淺鍋底振膜的前後剛性是不對稱的:前硬後軟。

錐形物理造型的抗力是向前的。也就是振膜朝前運動時能抵抗住較大的空氣壓力,力學強度因錐體後部逆向支撐原因振膜前面剛性更好些, 可振膜運動向後時,由於物理造型抗力是向前逆向,向後則是順向,使力學支撐強度大為減小,振膜背部剛性更差些。振膜向後運動的剛性,正好是振膜向前運動剛性的倒數。也就說,錐形振膜物理形狀力學特性是向前運動具有抗力(反作用力),向後運動則是順力(附作用力),此決定了它正面與背面振幅、阻尼都不一樣,振膜也就不能充分均衡發聲,導致分割失真以及互調失真的加劇。

導力失真、分割失真、錯位失真、聚焦失真、指向失真等均是錐形揚聲器振膜因形狀力學不可逾越的缺陷。對於絕對高保真的Hi-End音箱而言, 能夠選擇這樣集諸多毛病為一身的揚聲器單元嗎?

3。9 摺疊的危害

海爾式高音喇叭振膜,這是很多發燒友關心的振膜。其實這種振膜特性與號角式喇叭有“異曲同工”之處。它是將振膜摺疊起來,相對於平面振膜增加了振動面積,因此靈敏度較平面式帶式振膜靈敏度要高很多。這對強調靈敏度有好處,但對強調音質確實害處。這也是以犧牲音質為代價換取高效率的方法。這種振膜非常刺耳。原因不僅有前腔效應,還有後腔效應。

它的前腔效應與錐形振膜一樣: 振膜振動方向不不是軸向,而是交叉斜向,這使振膜前後方因交叉聲波因子運動產生互相碰撞並引起空氣湍流,聲波在前腔擠成亂麻。加之這種振膜常用於高音單元,發音頻率較高,混亂嘈雜的聲波令人耳更加敏感。

至於它的前後腔共同的缺陷:由於振膜被摺疊後,振膜前後都會形成若干銳度較大的夾角,在振膜摺疊的(三角形)最小夾角處,會產生聲波傳播方向相反、振動方向相同、振幅相同、頻率也相同的平面簡諧波疊加現象,也就是駐波。駐波令其發聲含混不清。摺疊多少次就有多少個銳度大的駐波條件,摺疊越多越深,交疊失真與駐波失真就越大。所以,海爾式高音喇叭也是不能作為Hi-End音箱使用的。

3。10 半球頂的危害

這裡還不得不提到的是半球頂造形的振膜。這種振膜常常用於高音揚聲器單元或中音揚聲器單元。

半球頂造形的振膜雖然沒有了前腔效應,指向性也寬了些,但其原理與錐形振膜一樣(只是方向相反),有著嚴重的後腔效應與錐形振膜一樣的分割振動。一般而言高音單元振膜質量小,剛性低於中低音單元,發聲頻率偏高,所以分割振動的危害更嚴重。

雖然好多球頂揚聲器在振膜背部載入了強吸音材料來減少後腔效應帶來的惡果,但卻不能解決振膜背部的空氣湍流。聲波不但靠空氣傳播,振膜振動狀態也依賴於空氣流體形狀。振膜扭曲變形在層流狀態下<湍流狀態。再就是在剛性不對稱方面,半球頂振膜與錐形振膜抗力相反:往前運動時是順力,往後運動時是抗力。這樣,上弦波波幅大,下弦波波幅小,往前剛性差,往後剛性好。如此缺陷的振膜能做Hi-End嗎?