沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命

1645 10-12-15 16:40


原作者:ycligang

上世纪50年代看过一本写“电声”的科普小册子,讲到扬声器的好处时,曾描述道:‘今天,到处都响彻着扬声器的音乐。乡村田头、草原牧场的广播歌声伴着人们的劳动,厂矿工地、车站码头的喇叭声音更加嘹亮激昂,扬声器不但报导着生产喜讯,还承担着指挥生产、调度作业的重任;广场、公园、学校、军营里扬声器随处可见,播放着优美动听的乐曲和当天的新闻。街道、里弄、庭院里的有线广播陪伴着工余休闲的人们;在剧场、音乐厅、电影院里,人们身临其景地欣赏着表演艺术,倾听着扬声器里的音响与台词’。书中讴歌着人们生活在音乐中,感慨着扬声器使人们的劳动、生活变得更加丰富多彩。

光阴荏苒,时代己经跨入二十一世纪。扬声器的内涵及其驾权它的音响系统,与50年前相比已发生了深刻的变化。已由当年单一的大众传媒广播工具而被广泛应用到国民经济各领域、社会生活各角落。

   回眸眺望,当年遍布城乡的有线广播喇叭已是昨日黄花成为历史,受宠数载的收音机、电唱机早已被冷落,那些如数家珍的录音机、黑白电视机也失去了昔日的风采。取而代之的是数字化高保真AV与多媒体视听音响,声画并茂的大屏幕影院也轻而易举地搬进了寻常家庭。人们足不出户,安坐居室就能享受到如同电影院、音乐厅里的那种艺术。城乡的大多数人也不甘寂寞,潇洒地在自己的立体声系统中,伴着卡拉OK引吭高歌,尽情地展着现各自的个性与艺术。

时下,在公寓、家庭、商店、娱乐场所、交通工具中,在一切有人活动的地方,人们无不享受着扬声器带来的轻松与欢悦。就连人们的各种信息交流以及医疗、学习、起居,餐饮等,扬声器都在大显身手。如今,人人离不开扬声器,几乎家家户户都有好几只,甚至几十只扬声器忠实地在为主人服务。试想一旦没有扬声器,生活将变得多么单调、乏味,多么没有色彩。

扬声器来到人间已近百年,它给人类带来了文明,带来了欢乐。扬声器有曲折、有艰辛。这里,将与朋友们讲讲扬声器的家族,它的演绎与发展,还想与朋友们扯扯Hi?Fi扬声器…。

一、形形色色的扬声器 

声音可以随心所欲地用一种工具播放出来,对于上个世纪初的人们说来是完全不可思议的。为了实现这一美好愿望,人类奋斗了近百年,这首先要归功于著名科学家爱迪生。1877年他发明了留声机,当初爱迪生公司的口号是“请您在家里欣赏歌剧”。今天,世人都知道这是件非常容易,不值一提的事,可在当时却是令人神往的。

此后,随着电话、电报的发明,通过人类不懈的努力与智慧,终于揭开了扬声器的序幕:

耳机式扬声器

最初的扬声器是在留声机与耳机的基础上发明的,时间要追溯到19世纪末。那时人类还不知道利用电子装置放大声音,虽然电磁驱动金属膜片的耳机抢先一步问世了,但仅靠膜片无法发出响亮的声音。为提高其音量使多人同时听到声音,这期间人们探索了好长时间。直到1918年,美国西电公司(Western Electrlc)借鉴留声机声集向器原理,大胆地给耳机安上了这个装置(见图1)。二者联姻即刻出现了奇迹,耳机中原本十分微弱的声音马上变得洪亮起来。

其实,声集向器就是个喇叭筒。号筒外沿呈花瓣状,样子酷似喇叭花,难怪人们将它俗称为‘喇叭’。早期的喇叭样子很古怪,号筒不是直的而是弯弯曲曲的,那是在提高发声效率而尽量缩小体积方面的一种最明智的措施。留声机能将唱片的机械录音出色地扩大到足以使一个华尔兹舞会热烈起来,则完全归功于它充分利用了声集向器的缘故。

    令人失望的是这种喇叭的功率做不大,音质很不好。使用中发现输入功率稍大时,金属膜片往往撞击磁铁产生机械噪音,沙哑或干脆被磁铁吸死而不发声。祥究其因,主要是振膜的刚性与磁铁的间隙难以兼顾。要想提高灵敏度,振膜与磁铁的间隙必须很小,膜片也要很轻很薄。如若追求功率,必须同时增大间隙及膜片的刚性(硬度或厚度)与直径。但随之而来的后果是灵敏度低落,声音也变得呆板生硬。

人们虽然对耳机式喇叭作了长期努力,却摆脱不了金属膜片直接发声的模式,后来虽又将振膜间隙改进为可调式,但承载力却始终没有突破0.1W,只能勉强播放些语言之类的声音。尽管耳机式喇叭存在诸多不是,但它是文明的结晶,使人类由此迈进了电声殿堂的大门。在新的扬声器末问世前它依然闪烁着划时代的光辉。最有深远意义的是它为后来形形色色的扬声器的发明奠定了理论基础。

电磁式扬声器 

1920年前后,电真空放大技术获得了极大的成功,相继出现的三极或五极电子管,可以毫不费力的将话筒的微弱信息放大到强劲的音频电流。由于耳机式喇叭体积庞大、功率太小、频响狭窄又极力表现自身的金属声。不得不迫使人们另辟蹊径,寻找一种高效率、大功率张扬声音的东西,这就是后来扬声器的由来。

又是西电公司率先缩小了耳机振膜直径,毅然从膜片中焊出金属杆,间接的驱动一个大纸筒〈振膜〉发声。这一举措又发生了奇迹,振膜不但发出了宏亮的声音,音质也比先前柔和起来,而且也卸掉了集向器这个庞然大物。

针对膜片在大讯号时撞击磁铁的问题,紧接着又模仿人的口腔与舌头发音的原理,将金属片由外部移到U型磁铁夹住的线圈中央,就像人的舌头被巧妙地含在嘴里那样振动。由于窄长的簧片恰

似人的舌头,故电磁式扬声器也被泛称为舌簧式或动铁式扬声器(见图2)。后来又对磁路、振动系统与造型结构几经改进,发声纸筒也科学地演化为锥形纸盆。簧片振动时不再撞击磁铁的现象,音质也变得园润多了。

1924年,电磁式扬声器一问世便轰动全球。它的灵敏度在各类扬声器中独领风骚,输入阻抗也非常高〈8?10KΩ〉,不需要传输变阻装置就可以直接作为各种放大器的负载或在有线广播线路中使用。这些非同凡响的本领受到世人的瞩目,二、三十年代它被制成各式各样不同规格口径的匣子型、无盆架型或号筒式、艺术台灯式等,普遍用于收音机、唱片放大器与公众场合放音。

在今天看来,电磁式扬声器的性能令人不屑一顾,也早已淘汰落伍,但它最显赫的成就是在世界各国的有线广播中建立了丰功伟绩。最早向全社会普及有线广播的是前苏联,二战后俄罗斯人曾用几千万只电磁式扬声器在幅员辽阔的疆域建设了密集的城乡广播网。

我国的有线广播起步于50年代中叶,初期除国内自己生产外,还引进前苏联的产品如“记录”、“里加”等牌子的电磁式扬声器。有线广播普及发展速度最火的是上世纪六、七十年代,那时的口号是全民大办有线广播,凡是能架到广播的地方,几乎家家户户都安装了广播匣子。由于喇叭需求量相当大,各省市甚至一些县里的喇叭厂都在生产8寸口径,0.1W功率的电磁式扬声器。

电动式扬声器 

先前,根本没有什么象样的音源,人们依然陶醉在电磁式扬声器之中。1925年电动式话筒登场了,声音被这种话筒捡拾放大,通过电磁式扬声器重放后,人们马上意识到这种扬声器有问题。进一步研究发现它的共振频率fo非常高,fo约在350?400Hz。有效频响也窄的出奇,最高频响顶多达到3?3.5KHz,一眼便看出这是一种质地很糟的中频扬声器。音质低下的结论很简单,主要是振动系统里一连串刚性很大的金属杠杆直接局限了其品质。

1926年,西电、西门子等公司从电动式话筒的电声双重可逆性上得到启发,同时研制出一种全新的扬声器?电动式扬声器。不久,这种扬声器很快达到实用的程度。

电动扬声器的工作原理早已被人们所熟知,因系音圈在磁场中直接推动纸盆发声,一般也称动圈式、纸盆式或直接幅射式扬声器。与动铁式扬声器相比,动圈式扬声器的结构可谓神工鬼斧、巧夺天工。它的振动系统出奇的简单,唯一的音圈在磁隙内灵巧的策动纸盆发声(见图3),类似于簧片、金属杠杆等复杂的间接驱动发声系统被一扫而光。不难看出,电动扬声器的fo相当低,当时的fo已经作到150?180Hz左右,适当控制振动系统质量或纸盆的口径尺寸,就可以从容地便将频响扩展到150Hz?5KHz。

这又是一项最难忘的发明。虽然初期的电动扬声器相当幼稚,但它的保真度及输出功率却令电磁式扬声器无地自容。最令人兴奋的是采用这种扬声器的收音机、电唱机一改过去灰暗晦涩的声音,顷刻间变得清亮悦耳起来。因它具有诸多令人骄傲的品质,一出现便毫不犹豫地被各种无线电音响所采纳,至今都在电声领域里雄居霸主地位。

励磁式扬声器

   这是一种许多人都不太熟悉的扬声器。实际上励磁式扬声器与电动式扬声器并没有两样,只不过是它的音头上没有永久磁铁,而是在磁路芯柱上绕有线圈,靠外加电源以电磁铁的形式给音圈建立磁场的〈见图4〉。为何将简单的扬声器搞的如此复杂?主要是那当时还没有强力永久磁铁给音圈提供固定强磁场,采取人工励磁提高扬声器的功率和灵敏度是不得已的办法。

    励磁扬声器在历史曾有过一、二十年的辉煌时期,如果沿着历史轨迹追寻,该扬声器正是当年一切扬声器的鼻祖。毫不夸张地说二、三十年代甚至40年代,凡是功率、口径稍大点的几乎都是励磁扬声器,就连一些大口径的舌簧扬声器也是这种结构。

    励磁扬声器的最大的优点是能提供强大的磁场,扬声器的功率可以做得相当大,阻尼特性也非常好。尤其是在声功率要求很大的厅堂广场、影院剧场等场所扩音,它在当时则发挥着独档—面的重任。不足之处是要为它专置笨重的励磁整流电源,高达300?400V的直流电压馈送到音头上很不安全。另外,由于励磁功耗大,音头发热严重,不利于提高输入功率。在远离励磁电源或移动场所,使用管理则更加麻烦与困难,并且对于当时流行的直流式〈电池式〉电子管收、扩音机也无能为力。最致命的是这种扬声器最忌讳励磁电源断路,一旦扬声器失去固定磁场音圈随之被烧毁。由于种种弊端,大约在40年代初叶,随着强力永久磁铁的面世,励磁扬声器便消声匿迹了。

在国内,50年代上海一些电讯厂家还在生产这种扬声器用于当时的交流收音机。原来励磁是个电流很大的电感线圈,用它充当A类收、扩音机中的电源滤波元件,可以省去阻流圈BL,并且BL断路后,功放也失去电流而没有输出。这样既经济又安全,可谓一举多得。

电动号筒式扬声器   

号筒式扬声器是电动纸盆扬声器的一个分支,工作原理与后者异曲同工,仅仅是振膜外部加装了效率很高的集向器间接辐射声波的。据考证号筒扬声器的发明要比纸盆扬声器早好几年。其实,前面所说的耳机式喇叭便是它的雏形。

起初,这种扬声器很原始,还未摆脱古老的长号筒模式〈图5a,b〉。由于频响狭窄、体积庞大,仅限于对音质要求不高的有线广播及车、船等地方使用。因此,一段时期内号筒扬声器的发展很缓慢。二战中,它在战争中发挥了巨大作用,号筒也被截成几段科学地叠套起来。无论是其效率、体积,还是造型方面都有了长足的进步(见图5c)。

普通号筒扬声器的频响特性并不太好,有效带宽仅为350Hz?5KHz左右,精良的也只能做到250Hz?5.5KHz。但它的功率及灵敏度却在其它扬声器中名列前茅,效率也首屈一指,一般要比直接辐射式扬声器高几十倍。正因为它放声特别宏亮,人们都不叫它的学名而授予它一个爱称?高音喇叭。其实,这是个错误的称呼,原因是常规的号筒扬声器的高频响应要比普通纸盆扬声器窄的多,并不能很好地重放高频,只不过是一种高声喇叭而已。

    除了小巧而刚性的振膜外,这类扬声器都是全金属结构,并且振膜也被严密地封闭在音头内,故在耐腐蚀及适应自然气候方面,一般扬声器都无法与它抗衡。还在于号筒的聚焦作用使声指向性变得特别尖锐,声传播距离也非常远。这些特性虽与Hi?Fi放音格格不入,但在野外露天远距离广播中,恰恰又是号筒扬声器独占鳖头。

我国一向是个生产、使用号筒扬声器的大国,特别是70年代以来,国内几十家电声厂曾拼命生产了大量的号筒扬声器。那时遍布城乡、厂矿,街道、车站码头等户外广播,简直是号筒扬声器的一统天下。扬声器的功率小到二、三瓦,大至百瓦,阻抗规格也多为8?16Ω,这也是从减小线路传输损耗,适应远距离传输方面着眼的。

上世纪三十年代初叶,电子管放大技术进入成熟时期,鉴于当时问世的几种扬声器电声品质不佳。对此,国外不少公司纷纷寻找新的出路,都在致力于开发出理想的扬声器与放大器相媲美。相继又研制出电容、静电、压电、气动、离子、海尔等类型的扬声器。这些五花八门的扬声器其性能各有所长,在历史上也有过一席之地,也曾经引起了人们极大的兴趣。但由于其自身的—些难以扭转的缺陷与问题,它们中的大多数至今都未涉入Hi?Fi领域。后来的岁月里有些被遗弃了,有的仍在某些特殊场合大显神通。限于篇幅,不能——尽录,以下仅对其中几种扬声器作简略介绍。

静电式扬声器 

这是一种利用电容形成的静电场,当输入讯号电流时静电场则发生变化,引起极片振动发声的扬声器。由图6的结构看出,其中固定的网状极片利于声波从中辐射出去,另一块振动的带状极片是金箔或钛泊制成,振膜轻巧的犹如蜻蜒的翅膀,其几何形状也特别复杂,显然这是在极力克服振膜质量与刚性矛盾上的最佳设计。

静电扬声器问世于1929年,也称电容式扬声器。此扬声器无音圈、音盆,故它的高频及瞬态响应相当优秀,最高上限响应可达40KHz。50年代曾在前苏联、西德的一些高级收音、电唱机的3D系统中崭露头角。它那清脆明亮的高频还原色彩使人流连忘返。

静电式扬声器结构虽简单,但材料与工艺难度颇大,使用起来须由电容器耦合才能引入负载,还要外加非常高的直流电压极化〈2?4KV〉。另外,因其fo较高仅能重放高频,这都是制约它难以发展的主要结症。国内从未生产过此种扬声器,在国外静电扬声器也不是很普及,一般都在特别名贵的音响系统中担任中、高频放音。 

压电式扬声器   

    又一种结构简单的扬声器是1933年由贝尔恩特(Ballantine)发明的,它是根据石英晶体、钦酸钡等陶瓷压电效应制成的。这类材料对其施加压力会产生电压,相反给它输入交变电压时材料又会发生弯曲、收缩等形变振动而驱动纸盆发音。因有发电、发声的可逆性,最初被用作话筒机电元件,后来又用其馈电发声的脾气制成扬声器,因此也称为晶体或陶瓷扬声器。

受材料形变幅度所限,压电扬声器的功率还做不大。一般最高也就0.2W,音量与同口径的舌簧扬声器旗鼓相当。但与舌簧扬声器相比,压电扬声器的结构可谓脱胎换骨。它不要磁钢、线圈等金属元件,更为诱人的是它的工艺简单、成本低廉,灵敏度及输入阻抗也特别高(8?10KΩ),无需传输变压器则可将许多扬声器直接连成一片广播网。

正因为如此,上世纪70年代初的大力发展农村广播中,压电扬声器曾红火了一阵。当时国内大大小小的喇叭作坊都在轰轰烈烈生产这种扬声器,其结构也被简化到令人吃惊的程度,随便用一块中间开孔的三合板,糊上一个8寸空纸盆,盆锥顶端再粘上一枚硬币般大小的压电片,焊上两根引线就算成功了(见图7)。

遗憾的是压电扬声器频响很差劲,有效频响仅为400Hz?4KHz,也要通过电容耦合才能作为功放负载。可见它的高、低频响应并不好,在中小音量时音质还可以,稍一过载音质则变得干涩尖刺。起初也曾作为收、扩音机的高频辅助单元风行一时,后因音质欠佳、晶体材料脆弱,环境气候适应性差等。随着有线广播网质量的升级,这种古老的喇叭很快便自生自灭了。

气动式扬声器

谁能相信这是一种巨形超大功率扬声器,初次见到它一定以为是工厂里的什么机器。细看有一台大马力压缩机(气泵)将强大的压缩空气输入给音头的空气室,向外释放气体的阀门则由音头上的电磁铁策动(音头结构见图8)。随着输入讯号电流、频率的变化,气阀缝隙大小、速度亦在相应变化。调制释放出的强劲气流经过外部巨型号筒增压后便形成强大的声波。

    气动扬声器的功率可谓各类扬声器中的王中王,一般功率约在10?15KW,最高的达几万瓦。声波有效辐射距离也令其它扬声器望尘莫及,一只10KW的气动扬声器的声波辐射距离可达10?15公里,在海面上传播距离更远,20公里时声音可懂度仍然很高。

    由于机械阀直接调制压缩空气的缘故,这种扬声器的频响还赶不上舌簧扬声器。此外,压缩空气高速冲出音喉时形成的气流噪声也相当客观。但在距离较远时,这种噪声逐渐减弱变得不怎么明显。

    气动扬声器最大的缺点是笨重,使用起来也很麻烦。为了给音头提供足够的压缩空气,必须配置大马力空压机输入气体。此外,压缩机功耗也大的惊人,10KW的扬声器往往需要150?200KW的压缩机以及相关的电力变压器,无电源或移动播音时也得靠车载的大功率发电机组供电。

    因靠调制气流产生声波,故气动扬声器也称气流或压缩式扬声器。此扬声器初创于30年代,早先服役于战争,装备在车辆、飞机、舰船上用于前沿对敌宣传、发布防空警报等。由于声功率特别大,50年代后再度受到重视,应用领域逐步扩大到森林林区管护、防火报警、地震抢险,矿区水利工地调度指挥,以及渔轮近海作业时的大风大雾台风气象预报等都发挥着巨大的作用。尤其在国防科研、航天飞行等噪声试验方面,气动扬声器一直担当着不可替代的角色。

  二、步履艰难的扬声器   

头二十年〈1940年前后〉,身为一代娇子的电动式扬声器的发展曾停滞不前。追其根源,首先要怪罪到音源上。众所周知,上世纪三、四十年代的音源非常贫乏,各种扬声器除了用于收音机外,在其它方面几乎没有用武之地。那时也有唱片,由于种种原因,流行的依然是古老的手摇式机械发音的留声机。电唱机在当时是极珍贵的奢侈品,能玩起这种东西的人也是风毛麟角。况且都是清一色的频响窄、噪声大的78转的粗纹唱片。唱头也是简单低劣的钢针策动的电磁或动铁式,它们所给出的音质比收音机也好不到那里。

说到无线电广播音源,调幅中、短波广播的综合频带本来就不宽。经过调制发射,接收变频、混频、中放及解调、低放等环节的压缩、衰减,最后的上限有效带宽仅为3?4KHz,并不像理论上所说的带宽在8?9KHz。另外,早期广播电台的功率都很小,又都是些直接、再生与外差等形式的简易收音机。这类收音机往往是以牺牲带宽追求选择性和灵敏度的,其上限频响能做到3?3.5KHz则相当不错了(现在的调幅收音机的频响也是如此)。当时不乏有质量上乘的话筒,但话筒讯号经过广播、接收后的频响任然是老样子。

无独有偶,当时纸盆扬声器的频响也恰恰在150Hz?4.5KHz左右,尽管保真度很拙劣,但对付收音机的频响则绰绰有余。由于没有得到Hi?Fi音源及载体,长期来扬声器—直循环在这个怪圈中,其弱点还未充分暴露出来,人们只能在灵敏度及效率方面攻坚。

在此背景下,由于对扬声器振动系统的机电特性与电声品质方面的一些问题认识得还不怎么清楚,或许是技术、材料方面的缘故,扬声器的工艺技术仍很落后。还不知道用纸浆捞制工艺制造音盆的重大意义,依然顽固而简单地用一整块厚度均匀的成品纸张冲剪成扇形,浸湿后再模压成有缝的音盆。这样的振膜其保真度一直与Hi?Fi相去甚远,频响只能做到音频范围的1/3,连1/2都不到;

仍然采用胶木板冲剪制做定心支片(见图9),胶木支片虽有足够的径向支撑劲度来精确定位音圈,但轴向刚性也不小,肯定会迫使扬声器的fo久高不低; 

由于强力永久磁体没有找到,励磁扬声器一直受到重视并占主导地位。对于特殊场合的放音,只能用笨重而磁通不高的钴钢磁体来生产低灵敏度扬声器;

因一味追求高效率高灵敏度,普遍的手法是极力减小磁路高度(薄极板)与窄磁隙来增强工作隙的磁通密度。音圈导线很细,也不谋而合地采用与磁路等高度的绕组结构〈既等磁埸音圈〉,这就是当时扬声器的真实写照。显然,这都是一类窄频带,高fo与高灵敏度的小功率扬声器。

二战后,世界迎来了和平,各种文化娱乐设施如雨后春笋般掘起。唱片放音以及性能好的超外差式收音机在迅速普及,有声电影也进入了全盛时期。更主要的是电子管放大电路、工艺技术也达到了成熟阶段。大批性能优异的电子管争妍斗奇,纷纷面世,这些积极因素推动着扬声器艰难地朝前迈了一步。

经过不断实践,人们首先认识到振膜是扬声器的灵魂,它的质量、物理特性、几何形状与声音的Hi一Fi都有着千丝万缕的联系。扬声器的振膜既有足够的机械强度,又要有适度的内阻尼特性,这就要求它对振膜的振动阻力不能过大,也不能过小。当阻尼过小〈欠阻尼〉则不能及时、有效地扼制振膜的自由振荡或惯性运动,声音则变得漠糊不清、失去轮廓层次等。相反阻尼过大〈过阻尼〉,振膜振动不自如,不利于低音和谐波的重放,声音也会变得干巴生硬、缺水份。

很明显,振膜的刚性与顺性或者说是系统质量与阻尼,是二个关连但又相互矛盾的东西,很难找到—种既具刚性而阻尼又适度地材料来制作振膜。

对此,振膜特性与扬声器品质等方面的问题普遍受到重视。研究、创新、折衷振膜并竭力寻找克服上述矛盾的材料与工艺,几乎成了电声专家最棘手的事。此间,扬声器的振膜和支片材料、结构及几何形状也在明显变化着:

不久,纤维织物模压的纹波定心支片诞生了,扬声器的fo空前降低,大口径扬声器在电影及有线广播中初显雄风;电动式扬声器的品种规格日趋增多,基本结束了5?8寸纸盆式扬声器独霸天下的格局;体积小而强力的铝镍钴合金永磁体开始用于各种扬声器,励磁式扬声器也随之被赶下历史舞台。

三、音源推动着扬声器前进

电声史上发展最快、成就最辉煌的时期莫过于50年代初的前后几年间。这一阶段,无线电与电声领域里不约而同地连续发生几件轰动世人的事。最振奋人心的是电视、调频广播在世界各地迅速开通,接踵而来的33转Hi?Fi密纹唱片很快进入实际应用。翘首企盼己久的立体声磁性录音己由梦想变为现实,宽银幕彩色电影也不甘落后地与观众见面,其中的高分辨率光学还音技术又将音响艺术升华到新的高度。

与此同时,音频放大技术方兴未艾,光彩夺目的威廉逊、麦舒金〈现又译为麦景图〉、线性标准式、柴维尔、超线性等名副其实的宽频带高保真放大器也接二连三地登台亮相。

俯瞰上述音源和放大器,其中35mm电影拷贝的还音频响已由以往的6KHz跃进到9?12KHz,调频广播的实际接收频响达到15KHz以上。多声道立体声PL密纹唱片与磁性录音和上述放大器的传真度更高,响应更宽阔,几乎包容全音频领域。这是些崭新的Hi?Fi音源和放大器,其综合品质已经达到了登峰造极的水准,与频带窄,讯杂比低的粗纹唱片、调幅广播相比简直是两个天地。

 新上场的摩登声源和放大器都咄咄逼迫着扬声器,向扬声器施加着有形无形的压力,推动着扬声器必须尽快达到Hi?Fi。

追忆历史,Hi-Fi—词早在40年代后期就广为流传,当时除了指音源、放大器外更重要的是指扬声器。说到扬声器的Hi?Fi,曾经是人们老早就有的梦。自1927年电动扬声器的问世到普遍应用,不论是三十年代还是四十年代,虽然都有着长足的进步,但始终未曾满意的重放音乐,更谈不到声音的Hi?Fi重放。

    面对纷至沓来的Hi?Fi音源及放大器的挑战,扬声器做为一切音响载体的终端,其电声品质必须尽快做出重大的技术突破,迎头赶上时代赋予的神圣使命。否则,上述成就将付之东流,失去应用价值。此间,受诸多因素逼迫,人们加快了扬声器研制的进程。已经认识到扬声器的振膜材料、质量、几何形状等特性都直接左右着扬声器的频响、保真度、灵敏度以及声辐射指向性等。定心支片不单单起着支撑音圈的定位作用,其物理特性与音盆同样重要。磁路结构、磁场特性、音圈质量、绕组结构甚至粘合剂也都影响到扬声器的频响与Q值〈品质〉。对此,世界各大音响公司己探索出升华扬声器的路子,很快取得了以下可喜的成果:

找到了用纸浆捞制振膜的新工艺。此项技术刷新了扬声器的品质,是扬声器发展史上的最主要的里程碑,由此结束了长达二十多年有缝纸盆的历史;

   轻巧的布制浸渍草帽形(球顶型)振膜走进音头〈图10〉,号筒扬声器的音口、前室等声学结构也有所改进,上限频响达到5?6KHz。多节的折叠式号筒展露头角,扬声器体积变得小巧、科学,造型基本接近现代;

    音质上各具千秋的直线形、曲线形及指数形、波节形等不同几何形状的纸盆竞相出笼。能明显改善振膜内阻尼及音质的特种纸浆与羊毛混合纤维也被开发到音盆当中;

价廉、易于加工的新型磁性材料?稀土钴、铁氧体磁铁开始用于扬声器。此类磁体在同体积下磁通密度比合金磁钢大得多,因磁路高度降低漏磁也小,扬声器比过去变得扁平而美观;

   一种质轻、顺性好、耐疲劳的筛绢浸渍处理的定心支片很快得到普及〈图11〉。扬声器的fo明显下潜,古老的胶木定心支片也跟着消失了;

在拓宽频率范围,提高音质方面,各大音响公司对此都有高招。都在极力降低纸盆质量,增大刚性以及寻觅内阻尼良好的振膜材料上下功夫。普遍的手段是不再沿用厚度均匀的纸盆,以捞制工艺由折环向盆锥逐渐控制音盆厚度;

对纸盆不同区域纸浆中添加增强剂或盆锥部喷涂硬度剂,并在纸盆上直接模压出波节同心圆的增强筋等〈见图12〉;

显然,上述工艺措施是极为有效而策略的。其意义在于不增加纸盆质量甚至是减小质量的同时,刚性大幅度提高,对改善纸盆活塞状运动,减小分割振动都是不言而喻的。是迄今在克服系统质量与刚性矛盾方面最突出的成就。   

综上措施,中小口径纸盆扬声器的频响范围拓宽到150Hz?6KHz,8?12寸大口径的也做到80Hz?5.5KHz。人们开始称之为全频带扬声器。

上述成果在今天看来似乎微不足道,但却使一大批科学家为此倾注了毕生心血。它们的意义不可低估,否则就不可能有后来的高保真扬声器。

四、宽频带扬声器登场了

过去,人们千方百计寻求宽频带扬声器来获得Hi?Fi,由于其工艺、技术没有实质性的突破,扬声器的发展一直很缓慢、很艰难。虽然己经出现了所谓的全频带扬声器,但距离重放全音频或与当时的音源及Hi?Fi放大器仍貌合神离,黯然失色。

通过近二、三十年的实践,已经发现扬声器的高频与低频响应很难权衡,很难统一。强调低频就得加大振膜质量、面积和顺性,追求高频则必须极力减小振膜质量并增大刚性。这是两个及其尖锐的矛盾,在纸盆式扬声器中,又突出表现在增大功率与高频响应以及宽声幅射面相克,缩小口径又与功率及低频响应不容。无论何等良计妙策,折衷地利用一个振膜根本不可能重放Hi?Fi。

苦于长时间找不到满意的振膜材料,扬声器的发展尤其是振膜的革命遇到了挫折。50年代初期,受Hi?Fi放音所迫,人们已不再集中力量攻克振膜的内在矛盾,而是利用扬声器的矛盾解决矛盾。都不约而同地采用不同声学特性的振膜组成宽频带扬声器,后来的成就表明只有如此才是唯一正确的必由之路。头一个举措是果断地将大、小振膜联合起来组成一个宽带放声系统,紧接着风格不同的宽频带扬声器也纷纷登场了:

   双纸盆扬声器   

相信大多数资深发烧友都熟悉这种扬声器,从图13中所见,一只小音盆粘固在大纸盆中央,共同的音圈策动着大、小音盆同时发音。当初设计双纸盆扬声器时不知是从提琴上得到联想,还是由二胡的粗细琴弦分频上受到了启示,反正将二者的优势组合起来是非常科学的,是解决矛盾最有效的手段。这里,大纸盆厚重擅长表演低频,小音盆轻巧刚性,刻画高频又是它的拿手好戏。让它们携手展现各自的风采,所给出的频带衔接在一起,无疑是一个宽频带的扬声器。这是一种奇妙的机械分频式扬声器,人们也称其为双频带或复合盆扬声器。

初次尝试便大获成功,高频响应立即上扬至12KHz以上。一向令人犯愁的诸如扬声器的频响、功率及声辐射指向性等无法调和问题都得到了有效的缓解。从效果上看,双盆扬声器的低频振膜口径越大,越有实际意义。

当时,欧美等国家带头生产这种扬声器,广泛用于Hi?Fi音响系统。稍后,前苏联也大量生产各种圆形、椭圆、多频带型双盆扬声器。不但在移动电影放映还音中发挥着威力,在闻名于世的“拉脱维亚”、“留克斯”等牌子的调频/调幅高级收音机都有它的踪迹。

    我国的双纸盆扬声器始终紧追世界潮流,50年代后期应Hi?Fi扩声之需,国内几家电声厂曾生产过许多品质精良的双盆扬声器。如北无一厂的“友谊801、802’型,上无十—厂的“利闻7P10”型(前飞乐牌)扬声器。这些扬声器畅销国外,在首都十大建筑的音响扩声以及当时享誉中外的“熊猫”、“飞乐”、“牡丹”等特级电唱、收音机中,优美的音色曾给人们留下了极其难忘的印象

    双纸盆扬声器并非十全十美,实践发现附加的高频振膜引起振动系统质量增大,效率有所下降。

高、低频振膜存在着机械耦合,互调失真仍没有彻底改善,小音盆振动受到大纸盆阻尼,高频响应还做不宽,音色层次欠佳等。另外,低频辐射受到高频纸盆反射,二者的声波在前面相互干涉,频响特性也不太平滑。

近年,随着多路单元组合Hi?Fi扬声器系统的兴起和急速普及。红极多年的双盆扬声器也无奈地退出了自己的阵地。

   多频带扬声器     

一石激起千层浪。不久,西德的TBC及TANNOY公司很快又推出多频带扬声器。从图14a中看出,它是将几只中、高频单元扬声器用构件组装在低频扬声器的纸盆正前面,组成一个宽频带扬声器系统。

与双盆扬声器相比,多频带扬声器突出的优点是频带宽,并且各单元在电气与机械上不存在牵连与耦合,互调失真也很小。适当控制或搭配中、高频单元的声辐射方向与输入功率,重放频带内不但给出很大的功率,而且频响与效率可以衔接得很平滑。还可获得比较宽的声指向性,或特定的声方向。

多频带扬声器用心可谓良苦,一亮相便好评如潮。紧接着各显丰采的多频带扬声器便蜂涌而至。它们中间除高、低频单元以声轴向组合外,还将多只小口径中、高频单元或静电、带式、离子等扬声器与低频元联合成3频带或4频带扬声器。有的还用复杂的构件将几只高频单元按不同角度组合〈图14b〉,极大的扩展了扬声器的声辐射指向性,被普遍用于节目制作监听、高级视听音响的3D放声系统中。

后来,又出现了—种更简便的组合扬声器。它是将多只不同特性单元呈品字或一字状直接组装或压铸在金属、塑料等高刚性面板上,成为多频带平面连体扬声器〈图14c〉。此类扬声器的频响及声像定位好,结构简单紧促、价格低廉,并且还在振膜前面加装了栅格等防护网罩。可以方便的安装在顶棚、天花板作为背景、佐餐以及汽车中放音。 

近年,国内的多频带单元的发展势头看好,许多厂家己经开发出许多性能好的产品,如天籁厂的“TL系列3频带扬声器”就是其中一款。

同轴扬声器

    由上所见,双盆扬声器的结构简单轻巧,但某些电声指标还不尽入意。多频带扬声器的情况又恰恰相反,最大的毛病是结构过于复杂。更主要的是附加的各个单元都拥挤在低频单元纸盆前面窄小的空间内,对低频声波还存在着遮挡现象,引起声波辐射上的反射、衍射、干涉问题也不好克服。还因口径较大,笨重及价昂,也不适于民用或体积小的音响设备中去。

对此,又一种流芳于世的同轴扬声器诞生了,它充分吸取了双盆与多频带扬声器的优势发明的。新研制的扬声器仍以低频单元为主体基础,大刀阔斧的彻底取掉了组装在低音纸盆前面的各类附加单元。转而将中、高频单元移到低频单元背后或巧妙地藏在磁路里,高、低频声波则以同一声轴方向辐射出去。

有好几种声同轴方法,一是在公共的磁铁二极构成二个音圈磁场,前面是常规的低频单元,背后的高频音圈及振膜产生的声波从磁路场心洞孔中向前辐射。更简单的办法是将独立的高频音头附加在低频音头背后,声波输出方式与前者一样。为使高、低频单元效率相匹配,大多数高频单元又在音口上加装圆型或矩型号筒提高声功率(见图15a.b)。有的还在号筒前面用支架再附加中频单元,成为三频带同轴扬声器。

    同轴扬声器可谓独具匠心,显著地优点是口径小、功率大、频响宽以及相位失真小、声象定位特别好。一般8寸口径的同轴扬声器其频响就可以轻而易举地做到60Hz?20KHz,并且做到了点声源发音。至今,欧美、日本等国家一直在生产这种扬声器。其中英国、丹麦、日本等公司的同轴扬声器最出名,在高级监听、汽车音响、盘式录音机及电唱机中都有它们的倩影。

在我国,70年代青海电声厂曾生产过一款频响达40Hz?16KHz的同轴扬声器〈YZl5?l2B〉。由于诸多原因,其后此类扬声器断档了好几十年。当今,Hi?Fi数码音源与汽车音响己很时尚,国内不少电声厂家都在竟相推出自己的杰作,如银笛的YF20?1等同轴扬声器。 

组合扬声器       

不难看出,上述几种扬声器都是在低频单元基础上闹革命的。后来发现受主体单元结构制约以及空间所限,制成的扬声器系统太复杂,不利于进一步提高功率等电声指标。更重要的是一切低频单元必须装在声学箱子里才有好结果,并且音箱空间大,组合自由,使用方便,可随心所欲地将不同特性单元装配起来。对此,一种大功率、宽频带组合式扬声器应运而生了。

早先的箱式组合扬声器很简单,都是将一只大口径低频单元装在容积很大的开启式箱子里,高频单元则放在箱子外面,二者的端子直接并联起来便成为组合扬声器〈图16a〉。这种组合虽然拓宽了频带,但音质并不好。原因是没有对扬声器分频,不同单元仍工作在不适应的频段。不但没有充分显现出高、低频单元应有的特长,而且单元之间还存在着严重的调制、失真以及频段衔接、功率分配方面的问题。

针对以上蔽端,后来又出现了新的组合方式与效果好的扬声器组合装置,它将功率讯号经过分频后,再分别送往相应特性的扬声器中。高、低频单元各司其职,音质与音色也焕然一新。

例如南京无线电二厂50年代以来生产的YD603?2型组合扬声器。其中2只15寸纸折边低频单元装在巨型号筒式箱子里,2只号筒达一米多长的扇形高频单元固定在箱子上面(见图16b))。扬声器系统重约200Kg左右,体积约有二,三立方米,在品质因素一流的巴特沃斯网络分频下,系统的有效频响为30Hz?18KHz,灵敏度高达108Db。这是一种效率极高的双频带组合式扬声器,至今都在城乡电影院里称王称霸。别看扬声器以及与它配套的电子管扩音机的标称功率都仅为40W,但所给出的高、低频声波却足以使—个2000观众席影院的空气振荡起来。

组合扬声器性能溢彩流金,但早先与之配套的中、高频单元稀少,并且低频单元都毫不例外的是一些纸折边大口径扬声器,用此制成的音箱其体积都是些金刚大物,并非一般场合所能接受。因此,以往它一直被视为非常金贵的东西。就是西方发达国家,六、七十年代之前这种扬声器也没有得到普及。

稍候,另一种更实惠的组合扬声器出现了,它就是被发烧友们视为掌上明珠的倒相式组合扬声器。体积小、音质好、效率高是倒相式音箱的风格特点,故它一出世便风靡全球。

可喜的是80年代以来,新技术带来了扬声器的飞跃,各种出类拔萃的中、高频单元以及小口径、低fo、大功率低频扬声器层出不穷。它们被科学地组合起来,出现了4频带甚至6?7频带的组合扬声器。为了获得更大的功率、更宽阔的指向性,更好的瞬态响应,用几十只不同特性单元组成的超级Hi?Fi扬声器系统也不足为奇。例如时下惠威的 “豪庭—号”或“旗舰2.2号”三分频Hi?Fi立体声放音系统〈音箱〉,里面的高、中、低频单元就多达四、五十只〈见图17〉。

近年,随着Hi?Fi放音及AV音响浩浩荡荡向家庭进军,组合扬声器也跟着发生了翻天覆地的变化。一时间沉睡多年的密闭式〈气垫式〉、倒相式〈反射式〉、号筒式、指数式、折叠式、加载式、传输线式以及曲径式〈迷宫〉、哑铃式、无源幅射式〈空纸盆式〉、线性相位式等类型的音箱,也都不甘寂寞地纷纷与中、高频单元结盟成千奇百态的组合扬声器;箱体外观造型已由传统的长方形变得别开生面。符合声学、审美及居室摆放的矩形、柱形、角形、菱形、球形、塔形、曲面形、飞碟、仿生概念型等形状的组合扬声器也是婀娜多姿、目不暇接;箱体材质变得难以想象,有的还用纸、塑料、金属、石板,水泥、玻璃等材料做箱体,外观色彩更是五颜六色,姹紫嫣红。

 声透镜扬器    

先前,纸盆式扬声器的上限响应一直没有突破14KHz,并且电声效率也比较低。主要是直接辐射式扬声器的频响、功率、效率及声幅射指向性之间始终存在着严重对立。权衡利弊人们只能在号筒扬声器上打主意。原因是间接辐射式扬声器的振膜小,电声转换效率高,出色的中、高频响应又是它的看家本领。针对号筒扬声器声指向性尖锐的问题,一种超凡脱俗的声透镜式扬声器便得心应手地解决了这方面的问题。

从外观上看,它的号筒类似展开的对称蝴蝶翼〈见图19a〉,大号筒里面嵌入的水平与垂直隔板,将整个号简分割成许多狭窄透声缝隙的小号筒,它是借鉴光源通过透镜的折射、散射原理达到控声扩散声波的。两侧隔板比中间面积大,起着改变声传播速度,延长声波行程及展宽声场的作用。

声透镜扬声器的创意新颖,高频响应也鹤立鸡群。此类扬声器有大功率和袖珍型的小功率,前者也称多格式号筒扬声器,由多只大功率音头同步策动。功率达二、三百瓦,声幅射面展宽到50度以上,临场感与艺术感染力极为丰富,一直是剧院、音乐厅等Hi?Fi扩音的顶梁柱。后者造型小巧玲珑,声服务范围宽广、均匀,最受节目制作、监听以及酷爱声乐的音响发烧友青睐。国内在上世纪50年代便有厂家生产这几种扬声器,以此装备音质特别讲究的电影还音系统。如南无二厂前几年生产的YX80-5810型舞台、电影扩声Hi-Fi大功率组合扬声器,其中配套的高频单元就是声透镜扬声器〈图19b〉。

扇形扬声器 

这也是50年代初期为Hi?Fi音源重放而研制的一种高频扬声器。它的号筒呈扇形,是根据短焦距光学透镜光束角度大的原理设计的。由于高频声波短,号筒也变得短小袖珍。扇形扬声器也称广角或短号简扬声器,起初多为圆形号筒〉,因号筒短小、开口角度突变,造成的声干涉现象仍很严重,又进化成蜂巢状的扫形扬声器〈图20a.b.c〉。

随着组合扬声器的走红,与之配套的扇形扬声器也普遍改进为水平指向面宽的矩形号筒〈图20c〉。例如北无一厂与南无二厂早期生产的YHG1200?1和YH10?4型扬声器就是这种款式。高级的在号筒中间又嵌入多片垂直隔板成为声分配器,中间隔板伸入较浅,两侧隔板按直插音喉并按不同角度、比例分配声幅射功率,声场分布之宽也是可想而知的。  

在专业场所,又派生出一种大功率扇形扬声器。为克服声波在号筒内的反射、干涉以及兼顾中频,这类扬声器都制成原始的非折叠式长号筒,整个扬声器的个头非常庞大也异常笨重。考究的号筒还用铝合金整体铸造成带有加强筋的多格或蜂窝状,号筒的刚性大、声染色小。有的还用多只激励器同时驱动号筒,承载功率达1KW以上,中、高频声音扣入心弦(见图20d)。 

近年,扇形扬声器正在标新立异,已成为各种高档组合扬声器系统中最主要的中、高频单元,振膜也揉进了宇航材料,音质更加生动传神。

五、扬声器技术的飞跃 

上世纪50年代中叶,扬声器又一次面临着新的挑战。最先向它发难的是立体声放音,其次是各种唱片、磁性录、放音以及广播电视等家用视听音响设备受结构造型体积等因素制约,要求配套的扬声器必须做到小口径、大功率、宽频带甚至防磁型的。更令扬声器不安的是晶体管、集成电路也突然出现了,这种新器件可以制成微型AV,更能做成体积小的大功率放大器。它们对扬声器的要求更苛刻,不但有上面的所求,还特别强调扬声器必须做到超小型、微薄型以至特大功率的。凡此种种,都令当时的扬声器始料不及。

曾不止一次的指出扬声器的许多特性都在矛盾中,上述要求都极其难以实现,顾此必然失彼。实现大功率就是窄频带大口径:做成小口径就得牺牲保真度、功率及效率;满足微、薄型,就会降低效率与频响;得到防磁式,就要付出成本与体积的代价。对此,又出现了一种性能优秀的:

椭圆型扬声器          

这是一种将园形振膜二边对称的切掉一部分,成为椭圆形纸盆的扬声器〈结构与外形见图21a.b〉。椭圆形扬声器—枝独秀,其可贵之处是音盆的短轴有很大的刚性,利于高频振动。在长轴振膜面积大,又有低频性能好的长处,但从短轴上看它却是小口径扬声器。由于结构奇特,它集大、小口径纸盆之优势为—体。在展宽频带的同时,神奇地解决了各类视听音响设备在追求造型现代化方面遇到的种种问题。

随后,又出现了微簿型、矩形振膜以及宽频带的双纸盆椭圆形扬声器。规格型号也变得十分繁杂,凡圆型扬声器有的规格品种它都有,仅口径则从2.5×4?贾?×12?季筒幌率?父龉娓瘛F迪煊胪?诰兜?指长轴向)圆形扬声器不分伯仲,高频响应还更胜一筹。在个别指标上人们对此虽有争议,但它历来是各种电视机与收、录音机的首选扬声器。

1960年伊始,电真空器件生产的视听音响达到了旺盛时期。与此同时,晶体管技术也在异军突起。由晶体管、集成电路装备的各种电视机、放大器和卡式、盒式等新型袖珍收、录机也争先恐后面世。很快便将古老的电子管视听音响逼到了下台退役的地步。更重要的世界各国的家电业已由过去的边缘产业正向主体或支柱产业转型,各种视听音响的产量与普及程度达到了前所末有的顶峰,也激励着扬声器又一次腾飞。此间,许多知名音响公司改进工艺技木,很快开发出阻尼特性好、杨氏模量高的振膜材料,取得了许多世人注目的成果,具体表现在以下方面:

将棉、麻等植物韧皮长纤维混入纸浆,在纸浆中添加防腐、防潮,抗老化剂。进一步加大振膜成型模压力度,或在振膜上模压出布纹、网状、环纹等几何形状的机械加强筋,以此改变振膜的物理持性与刚性;

质量小、刚性高、导电及散热性能好的金属铝材也用来绕制音圈,制作振膜、音圈骨架及防尘罩等,扬声器的高频响应—下子上升16?18KHz。与传统的铜导线、纸骨架相比,浅见的益处是扬声器的功率增大,瞬态响应好,音质层次更鲜明;

体积小、磁通高、价廉,易于加工的稀土钴、锶、钡等各向异磁体也被开采出来,各类扬声器正朝着微型、薄型方向靠垅。最使人动容的采用上述磁体的扬声器灵敏度和效率莸得了大幅度提高,一般5寸口径的灵敏度普遍做到91bB以上。一些特型扬声器的则更高,如用于流功电影还音和厅堂场馆的Ф160mm的‘飞乐’和‘红灯’牌纸盆式扬声器的灵敏度达95?96bB,‘南鲸’YD200?8X〈8寸〉的灵敏度高达97 bB。

仅以上几点,在当时或今天看耒都是非常了不起的成就。最注目的变化是各种通用型全频带扬声器的频响显著地向两头扩展,获得了很好地电声指标。以Ф160mm中口径纸折边扬声器为例,低频响应由传统的100?120Hz下潜至70?80Hz。高频响应也由5KHz上扬到8?9KHz,有的甚至达到12KHz以上。大口径纸折边的响应更是喜人,低端响应已逼近音频的下限边沿;

扬声器的种类、用途与日俱增,规格、型号花样翻新。基本作到了小口径、大功率、宽频带;标称口径令人眼花缭乱,巨型的口径超过一米,微型扬声器小到宛如一枚纽扣。仅常规盆形扬声器其口径则由Ф30mm?Ф600mm应有尽有;扬声器的标称功率更是琳琅满目,从0.1w?1000w几乎无所不有。阻抗规格也不少,通用的多为 3.5?16Ω,专用特型的阻抗高达32Ω以上;

依振膜划分,己有锥盆式、球顶式等扬声器。磁路上又有外磁式、内磁式及防磁式等;振膜形状上有圆形、方形、矩形、椭圆形;在频响特性上还分为高频、中频、低频、全频带以及Hi?Fi扬声器;

从种类上说,当时流行的主要是电动式、静电式、压电式以及气动式扬声器。电动式扬声器中有单盆、双盆、同轴、多频带、组合式以及号筒式扬声器。号筒扬声器中不但有扇形、双抛物线和声透镜等,形状上又有园形、方形、矩形、椭园形号筒。还有单头、多头、组合激励器以及适应各种恶劣自然气候的船海、航天、军工等特殊行业用号筒扬声器等(见图22) ;

从派生目的和应用场合上看,分为专业、高级、普及以及电子管与晶体管机用扬声器。里面又划分出袖珍、便携、台式、落地机以及收音机、录音机、电视机、电影、有线广播、厅堂扩音用扬声器;在专业埸合又有工、民用有线、无线通讯及佐餐、背景等扬声器(图23)。同时也派生一些船泊交通、指挥调度的喊话、讯响等特殊行业用扬声器;

在组合扬声器中,已经涌现出节目制作及文艺表演用的前台、后台、效果、辅助、乐器、监听扬声器,以及公众场合扩音中应用的声柱、声环、声偶等扬声器〈图24a〉; 

在需要声功率更大的场合,还出现了箱式与号筒式扬声器组阵。其中将多路音箱呈金字塔叠置的称为巨无霸组合系统〈见图24b〉,用构架集合的大功率Hi?Fi声箱组阵像一道墙面。号筒式扬声器组合的阵容和声功率更强大,它是用一套特殊构架将数十只大功率矩型或圆形号筒扬声器装配成一个方阵(见图24c),为了便于移动,有的组阵下面还有轮子。号筒向同一方向、角度指向,就像卡秋莎火炮那样将声音集射出去,形成非常强大而宽阔的声场。在特别隆重盛大的庆典集会和文艺演出扩音中,各类扬声器组阵出尽了风头。

对于家庭影院放音,近年国外己出现了由二百多只单元扬声器组合的平面声板。根据房间声学特性及节目音效要求,由电脑及DTS数字技术处理输出的不同功率讯号,分别驱动所对应的各个扬声器,完全可以摸拟出生动逼真地3D音效。目前这种声板已装备于壁挂式等离子电视机,一个声板则代替了传统5,1声道音箱,既美化了居室也省去设置多路音响系统的麻烦。   

六、高科技振膜带来扬声器的革命     

近二、三十年间,音视频技术突飞猛进;各种媒体的Hi?Fi音源群星荟萃。尤其是风头很硬地数字音源和电路技术,更将声音的Hi?Fi重放开创到一个崭新的天地。它们不但推波助澜地激励着人们乐此不疲地在组建Hi—Fi音乐欣赏中心,还在诱惑着立体声影院向家庭挺进。

惋惜的是在上述高新音源与电路技术面前,扬声器表现的还差强人意。以往人们一直契而不舍地在展宽频带上卖力,主观的以为宽频带就是高保真扬声器,后来发现事与愿违,问题并不简单。

扬声器的振膜还相当奥妙,人们虽然对此付出了长期而艰辛的努力,但扬声器始终存在着大功率与Hi—Fi的问题。高效率的不一定给出大动态与线性振幅;宽频带的也并非是高保真,声特性平滑的仍表现着严重的声染色失真;尽管扬声器在许多方面获得了质的飞跃,已经实现了宽频带与大功率,但与Hi?Fi重放又是另一码事。大量实践表明,扬声器在大功率播放音乐时还表现着各种畸变。例如: 

1.清脆而短促的猝发音;经扬声器后讯号与振幅时间很不同步,变得拖泥带水、尾音十足;

2.某些后劲很冲,继续向高潮片段上升的乐音,给人的感觉是乏困无力,没有气势;

3.原本个性鲜明的乐音,如三角铁、木琴声变得层次浑浊,失去本色; 

4.一首明快悦耳、热情奔放的乐曲变得很不和谐,毛噪尖刺,感到心烦不耐听;

凡此种种,都系扬声器振膜不能忠实讯号作怪的劣迹。扬声器不但存在着瞬态、动态、谐波和非线性失真,还存在着互调、频率、相位、声染色等失真。引起的因素很多也非常复杂,不是三言两语所能言明的。仅就上述所举失真,简单的概括起来不外乎振膜刚性与阻尼不适当,引起的惯性振动及声辐射速度不够;振膜悬置支撑劲度的非线性以及磁场分布不均匀、不对称方面的问题;更深层次的讲还在于振膜失去整体活塞状运动,振膜、折环阻尼不良引起的分割振动、边缘共振以及不同相位声压的抵消或增强所为。

面对现实,各国音响公司己将目光定格到提高扬声器的保真度、功率容量与扩展瞬态与动态范围上,大胆地凭借高科技手段,执着地在振膜及低失真磁路上进取。已经将一些显著改善振膜特性的材料用来制作音盆,彻底打破了纸浆长期垄断振膜的格局。不断涌现出来的新材料、新工艺在全方位的刷新着扬声器记录。尽管还在探索中,仅以下成绩则己看出它们对扬声器品质地提高是卓有成效的。

振膜方面: 

已发现某些天然纤维如桑皮、杉树和特种竹浆、木浆制成的振膜,声速可达220m/s,刚性与内阻尼特性相当好,自身谐振杂波小,音质干净纯正。还出现了一种网状阿丁羊毛与长纤维纸浆混合物的音盆,音色则变得温暖和谐;

继续用传统工艺在振膜上模压出机械强度更高的麻点、钻石花、兽皮、左螺旋、蜂窝状,大六角等高刚性的凹凸筋;

多种生化纤维合成的生化布、防弹布也是振膜的一个新门类。由多层防弹布中间夹蜂窝状材料的三明治式层压高强度复合音盆,其刚性所向披靡,音色耐人寻味;

有的还用强化纤维、玻璃纤维来制做振膜。经过浸渍、蔬水等工艺处理的加压、松压,中性音盆,其音色更有韵昧;

质量小、刚性强的碳纤维、聚碳等高科技材料也为制做振膜开了先河。碳纤维的突出优点是密度小、防腐耐热及过渡特性好等,将其混合在纸浆或编制在振膜中,振膜的刚性及内阻尼好、声速也非常高,获得了截然不同的音质;

又开发出人造纤维、聚脂、改性塑料以及聚丙烯、加强聚丙烯的PP类音盆,音质令人耳目—新;更有趣的是聚合物振膜,显然这是博揽众家材料之异,在追求优良的过渡特性和适度的内阻尼振膜。有资料表明PP材料与合成云母、石墨、聚碳等高分子材料的聚合物振膜,不但取得了满意的Q值,还以此制造不同音色取向的振膜;

将一些密度小、杨氏模量高的玻璃纤维、合成云母以及石墨、碳纤维等混入纸浆中,或将其复合物拉成极细的纤维编织在纸浆中,振膜的刚性大幅度上升。圆满地解决了平板及大口径扬声器振膜的质量与刚性问题;

涂敷振膜也是近年的新工艺。它是在振膜或折环上涂敷阻尼胶或在盆锥上喷涂石墨、云母、增强胶等聚合物成为复合膜。此类振膜充分吸收了音盆二面的不良振动,在瞬间又使分割共振衰减至最小程度,声波的前、后沿特性大有改观; 

还用特殊胶剂浸渍处理振膜,对调整振膜内阻尼、扼制振膜不同相位的共振引起的峰谷点现象更是技高一筹。尤其是聚合物表面金属电镀工艺振膜,一直深受各种打击、弹拨乐器的喜爱;

又出现了一种鲜为人知的金属振膜,以钛、铍、绷化钛以及合金等材料制造振膜是它的典型代表。这几类都是密度小,杨氏模量高的新型宇航材料,明显地将扬声器高频响应提高到35?50KHz。有些还在铝膜上真空蒸着钛或喷着更坚硬的硼,在表面压出钻石条纹、棱形花纹等增强筋的振膜,音质层次感与解析度透彻,音色更是铿锵华丽; 

一些球顶扬声器也在变革着,最醒目地标志是用蚕丝、筛绢制成的丝绢软球顶。振膜透明薄如蝉翼,精确地跟踪讯号,音质异常纤细,己被公认为高频单元中的铰铰者;

除了传统的球膜<凸膜>外,还出现了电声效率更高的反球膜〈既凹膜〉。反球膜刚性高,中高频音质清晰明亮,在增压的音头室里能输出更大的声功率;

高档球顶单元的前板还增设了类似于号筒作用的喉塞式声扩散器或等化器。不但取得了极为动人的瞬态响应,还提高了振膜的稳定性与功率;

80年代以来,集成电路正在向大规模、高密度、高速度、大容量推进,各种视听家电与多媒体音响也以惊人的速度在更新换代。其中计算机、等离子、大屏幕背投电视机以及现代袖珍、便携式音响设备的造型也在向超簿型方向逼进。它们对扬声器轻、簿、小的期侍十分极迫。对此,己经用异性锆钛酸铝陶瓷烧结成极簿的振膜,并配以优良的阻尼材料,迅速研制出—种与传统结构与特性完全不同的新型压电扬声器。新款压电扬声器一改往日令人生厌的面孔与音质,电声水准达到了空前的指标,体积也缩小到仅为—张信用卡的厚度;

与此同时,平膜或带式扬声器也以暂新的姿态呈现在世人面前。平膜在声射特性等方面占尽先天优势,振动系统整体表现精采活泼,除具有桌越的声像定位感外,还能细微地雕刻声音的轮廓。       

折环、支片方面: 

以往的一些折环及支片线性特性不是太好,当振幅超出其弹性的线性区域范围,不但非线性失真增大,还会使加速这些运动构件的疲劳等。对此,近年折环与定心支片的材质、形状也在进步着。

在追求高顺性、线性顺性的同时,已经开发出机械力阻优良,顺性高、耐破耐疲劳的布、泡沫塑料、天然橡胶、丁腈橡胶等材料的高顺性悬边〈折环〉来箝定音盆。明显的成绩是承受声压高,fo及失真低。为进一步减小折环共振引起的谐波失真,有些折环上还涂敷阻尼胶成为涂胶折环,或多种材料构成的复合边折环,获得了良好地线性振幅持性; 

浅环、深环、半圆形折环也相继出现,尤其是活动顺性大、恰到好处的半圆形橡皮、泡沫边折环使扬声器的fo作到了前所未有的下潜。—些金属振膜还用了顺性与支撑劲度二者兼优的右螺旋状皱折〈图25a〉。低频单元普遍采用低损耗的大直径、多波纹、深皱折的高韧性定心支片;

有的还用树脂浸渍支片,获得了很不错的动、瞬态响应。大直径球膜己用双重支撑悬边系统,大功率Hi?Fi扬声器中还采用双支片构成的全对称平衡定心支片,振幅位移更宽、更对称〈见图25b〉;

防尘罩(帽)也是振膜的一部分,其质地也直关音质与散热。对此,近年它也有不小的变化。除了纸、布绢罩外,根据扬声器的特性,己经用塑料、CBB、轻金属铝、钛等耒制作防尘罩。其中一些制成有益于高频扩张的子弹头形状,有些低频单元干脆甩掉防尘罩而由不开孔的音盆整体振动,声波推动力更强劲。

音圈方面: 

音圈是扬声器的心脏。它的质量、刚性直接影响到扬声器的的频响及动、瞬态响应。其结构、耐热及散热程度又左右着扬声器的功率与可靠性。音圈导线、骨架材质、形状也不敢轻视,性能优劣几乎涉及上述各因素。对此,近年音圈也在悄悄变化着:

许多中、高频单元已经用质量小、导电率高的铝线,铝包铜线绕制音圈,—些考究的Hi?Fi扬声器还采用高纯度的无氧铜、铝包银以及扁形、方形、矩形、六角形等导线绕制音圈。这类异型导线绕组占空系数与磁能利用率高,同时也明显地将音圈的质量、刚性以及机械强度拔高到一个全新的境界;

不少Hi?Fi低频单元的音圈直径达到160mm以上,绕组更窄,厚度更薄。音圈始终工作在线性磁场内,阻尼特性好、低频暴发力充沛,散热与承载率更高。—些低频单元在50Hz时的声压可达100dB以上;

为了展宽其频响与效率,一些微功率迷你型扬声器则干脆不用骨架,而是用高强度胶结构的无骨架脱胎式音圈〈见图26a〉,绕组变得非常轻簿,厚度仅为普遍音圈的几分之—。有的直接成型在板状振膜上,中高频音色更加迷人;

又出现了一种超长音圈与短音圈。这是一种绕组比传统音圈高度增大或减小1/2至1倍的音圈,并配以高磁路。它们的振幅时间特性非常同步,大动态时冲程更长、暴发力更强横。虽然长音圈会引起磁埸利用率不高,扬声器的灵敏度也有所降低,但在插放交响乐时却给人力拨山河的气势;

还研制出—种反向串联的差动式双绕组音圈〈见图26b〉。此类音圈配合高磁路,所给出的频响特性平坦,动态凌厉,音色极为清晰优美;

近年,金属化音圈骨架十分时髦,与纸骨架相比金属架的刚性提高几十倍,由此引起扬声器的频响、效率和承受功率的提高也是有目共睹的(见图26c)。更令人欣慰的是一些轴向力度大、刚性高、质量小、声速快、散热好的多边加强筋异型骨架,如方形、六角形骨架也在Hi?Fi扬声器中锋芒毕露。它的振幅变化敏锐,承载力高,音质通透明快; 

    神通广大的环氧树脂和丙烯酸脂磁路胶也在扬声器中施展身手,这是一种耐热、粘合力与机械强度非常高超的胶合剂。用它胶固音圈绕组,振膜、磁路及其它构件是最佳的材料。为防止音圈过载,至使骨架与导线热膨胀系数不一,引起散圈或滑脱骨架的危险,还出现了具有防滑台阶的金属骨架。

 磁路方面: 

   音圈磁路高低、强弱、磁力线的几何分布形状与扬声器的动态,非线性失真息息相关。通常那种薄极板、窄磁隙虽能提高扬声器的效率和阻尼。但这类磁路存在的问题很多,例如当振膜在振幅稍大时,音圈的大部分绕组往往运动到磁场的稀疏或不均匀区域,不但非线性失真猛增,而且动态滞缓、应有的讯号振幅无力达到高潮;并迅速被振膜等系统的支撑劲度所扼制、所削弱,甚至转而朝反方向振动。

对此,近年在磁路方面也是硕果累累。主要是:

—种体积小、耐高温、磁通密度更高的钕铁绷磁体也开发出来。跟着,长冲程Hi?Fi扬声器粉墨登场了。其磁路极板加厚到10?14mm,有效磁路高度比传统提高1?2倍(见图27a),己被称为线性磁埸。由于线性磁路增高,还具有适中的阻尼与良好的散热特性等,既是振幅很大时音圈始终都切割在均匀的强磁场中做大范围的线性运动。不但功率及可靠性增大,且动态演示持继、凶猛,也有效地改善了大功率时的保真度;   

后来,又横空杀出短音圈、高磁路或长音圈、低磁路〈见图27a〉,这种扬声器的振幅冲程更长,响应更是气势磅礴。为弥补效率损失,双磁钢或三磁体叠加的加强磁路扬声器也悄然而生了〈见图27b〉;

  更令音响发烧友倾心的是全对称线性磁路。从图28的二种磁路对比情况看出,这种磁路改进了场心形状,使磁隙上下的磁力线密度及分布形状异常对称,音圈在磁场中振动力十分对称、圆润,振幅完全忠于讯号波形,非线性失真很小。如美国的JBL和国内一些名牌扬声器就是全对称磁路,频响不均匀度作到士0.5dB以下,己经达到了发烧水准的Hi?Fi扬声器;

低失真磁路也是近年的新成果。图29所示的几种低失真磁路还没有引起发烧友的注意,其中一些在磁路场心加套了硅钢帽来增强导磁率,或加套了铜、铝等非磁性的短路环。有些将场心挖去一部分,其目的都是极力稳定磁场,改善磁路轮廓及磁场分布的非线性,减小音圈电惑与反电动势之间相互调制的有效措施。对于扼制了音盆的自由振荡,降低音圈阻抗随频率上升所引起的谐波及非线性失真也是独树一帜的;

磁流体也是目前的热门话题,它是冲着小口径大功率和特大功率扬声器开发的一种新型扬声器。液态磁性材料注入磁隙内使音圈的散热性能优越无比,承受温度比传统磁路提高几十倍。而且响应也变得十分平滑,即是小口径扬声器也能打造出石破天惊地音效;

磁路方面的成果不胜枚举,相继出现的钙、钐等超强恒磁体都促使着扬声器向着大功率、小磁体迈进。磁阻更小的超级纯铁也逐步深入磁路,用其制作的磁路效率更高,屏蔽效果更优良;            

在一些超级Hi?Fi扬声器中,不但采用了非磁性防振型盆架。有的还在磁路场心或后极板上开有许多直径很大的空气减压通孔,以防定心支片、防尘罩透气性差引起音圈后腔形成的空气压缩室而阻尼振幅。显然,这些都使振膜位移运动自如、平衡,合成的波形更对称,同时也起着音圈散热、增大功率的作用。

    当今,新材料、新工艺日新月异,许多高科技也茌向电声领城渗透。围绕着扬声器振膜、磁路上的革命,己经出现的新型扬声器数不胜数。其中发烧友最熟悉的从振膜上分就有纸、羊毛、丝绢、防弹布、涂胶、金属电镀膜扬声器:还有生化纤维、碳纤维、聚丙烯PP盆以及复合盆、编织盆、阻燃盆等类型的扬声器:又有铝、钛、铍及合金等金属膜扬声器。从音盆折环有纸边、布边、橡皮边、泡沫边、复合边等类型的扬声器,其它方面还有长冲程、双磁路、多磁钢、线牲磁路、磁流体、球顶、平板、带式和全防磁等形式的扬声器。

为了适应多媒体、家庭视听音响中心的放音。又派生出AV音响或家庭影院系列的近埸、前场、后场、中置、环绕声以及超低音等类型的扬声器系统〈图30〉

近10来年,计算机技术一日千里。各种数字视听音像、信息通讯以及多媒体与计算机总线接口的视听音响交互操作网络等,正以雷霆万钧之势席卷神州大地。对此,又研制出许多风格前卫的新型扬声器,它们是: 

球顶扬声器

  传统的盆形振膜虽然能给出较大的声功率,但盆形振膜的刚性与质量还不好兼顾,这就制约着高频响应难以提升。另外,盆形振膜、折边及定心支片的支撑劲度不够,振幅很大时往往导至音圈蹭铁、音盆形变及分割共振等,也必然引发各种失真。后来吸取号筒扬声器球形振膜的诸多特长,制成—种新型的球顶型扬声器。

由于振膜呈半球形,其刚性大增,质量减小而机械强度又不降低。振膜变得轻巧,瞬态反应非常灵敏,高频响应一直能上扬到超音频,声波的指向性也十分开阔(结构及外形见图31a.b)。目前分为软、硬及中性球顶几种类型的扬声器。

以铝、钛、铍等材料的硬球顶,振膜刚性异常坚硬,分割振动特别小,音色冷艳、亢腔透明。 丝绢和生化纤维布为主的软球顶,刚柔并重,音色淳朴纤细。是晶体管功放的良好搭档,但瞬态响应及效率方面还不如硬球顶。纸或聚合物的中性球顶其音质也不俗,多用于低档组合扬声器中。

球顶型扬声器在国内发展很快,上世纪80年代后期,自广州国光电声厂领先研制出钛球顶扬声器后,银笛厂也不甘示弱地推出许多新款产品。其中,Hi-Fi球顶型扬声器都采用大磁体、强磁隙、窄音圈结构。振膜后面也有容积很大的后腔室,里面充填了大量的声学材料,以消除背腔有损音质的驻波与反射,使谐波畸变减至最低程度。由于振膜凸出于前板直接向四周扩散声音,并且一些高级单元的面板上又加装了展宽中、高频音埸的声幅射分配器。装有这种单元的音箱,声音变得明快亲切,人声表现的淋漓尽致,具有非常显明的临埸惑。使人感觉到声音活了,犹如演唱者从声箱里走出来站在面前歌唱。

橡皮边扬声器

纸折环机械阻尼特性好,声音柔和生动,但折边易破不耐折。因力阻问题其fo始终降不下来,并且低fo的都是大口径扬声器。对此,又一种新型的橡皮边扬声器出笼了。

这是一种用丁晴或氯丁橡胶制成的半圆形折环,后来又有泡沫折边〈见图31〉。将其胶合在其它材料振膜上成为橡皮边或称复合边扬声器。橡皮边折环的机械力顺非常高,并且还具有很稳定的支持劲度,回弹速度与平衡恢复力特别敏捷,动态响应惊心动魄。

橡皮边扬声器最大的优点是小口径、共振频率低。一般4寸口径的就可以将fo轻松的做到20?30Hz以下,这是以往15寸纸折边扬声器都达不到的成绩。因其fo低,音箱体积可以成倍缩小,这对于一些追求低音又受到造型、体积限止的AV的设备,无论从经济上还是使用方面都有着无可故量的意义。尤其是在近年的多媒体、床头、书架、环绕声、重低音等袖珍音响或特大功率的专业音响中,也都是橡皮边扬声器在叱吒风云。

橡皮边扬声器的低共振频率是以牺牲效率为代价的,通常要比同口径纸折边扬声器的效率低4?6dB。另外,这种扬声器的音质层次还不容乐观,在大批量的小功率音响中使用也不太经济。

 平扳扬声器  

这是一种平衡驱动的等相位平膜扬声器。矩形的板状振膜全方位策动空气,故称为平板、平膜扬声器。针对平膜带来刚性差的问题,结合高科技将整块优质碳纤维膜片、铝合金泊铸成密集的正六角、轴对称或菊花等空穴蜂巢状结构(见图33a)。

板状膜策功空气的能量要比传统锥形膜大得多,在同声压下振幅及音圈位移小,且经常运动在线性磁场中,其保真度也肯定比盆形扬声器高得多。更主要的是振膜质量小,硬度高,又完全采用‘面’策动振膜,彻底抛弃了‘点’驱动方式,克服了锥形盆型扬声器存在的前室空穴共振和声波不在一个平面上所产生的相位失真问题。故它的声音清澈细腻,瞬态响应一流。高级的音圈还与振膜溶为一体,用激光蚀刻技术在振膜上直接刻出音圈绕组。有的还将多只音圈均匀对称的多点分布在振膜上同步整体策动,各点的驱动力极为均衡,振动相位也非常—致,听觉上一点都不产生压缩感。

平板扬声器的厚度己作到3—25mm,普通型的口径约为0。01一0,5m2,多音圈驱动的振膜面积高达1—10m2。先前多为小功率全频带型,适当控制振膜质量及面积可做成高、中、低频等不同特性的单元扬声器。由于平膜扬声器结构板平、造型新颖,除用于各类Hi?Fi音响及等离子电视机、多媒体及笔记本电脑外。并被制成画框式镶嵌在墙壁或天花板上〈见图32b〉,成为装点居室的艺术型扬声器。

近年,国外不少广家以仿生结构将其安装在笔记本电脑二侧,用时显示屏左右像长了二只耳朵。有些将多只平板扬声器制成连体折叠式结构,展开的三只音箱就是—幅风景画的3D放声系统,折叠后则酷似—本像册。袖珍型的3D系统仅有手机般大小,己经成为多媒体及MP3等便携式音响离不开的伙伴〈以上分别见图32c.d.所示〉。

目前,平板扬声器的功率还做不大,但从音响发展趋势预测,平板扬声器的应用前景特别看好,很快会成为21世纪新一代扬声器。

平板扬声器在国内的起步也不晚,70年代银笛厂就紧跟世界潮流,率先研制出第—代平板式扬声器。近年,平板扬声器的技术日趋成熟,依赖着高科技材料与技术,板状振膜也逐渐演化成强度更高的曲面超簿带状形,己被称之为带式扬声器。如“银笛YAG20?1”和惠威的R1、R2带式高频单元等(见图32e),它们的振膜更灵巧、质地更坚硬。一些高频单元的频响己作到40KHz,灵敏度高达90Db以上。而且外观面板也变得更符合声学要求,高频扩散性更好。尤其是用此类单元组合的家庭立体声影院放声系统,在播放—些超级音效DVD碟片的埸景声息时,所刻画的音符细节逼真、起落干净,现场感与气氛己经达到了神出鬼没的境地。

磁流体扬声器   

毋庸讳言,一般的直接幅射式(锥盆式及球顶式)扬声器的电声转换效率非常低,仅为2?5?左右。也就是有95?以上的讯号功率在音圈上转变为热量白白消耗掉了。更令人担忧地是随着音圈温度上升,扬声器的的可靠性也随之变坏。常会发生音圈绕组粘合剂软化变形、散圈、滑脱以及烧煌等事故。

当在音圈磁路隙中注入磁流体,扬声器的前景则变得非常乐观。磁流体是一种新颖的液态磁性材料,通常是将—些铁磁性或亚铁磁性材料球磨成直径小于150埃的超微粉末,并将其混合在壬二酸二辛的油脂中成为液态磁性材料。磁流体具有优异的导热性,注入磁隙内音圈直接包围、浸润在磁流体中并与磁路保持紧密接触(见图34a.b),使热量迅速离开音圈而通过磁路等构件扩散出去。音圈承受温度比非流体磁路提高10?20倍。即使扬声器输入功率在300?400W时,也不发生散圈或烧毁音圈的现象。尤其是中、高频扬声器因振膜、音圈尺寸较小,制约着功率不易做大,当磁隙中注入磁流体,这一问题则会迎刃而解。也同样使低频扬声器的做到小口径、大功率,既使3?5寸小口径扬声器也从容地做到百级功率。

磁流体扬声器非但能大幅度提高输出声功率及可靠性,还能改善阻尼,明显诚小频响的峰谷点以及二次谐波失真等。虽说磁流体扬声器还存在磁液蒸发老化、特大振幅时流体飞溅的问题,但在大功率袖珍型的音响或是某些大场面文艺演出扩声中,仍不失为一种可靠性高的大功率扬声器。

卡片式扬声器

这种扬声器的发声机理虽与传统晶体扬声器一祥,但其材质与工艺发生了新的变革。它是将异性锆钛酸铝陶瓷元件切割成厚度仅为0.1mm的簿片,并采用低失真的“X状分瓣式簿片陶瓷振膜”,多点支持的 “蝶形双重阻尼器”和“高分子棱边”,以及拟补高、低频的“多路声源激劢”等先进技术制成的扬声器(外形及结构见35a.b)。

由于高分子棱边极为有效地消除了晶体强烈共振,响应变得十分平坦。多路声源激劢的成果己使频响由过去的400Hz?4Kz扩展到150H.z?100kHz。小巧的膜片振膜正反二面幅射同相声波,己不再驱功音盆而变为直接发声,灵敏度仍高达70dB以上。此外,此单元无需音箱,也就不存在箱染色失真。如目前的WM?R30、WM?R57型压电扬声器,不但提供高品位的音质,而且整个扬声器就是—块二面电镀金属膜的陶瓷片,其外形只寸仅为30X30mm,厚度不到1.5mm,被称为卡片式扬声器。

卡片式扬声器的低频特性及大功率还不如人意,但就一般通讯音响与多媒体等放音,其性能指标己绰绰有佘。目前,卡片式压电扬声器的应用领地正在扩大,己由日常生活的报时、报警以及电子玩具、游戏娱乐、音乐贺卡等方面,迅速普及到移动电信及笔记本电脑之中。

多媒体用扬声器  

实际上,多媒体就是—个将各种数字音视频信息〈节目源〉,以计算机系统为操作平台构成的近埸袖珍影院。由于人机空间不太大,为满足近埸音响重放与听音心理,突出多媒体的3D音效。除了借助电路技术实现不同空间声场后移音效的虚拟外,这就要求与之配套的扬声器体积小、功率大、频响宽以及音质好。而且还要声指向性不能太尖锐,不同特性单元之间频段、功率衔接流畅平衡,能组合成体积小巧的宽带Hi?Fi放声系统。对此,跟着便出现了多媒体用扬声器。

此类扬声器的特点是其中一些适情折衷、改进了振膜尺寸、形状及Q值等。—些充分吸取了不同特性单元扬声器的优势。但大多振膜都依赖着高科技材料与工艺,其中低频单元采用磁流体、双磁钢、大音圈、双支片等技术,实现了小口径、大功率、低fo〈见图36〉。例如Ф4?6寸低频扬声器的fo做到35Hz以下,功率达60?100w。中高频单元的电声特性也与以往的大不一样,无论其频响、功率以及给出的音量、音质都与传统扬声器不可同日而语,音质、音色都展现着出神入化的魅力。    

用此类单元组合的袖珍音箱,体积小到被俗称为迷你箱、卫星箱、骰(色)子箱,却闪砾着大家风范,熙样能给出大音量。不但频响宽且中高频声幅射面宽,细节表现丰富,而且动感活泼、谐波再生能力强,所营造的近场音效犹如身临其境。特别是以小口径扬声器制成的火箭筒低音炮,播放一些动态很大的战争,暴炸、雷电等场面时,也能给出振憾人心的埸景与暴棚气氛,使人们对大音箱才是高保真的传统观念发生了动摇。

   80年代以来,国内扬声器正在奋起直追国外新技术,已经生产出许许多多令人鼓舞的名牌优质Hi?Fi扬声器。其中“南鲸”、“飞乐”老牌身先力行,广揽博采世界领先科技,产品雄居扬声器龙虎榜,始终是厅堂、广埸扩等专业扬声的中流抵柱。后起之秀“银笛”钛膜高频、软球顶中频及多媒体用扬声器;“雷顿”的丝绢高频,双磁钢长冲程、碳纤维音盆的金霸低频;“惠威”的系列典范单元以及带式高频扬声器都有口皆碑,优美的音色倾倒了众多发烧友。就是对音质最爱挑剔的资深音响专家也为它们竖起了大拇指…。

    扬声器的故事快要收场了,这里还想与发烧友们拉几句题外话。扬声器的学问博大精深,是—部神秘的音响天书。世间没有多少东西像扬声器的振膜那样令人迁肠挂肚,熬费苦心为之奋斗一个世纪。      

大千世界,芸芸众生,各有声息、本色;各有自己的发声体,各有内涵奇特而丰富的基频与谐波所构成。硬让一张振膜真实地刻画、还原它们,就强“膜”所难,也很不近情理。

一种材质的振膜与其它原始发音体的声学特性根本不是一种属性,扬声器对讯号的谐波甚至某些基频还做不到原汁原味的还原。且不说对于自然界瞬息万变的声息,单就音乐信息,它还达不到返扑归真的再生。

其实,扬声器本身就是—件乐器,但它不可能是万能的乐器。这就象不同类型的二胡,一样的构造都是二根琴弦,如若让它们演奏同一首乐曲,但人们一听边能准确的分辨出是板胡、京胡还是高胡的声音或音色。一种振膜一种音色,一种手法的失真,这已是不争的事实。要不,现在怎么还会出现所谓的英国声、美国声、日本声…;不要简单的以为那是音箱声学特性的缘故。要知道助音箱仅仅对很窄的一段低频有影响,对于大量的中、高频声音它一点都不起作用。

对于扬声器的失真,目前还缺乏系统而有效的测试技术与手段。本文中所描述、评价、称道的扬声器的品质已经达到了Hi?Fi水平,只不过是相对而言。事实上,扬声器始终是电声领域里最薄弱的环节和瓶颈,截至目前它还达不到真正的Hi?Fi,仅仅做到了准高保真程度。原因是对于许多不适应的讯号,振膜振动的相当勉强,声音的失真尤其是音色的畸变还相当严重。有些人对此很敏感,有些人则很迟钝。敏感的人对原始音所听已久,有深刻的认识、很清楚的记忆,有鲜明的对比鉴别能力。如果对原音不熟悉或者记忆不深,就是音乐艺术修养造诣很高地“金耳朵”,也不一定分得清是逼真还是失真,这与大家通常所说的好声、劣声还不是一回事。

声乐艺术在于音乐的内涵、感染力或者有意夸张、渲染、失真等,而Hi?Fi的真谛却在于自然真实,并不在乎好声劣声。说来噪音也是音乐的—部分,一只扬声器如能将日常生活中各种槽杂刺耳的杂音维肖维妙地还原出来,谁能说它不是高传真。遗憾地是目前的任何扬声器,对此表现的都还很苍白。

    如果有一天能寻找到物理特性理想的振膜,那时,扬声器将会谱写出新的乐章。

    扬声器正在前进,取得的成就已经荣光辉煌。

    愿真正的Hi?Fi扬声器早日到来!

再会,Hi?Fi扬声器! 


原回复:

  • 沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命 ycligang 2010年12月15日 16:40:10
    • 沙发? 玲玲的哥哥 2010年12月15日 16:52:04
    • 学习! 大吃一惊 2010年12月15日 17:04:24
    • 沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命 单极磁铁 2010年12月15日 17:07:18
    • 学习了。 利民电子 2010年12月15日 17:32:22
    • 写的真好。值得一看! bg2ilf 2010年12月15日 19:16:29
    • 普及扬声器知识的好教材 不知道 2010年12月15日 19:26:41
    • 理想的振膜 asdfhjkl 2010年12月15日 19:49:45
    • 长贴慢慢看! lworm 2010年12月15日 20:43:55
    • 沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命 Doyle 2010年12月15日 20:48:21
    • 配上图片就更好看了! 山国演义 2010年12月15日 22:13:30
    • 学习!! music1991 2010年12月15日 22:18:51
    • 保存,慢慢看。 zjian 2010年12月15日 22:40:04
    • 我只想知道,目前的最新技术到哪里了?其他的不关心。。 听道说途 2010年12月15日 22:48:23
    • 学习 薄言 2010年12月16日 11:11:47
    • 沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命 han-an 2010年12月16日 11:24:11
    • 沿着历史轨迹看扬声器及其振膜的革命 mianzao 2010年12月16日 11:34:09
    • 真长,学习了! cfanzfr 2010年12月16日 12:19:33
    • 好文!这个当下来,上班时仔细看 xingyun13 2010年12月16日 12:52:17
    • 喇叭 sharp1988 2010年12月17日 21:46:52
    • 学习了。 猎枪 2010年12月18日 21:31:22

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