玄学还是忽悠？~VR的老板谈喇叭的失真与音色

lakerblue

事先声明：VR是美国的一个HI-END的扬声器制造商，网址：http://www.vonschweikert.com/，他的老板Albert Von Schweikert 建立这个牌子大概三十多年了，设计了很多很不错的扬声器，这是他08年在audioanalyst的一篇关于扬声器设计的文章，涉及到喇叭的失真、音色还有单元的选择等等，有些观点还是很新颖的，但是他毕竟也还是个商家，关键的有些东西并没有说，而且有些东西也许还值得商榷，我大概翻译了一下大家看看吧，砖头不要拍向我就行

原文链接：http://www.theaudioanalyst.com/o ... e_servo_control.htm

lakerblue

扬声器的失真与音色

在过去的一年里，我一直在加州理工学院的实验室里工作，试图重新审视一个我

几年前就发现的问题，在2003年或2004年，当你对VR4-geniii喇叭进行测评的时

候，我们就在一起讨论过单元的组合和消除失真的问题，当时我发现了一种书本

上没有提到过的失真类型：由于音盆的非线性导致波相扭曲而产生的波形失真，

当你试听一对喇叭时，当喇叭的音圈在磁隙里运动，单元将电信号转化为声压时

，会产生各种可辨别的失真，在所有的这些电-声转换过程中产生的失真里面，最

重要的一个议题就是“瞬态特性”和“音色”的组合，各种不同尺寸的单元由于

音盆结构和磁路结构的不同存在着很大的差异，综合起来看，一个箱体的不同单

元负责不同频率的声音的重播，会带来一个很大的问题就是如何把这些不同单元

发出的不同声音组合成一个连贯一致的声音画面

通过对实际的电-声转换过程进行观察取样，我发现重播的声音波形实际上被扭曲

了，原因有很多，单元的非线性，错误的分频器设计还有箱体的反射衍射等等，

这些种种原因引起的波形失真虽然是可以听到的，但是很难去测量，而且有时候

这种失真反而会被当作一种必须的音色渲染。传统的失真检测办法（比如检测功

放用到的那些）并不能检测这些渲染出来的音色，因为它和谐波失真或者瞬态互

调失真都没有关系，我们谈论的是“声压传递时波向的扭曲”

lakerblue

被动伺服控制

大概在一年以前，我研究出一种“被动伺服控制”线路，可以部分补偿这个波形

失真，它主要是通过对时间相位的调整而达成的，因为我在实验室里可以通过照

片来研究波形实际传播过程中的扭曲现象，我可以通过这个线路对进入单元的信

号进行“事先处理”，这个线路的设计需要对单元的瞬态响应和瀑布图有深刻的

了解（即单元的前沿特性和后延特性）。

失真的测量

下面是瑞典一家hifi杂志对VR4的瀑布图测量，（中间一段是对他产品的吹捧），

虽然这些测量很重要，但是实际上光凭这些测量也无法描述一个箱子的实际的声

音，但是什么才是最终的可以描述声音的测量呢？

我的观点是：“现实与喇叭的AB测试”才是描述声音最终的办法，是否和原音一

致？无论是人声，吉他还是你摇动你的钥匙发出的声音？我的办法是采用了各种

各样不同的MIC录音，然后进入喇叭和原音进行对比，最贵的我用了德国制造的电

子管供电的DICK BRAUNER的mic，价值25000美元

lakerblue

音盆的选择

当我发现了波形失真这个问题后，我就在想办法如何降低这种失真，其中最关键

的就是控制音盆的运动，我一般都会选择高刚性和轻质的音盆，但是要注意避免

用那些有很高的分割振动（高Q谐振）的单元，这些单元的声音并不好，比如那些

金属盆或者陶瓷盆单元，都必须采用专门的滤波线路，这也是我为什么拒绝了百

分之九十九的硬顶高音或者陶瓷中音单元，因为它们会有振铃现象，滤波器并不

能控制这些有害的谐振，它只是在谐振峰频率处降低了输入信号强度（增大了输

入阻抗？），这些所谓的“吸峰”线路并不能控制振铃现象的发生

一般来说我选择低音都会从SEAS的黄金系列选择，因为它的高刚性音盆，独特的

音圈，顶板和支撑设计带来的低失真特性

对最重要的中音单元，我选择的是法国的AAC，就是以前的Audax，它采用全新的

复合音盆，轻质而且刚性很好，而且任何频率下都没有振铃现象，通过瀑布图也

没有发现有隐藏的能量堆积

高音~~我还没有发现有比古老的丝膜球顶单元更好的，这里面我最喜欢的就是

SCANspeak的尖鼻子，这个单元是我听过的最干净的高音，比钻石的还要好！虽然

我也很喜欢带式高音，但是它们的离轴不是很好，而且下限较差，所以如果搭配

一个大尺寸的中音会比较麻烦

lakerblue

由单元和箱体产生的的“瞬态响应”和“波形失真”的结合（kao怎么这么拗口）


为了降低失真，“合成出”一个类似点声源的扬声器系统（类比一个全方位无指

向的MIC录音系统），我发现必须要设计一个特定的线路来降低波形失真，同时并

补偿高低音单元在电—声转换中的不平衡，另外还必须保证不同频率的声音可以

协调的重播出来而不产生额外的失真，特别是当声音经过一个复杂的分频线路的

时候

我的解决办法是在分频线路中加入“伺服控制”，对信号提前进行预处理，明确

什么会导致失真，而且发生以后会是什么样，事先声明这项技术不是我发明的。

一家日本的功放公司的科学家们在20年前就采用了这种“前馈”线路来降低功放

的失真（目前知道的就是雅马哈的负阻放大器技术~？），我只不过将它改进应用

在扬声器系统中，这个技术将会提前预知到“失真”，并且提前进行修正，本质上讲就是一种伺服控制系统，但是它是在失真发生前作用，而不是发生后，举个例子：如果你在音圈上装一个运动传感器，然后建立一个反馈控制系统来阻止音圈的非线性运动，但那时音圈“已经”进入非线性状态了！你已经听到了失真的声音了，但是~~这个技术在低频段还是有一定作用的，像INFINITY和VELODYNE已经采用过了

我是先发现，然后验证，最后来设计一个带有“预均衡”线路的分频器，设计办法很古老：用我的脑子想，很多其他领域的科学家都认为“人工设计”是一种远古的艺术，计算机软件可以搞定一切，把散乱的音乐信号通过合理的分频器然后重新组合，但是不行！没有任何的软件或者声卡可以教会一个人去设计一个好的扬声器（但是可以帮助），这需要多年的经验、学习研究和一些好的想法或者思考过程

伺服控制系统是怎么工作的

这个系统的工作原理实际是通过检测音盆运动的反电动势来实现的，而不是检测
音盆的运动，实际上这个线路和Zobel阻抗校正线路很类似，这个线路不是直接接
在信号通路，而是串在负极一端，即喇叭到功放的负极这一路，这样我们就有一
个“正确”的信号进入分频器，然后可以与转换后的信号进行对比，这是个简单
的工作（如果你知道怎么做的话），就是设计一个比较线路来均衡转换过程产生
的失真偏差信号，注意我并不只是均衡单元的阻抗，它优化了整个的分频器架构，使低音，中音和高音融合到一处

lakerblue

速度控制？？？

由于单元的运动部分（音圈、音膜等）具有不同的机械反应和电气反应，所以每
一个单元无论是高音或者是低音，它的“瞬态响应”都是不一样的，理想状态下
，必须要有一种办法使一个音箱里不同的单元“同时”动作起来，就像一个全频
单元那样。由于高音单元的振动质量较小，所以它的波形产生速度要快得多，很
容易想象高低音单元的响应速度是不一样的，在分频点频率处，较重的低音音盆
并不能像高音单元那样快速的加速与减速，你没办法使低音加速，除非你用一种
主动的推拉驱动系统来实现，但是那样就太复杂而且很昂贵，我的办法是把高音
单元的速度减下来和低音一致（just kidding, but barely什么意思？ ）

lakerblue

新的分频器设计来均衡瞬态响应

原理是什么？简单来说，就是改变分频器的Q值从而对相位进行移位，由于信号在
抵达喇叭单元之前是需要进入分频器的，如果你够厉害，就可以通过分频设计对
信号进行预先“整形”，你需要对电路有深刻的了解，比如电容是如何储存信号
能量，电容和电感是如何作用从而对整个的期望曲线发生影响等等
在分频电路和喇叭的驱动系统中，其实存在两种阻抗：真实的和虚拟的阻抗，如
果你了解了电容和电感从原理上是如何使相位超前或者滞后的，你就可以通过改
变分频的设计来“整形”信号曲线和分频器的滚降（增益）来得到一个“可控的
信号”，将不同瞬态响应的单元组合使之发出一个同步的信号
（laker：这是在讲电相位吧？）

分频器的Q值的调整主要是基于通过调整“滚降”的形状，使
不同频率的信号达到一种同步连贯的结果，当音圈进行电-声转换时，你不光需要
考虑分频器产生的相位超前或者滞后，也还要考虑单元本身在电-声转换过程中产
生的相位偏差，这里就用到了我的专利技术啦（开始吹了），我从1976年就开始在CALtech（是不是加州理工？）研究这个问题一直到现在已经32年了，我不想把所有的秘密都揭示出来，有些目前还是专利。

最后一段是对他产品的吹捧，什么有史以来最线性的扬声器等等~~懒得翻了

结论：这话就搁这了，谁要是不信我这个设计，去买一对我的产品，好好听听，然后你就信了（我靠 ）

全文完~~最后我想说一句：感谢金山词霸

NEWPAPER

占位 再编辑 哈哈

以后改出版吧
英问太强

HGL

原帖由 lakerblue 于 2009-3-10 16:02 发表
累死我了，脑细胞死了一大半，还有一半没翻完~~发牢骚顺便占位

很好看，加油。

michaelkkk

版主

pcmsc

翻译的很快哦！

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ican1979

不得不顶

jzzch

学习了！感谢感谢！

jt1000027dsl

先收藏，谢谢ＬＺ
学习

lakerblue

晚上在家懒得翻了，明天再把剩下几段贴上去，回看一下，“实际上这个线路和Zobel阻抗校正线路很类似”？难道就是在喇叭的负极端（或正极端，当反接时）串一个RC的并联电路？是否具有通用性呢？大家研究一下吧

mbegin

玩hifi英文不好，也是巨大的阻碍，很多国外先进的思想无法第一时间了解到