音箱的类型与性能指标

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　　音箱又称扬声器系统，它是音响系统中极为重要的一个环节。因为音箱的放音质量对整个音响系统的影响极大。目前，节目信号源设备和功率放大器的水平已做得很高，因此一个由优质音源、优质放大器和扬声器系统组成的音响系统，其放音质量就主要取决于音箱了。

一、音箱的类型

音箱的分类方法很多，在专业音响中常见分类如下：

1.按使用场合来分：分为专业音箱与家用音箱两大类。家用音箱一般用于家庭放音，其特点是放音音质细腻柔和，外型较为精致`美观，放音声压级不太高，承受的功率相对较少。专业音箱一般用于歌舞厅`卡拉OK厅`影剧院`会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高，放音声压高，力度好，承受功率大，与家用音箱相比，其音质偏硬，外型也不甚精致。但在专业音箱中的监听音箱，其性能与家用音箱较为接近，外型一般也比较精致`小巧，所以这类监听音箱也常被家用Hi-Fi音响系统所采用。

2.按放音频率来分：可分为全频带音箱`低音音箱和超低音音箱。所谓全频带音箱是指能覆盖低频`中频和高频范围放音的音响。全频带音箱的下限频率一般为30Hz-60Hz，上限频率为15KHz-20KHz。在一般中小型的音响系统中只用一对或两对全频带音箱即可完全担负放音任务。低音音箱和超低音音箱一般是用来补充全频带音箱的低频和超低频放音的专用音箱。这类音箱一般用在大`中型音响系统中，用以加强低频放音的力度和震撼感。使用时，大多经过一个电子分频器（分音器）分频后，将低频信号送入一个专门的低音功放，再推动低音或超低音音箱。

3.按用途来分：一般可分为主放音音箱．监听音箱和返听音箱等。主放音音箱一般用作音响系统的主力音箱，承担主要放音任务。主放音音箱的性能对整个音响系统的放音质量影响很大，也可以选用全频带音箱加超低音音箱进行组合放音。

监听音箱用于控制室、录音室作节目监听使用，它具有失真小、频响宽而平直，对信号很少修饰等特性，因此最能真实地重现节目的原来面貌。返听音箱又称舞台监听音箱，一般用在舞台或歌舞厅供演员或乐队成员监听自己演唱或演奏声音。这是因为他们位于舞台上主放音音箱的后面，不能听清楚自己的声或乐队的演奏声，故不能很好地配合或找不准感觉，严重影响演出效果。一般返听音箱做成斜面形，放在地上，这样既可放在舞台上不致影响舞台的总体造型，又可在放音时让舞台上的人听清楚，还不致将声音反馈到传声器而造成啸叫声。

4. 按箱体结构来分：可分为密封式音箱、倒相式音箱、迷宫式音箱、声波管式音箱和多腔谐振式音箱等。其中在专业音箱中用得最多的是倒相式音箱，其特点是频响宽、效率高、声压大，符合专业音响系统音箱型式，但因其效率较低，故在专业音箱中较少应用，主要用于家用音箱，只有少数的监听音箱采用封闭箱结构。密封式音箱具有设计制作的调试简单，频响较宽、低频瞬态特性好等优点，但对拨声器单元的要求较高。目前，在各种音箱中，倒相式音箱和密封式音箱占著大多数比例，其他型式音箱的结构形式繁多，但所占比例很少。

二、扬声器系统的性能指标

1)频率响应（有效频率范围）
这项指标反映了扬声器工作的主要频率范围。当给扬声器加以恒压信号源并由低频到高频改变信号源频率时，扬声器产生的音压将随频率的变化而变化。由此得出的声压――频率曲线，就是扬声器的频率响应曲线。ＩＥＣ（国际电工委员会）规定扬声器所能重放声音的频率界限，也就是有效频率范围，是取扬声器声压频率特性曲线中比峰值附近一个倍频位的平均声压级降低10dB的频率范围。此范围越宽，放声特性越好
一般高保真用扬声器箱最低要求频响为50-12500HZ(+4~-8dB),能达到50-16000Hz已足够了.当然30-20000Hz则更好.

2)额定阻抗
它的指扬声器在某一特定工作频率(中频)时在输入端测得的阻抗值。通常即在产品商标铭牌上标明，由生产厂给出。扬声器的阻抗特性。由生产厂给出的额定阻抗通常是在额定频率范围可望得到最大功的阻抗模值。额定阻抗一般规定４欧、８欧、１６欧、３２欧等，国外也有采用３欧、６欧等。

3)功率
扬声器的功率大小是选择使用扬声器的重要指标之一.应该指出国内、外扬声器的标法有很大的差别，这是因为对功率定义解释各不相同。一般扬声器所标称的功率为额定功率。
额定功率或额定噪声功率，是指扬声器能长时间连续工作而不产生异常声时的输入功率。一般测试时采用粉红噪声信号，通过特定的滤波器，在额定频率范围内进行测试。按ＩＥＣ标准，被测扬声器应保证在100小时的连续工作中不产生异常。顺便指出，美国ＥＩＡ标准则规定试验时间为８小时，而且滤波器也不同。
最大噪声功率与额定功率不同，它是表明扬声器承受短时间的大输入功率的能力，其试验时间仅为几秒或几分钟。一般最大噪声功率是额定功率的2-4倍。

4)灵敏度
特性灵敏度是指当音箱加上相当于额定阻抗上1W功率的粉红噪声信号电压时,在轴向1m处测得的声压级。扬声器箱的灵敏度与效率是两个不同的概念，效率是输出声功率与输入电功率之比，但一般地说灵敏度高的扬声器箱的效率也较高。
一个扬声器的灵敏度高低，对声音重放并无决定性的影响，因为人们可以通过调节放大器的输出来获得足够的音量。不过，在音箱制作中，扬声器的灵敏度却是一个值得重视的参数。因为在二分频或三分频音箱中，各扬声器单元在各自负责重放的频段内，它们的灵敏度必须基本一致，以使整个音箱在重放时高、中、低音的平衡。特别是对立体声音箱，左右声道使用的单元都必须经过严格的筛选、匹配。要求左右声道所用的单元的输出声压级差别应正负1dB内，不然会影响声像的定位。
对于专业音箱，特别在作远距离扩声中（如大型厅堂、体育扬馆等），音箱灵敏度也是必须重视的指标准之一。这是因为要达到同样大小的放声声压级，采用较高的灵敏度就可大大减轻率放大器的功率容量。通常 ，专业音箱的灵敏度都在95dB/m.w以上，甚至高达120dB/m.w。而家用音箱的灵敏度较小，能有92dB/m.w就算是很大的了。

5)指向性
指向性用来描述扬声器将声波辐射到空间各个方向去的能力。它一般用声压级随辐射角度变化的曲线表示。指向性通常有两种表示方法：一种是在扬声器频响曲线上标出了几个角度如0度、30度、60度时频响曲线的变化，通过它与0度时频率的对比可以看出声压级变化的情况。这种频响曲线称为指向性频率性曲线。另一种以极坐标形式表示。它是以扬声器位置为原点，用极坐标画出某些频率的指向性图，从它可以形象地看出某些频率的指向性。在Hi-Fi系统中，一般不希望扬声器（或音箱）的指向性过于尖锐（狭窄）.否则靠近扬声器主轴的人听到的声频效果好些，偏离主轴时声频效果就差些。使均匀听到整个重放频带声音的窨范围受到限制。但对会场扩音场合，扬声器的指向性却十分重要，因为利用指向性可减弱扬声器对传声器反馈作用，从而可以消除扩音系统啸叫。在专业音箱中，指向性还有许多其他表示方法。
扬声器的指向性与频率有关，一般低频（如300Hz以下）没有明显指向性。高频时，由于声波波长较短，指向性会变得尖锐，因此有些音箱在不同方向上排列几个高频单元，以改善指向性。指向性还与扬声器的口径有关。一般口径大时，指向性也尖锐；口径小，指向性较宽。

6)失真
扬声器系统的失真包括揩波失真、互调失真和瞬态互调失真等。音箱的失真特性比单个扬声器更容易引起特性变坏。通常在分频点附近，因设计或调试不当，失真大幅度增加。谐波失真主要产生在低频，尤其在共振频率附近最为明显。对于高保真用音箱的最低要求谐波失真不大于2%。

在选择和使用音箱时，除了必须了解音箱的性能指标外，还要进行主观听音评价。另外，通常选用著名生产厂家的名牌音箱。目前，对于专业音箱来说，以美国音箱尤为著名，例如JBL、EV、BOSE、 WES LIVE COMMUNITY(C牌)、PEAVEY(百威)、EAW等都是著名的品牌音箱。

三、听音房间的建筑声学特性

　　 音响器材重播声音的好坏，与聆听环境的建筑声学特性有着非常密切的关系，要使音响系统发挥最高性能，必须对听音房间作一定的声学处理。

　　对于听音房间的建筑声学特性，有4个方面需予考虑，①混响时间，②混响衰减的扩散特性，③房间的频率特性，④环境噪声声级。

　　听音房间的建筑声学特性各不相同，不同物体对声音的反射和吸收也各不相同，所以为改善听音环境而进行声学处理，改善声学缺陷的工作就显得十分复杂。只要可能，最好避免房间任何两面的尺寸相等，或一面恰好是另一面的两倍，也就是正方形或长宽比是两倍的房间，因为这种比例的房间会产生驻波、低频声共振，造成声染色。

　　房间内从墙壁、天花板、地板、家具和人身反复反射所形成的声音持续存在、逐渐衰减的现象，称为混响(rever beration，也称交混回响)。它和回声(echo)不同，回声不是一种平滑的衰减而是声音的突然返回。对于室内声学的最重要指标，首先是混响时间，它是声能衰减下跌到原有强度的百万分之一(60dB)所需的时间，对于一个已确定的房间，混响时间主要取决于吸声处理。对于Hi–Fi听音房间的混响时间，可取0.4~0.5秒。混响时间适度可使乐音丰满，语音饱满，混响时间较长声音较活泼丰润，但太长时声音容易含混不清，语音清晰度下降，乐音缺乏力度和节奏感，混响时间太短则声音较干硬，缺少生气，没有混响的声音(如室外)常有呆板感。

　　房间的扩散特性好，则声音的衰减平滑，室内各处声音感觉均匀。任何凸面都有扩散声波的能力，包括斜面、曲面以及凸弧面，当需要扩散声波频率受制凸面大小时，可采用扩散板进行处理。

　　当由于某种原因造成声音中的某一频率得到过份加强或减弱时，就将破坏房间内声音的均匀性，这种现象我们称之为声染色（sound coloration）。例如，驻波能改变声音原有的特性，在某些频段出现峰值，改善的方法是室内物品摆放避免对称。

　　大空间的听音室不仅对低频延伸有帮助，还可使声音感觉更轻松，更具活生感。我国一般用作听音房间的居室面积约为14m2，高2.8m左右，容积约为40m3。在这种房间里，只要声学处理得当，应该是能有较好听音效果的。由于100Hz以下声音的波长大于3.4m，与房间的尺寸处在同一数量级，所以在其空间只能产生几个共振频率，低频声波的相互干扰较少，听起来显得自然圆润。但中、高频声音的波长远小于空间尺寸，将在室内产生大量驻波，在驻波的相互干涉下，房间在100~500Hz的声学特性一般都较差，而这个频段的声频能量又很高，所以要予重视，作出适当处理。

　　房间里在相对的墙壁之间，由于声音的多重反射而产生驻波(standing waves)，当驻波发生时能产生共振，其频率取决于墙壁间的距离，可见房间实际上就是个谐振器。房间里产生驻波造成声染色最多的地方，是音箱后墙的两边墙角，它会反射不干净的低音，这种效应称为房间隆隆声(room booming)。这种低频驻波是常见的声学缺陷，造成低音清晰度下降，需要小心处理。控制驻波反射的一个好办法是利用装满书籍的书架，书籍的不规则外形和不太强的吸声作用，能使声波发生散射，从而减轻声音反射的影响。大理石和花岗岩地坪和落地玻璃是现代家居装修的首选，但却是音响效果的大敌。常会引致声音的模糊嘈吵，改善的方法是在音箱前方放置适当大小的地毯和在玻璃前加上厚窗帘。

　　环境噪声级是指室内没有声源时的噪声声压级，如环境噪声过高，可采取隔声、隔振等方法，或在室内铺设一定吸声材料。对于目前的居室的隔声量通常是不够的，而整个房间中以实心墙的隔声最好，门、窗的隔声最薄弱，所以决定房间隔声质量的重要因素是门和窗。

　　居室中的客厅用作听音室并非理想，因为一般客厅是开放式的空间，走道更造成空间的不对称，加上落地窗造成低频损失，延伸的空间使声音反射不好控制，造成声像偏移。只要没有太多的家具摆设，卧室作听音室是更好的选择，因为密闭的空间容易掌握声音反射问题。


四、如何选择扬声器

　　 扬声器实际上是一种把可范围内的音频电功率信号通过换能器（扬声器单元），把它转变为具有足够声压级的可听声音。为能正确选择好扬声器，必须首先了解声音信号的属性，然后要求扬声器能“原汁原味”地把音频电信号还原成逼真自然的声音。
人声和各种乐声是一种随机信号，其波形十分复杂。可听声音的频率范围一般可达20Hz-20kHz；其中语言的频谱范围约在150Hz-4kHz左右；而各种音乐的频谱范围可达40Hz-18kHz左右。其平均频谱的能量分布为：低音和中低音部分最大，中高音部分次之，高音部分最小（约为中、低音部分能量的1/10）；人声的能量主要集中在200Hz-3.5kHz频率范围。这些可听声随机信号幅度的峰值比它的平均值约大10-15dB（甚至更高一点）。因此扬声器要能正确地重放出这些随机信号，保证重放的音质优美动听，扬声器必须具有宽广的频率响应特性，足够的声压级和大的信号动态范围。

我们希望能用相对较小的信号功率输入获得足够大的声压级，即要求扬声器具有高效率的电功率转换成声压的灵敏度。还要求扬声器系统在输入信号适量过载的情况下，不会受到损坏，即要有较高的可靠性。

扬声器系统主要技术特性的应用：

扬声器系统有许多与音色效果和使用场合直接有关的技术特性，为了用好用活这些技术特性，用户必须对它们有所了解。

1）  二路（二分频）和三路（三分频）扬声器系统

音频信号的频谱范围很宽，把20Hz-20kHz的信号要用一种扬声器单元是无法满足整段频响的；一般的12寸以上大口径扬声器单元，低音特性很好，失真不大，但超过1.5kHz的信号，它的表现就很差了；1-2寸的高音扬声器单元（高音压缩驱动器）重放3kHz以上的信号性能很好，但无法重放中音和低音信号。于是就有了由各种频响特性单元组成的扬声器系统，由低音（含中低音）和高音（含中高音）两种单元组成的称为二路扬声器系统，由低音、中音和高音三种单元组成的称为三路系统。

二路扬声器系统结构简单，造价相对较低，为了解决缺少这段中音频率，于是有些厂家用了一种折衰的方法，即在分频网络上把低音单元的频响特性向上移动，把高音单元拭目以待频率特性向下移动。另外一个问题是，分频交叉点频率只能设定在500Hz-2kHz之间，而此区域正是人声和乐声频谱的重要部分。因此在听觉上人留下“空洞”感和听到的失真。亦因为如此，三路扬声器对喇叭单元的要求相对较高，假若单元的性能不佳，整个扬声器系统的声音就不够平滑，或有严重的相位失真。

三路扬声器系统各单元的特性可不作折衷，充分发挥它们各自的长处，两个分频交叉点可选在中音人声和乐声频谱重要部份上、下边缘处，对音质没有任何影响，故三路扬声器系统减小了声音的失真，提高了声音的清晰度，改善了低高和高音间交叉频段的性能，增加了扬声器系统的功率处理能力，因此是文艺演出、音乐厅和歌剧院扩声系统的最佳选择。

2）  灵敏度和最大声压级（SPL max）

扬声器单元是一种电信号与声音之间的换能器，要求它能以相对较小的输入功率转达换成很宏亮的声音，这就要求扬声器有较高的声压灵敏度，[灵敏度]实质上是一种[转换效率]的体现，各类扬亏损顺系统由于采用的设计技术，选用的材料和生产工艺等多方面的差异，灵敏度的差异也很大。

灵敏度是指输入扬声器单元1瓦的电功率，在扬声器轴线方向离开1米远的地方测得的声压级大小，如果两种扬声器的灵敏度相差3dB要达到同样大的声压级输出，需要增加电输入功率一倍，因此灵敏度较高的扬声器能发出较大的声音。

扬声器系统的输入功率能力一般都远远大于1瓦（一般都在100瓦-2000瓦之间）因此实际使用时都可输入这个最大允许的电功率，以额定最大功率，输入扬声器，在扬声器轴向1米处产生的声压级称为最大声压级SPL max例，灵敏度=100dB，1w/1m扬声器，若具最大功率承受能力为1000W，则SPL max=100dB+30dB=130dB，1m。

3）失真和音质

音箱工厂都没有标称他们产品的失真率，其实它是一个非常重要的技术参数，音质是一个比较抽象的评价，亦没有可能在文件上标称，只能采取主观的听音比试，通常，灵敏度与音质是有矛盾的，生产商需要在两者中作适当的平衡，一般来说，中低价的产品，均以灵敏度作主导，追求性能价格比，而高价位产品偏重音质，而最高层次者是两者兼备。

4）[个性]与[共性]

在此又再引伸出另一个相对抽象和主观的性能评价，扩声用的音响，有别于家中的Hi-Fi音响器材，必须兼容性非常高，因为每个场地都可能演出不同类型的节目，从歌剧到摇滚音乐会，亦可能只是以语言信号为主的报告会，故其音响系统必须要兼容不同的节目源，做到[平均性]的优异即不能偏重于某一个用途，而家里的Hi-Fi音响器材，只需要照顾一个人或一小撮人的口味，其产品的[个性]是容许存在，但作为专业扩声系统器材，则这种[个性]将会变成[局限性]或[缺陷]。

专业扩声器材需要为一大群公众服务，节目内容经常变换，[共性]是基本要求，兼容性要强，不同性质的节目都要有[平均]的表现，除此之外，专业扩声器材必须是“无渲染”，“不夸张”，“忠实”地将音源还原，就是[共性]或[共用性]。

5）扬声器系统的指向特性

扬声器发出的声音通常在低频段（低于200Hz）的声音是无方向性的，在各方向均匀传播，但在高频段时，声音的传播呈现较强的方向性，这个指向特性（各类音箱均不相同）正是我们在系统设计中要加以应用，优良的恒定指向特性可在现场布置时把声波的能量集中到观众区，避开声波的强烈反射面和声场互相干扰。

扬声器的指向特性使偏离轴向的声压级随偏角的增大而声压级逐渐减小，同时声压级又随声波传播距离的增加按距离的平方成反比而衰减，在距扬声器远近和方位不同的听众区，若将这两种衰减选择得当，就可使两种衰减互相补偿，从而使声场更为均匀，大型工程需要盖相对比较阔的区域，单只音箱通常不足以应付，需要将多只音箱拼合成音箱群（陈列），而在陈列扬声器系统中，恒指向特性可使音箱之间的中、高频段的声波在音箱间不产生相互干扰，用具有上述指向特性的一对扬声器组成八字形摆放，可以覆盖单个音箱的一倍，否则，声音在音箱前方已经互相干扰，严重影响声场的均匀度和声音的清晰度。

6）扬声器系统的功率处理能力

扬声器的功率处理能力（或称扬声器的额定功率）是一项重要技术参数，它代表扬声器承受长期连续安全工作的功率输入能力，了解扬声器的功率处理能力，首先必须懂得扬声器驱动器是如何损坏的，驱动器的损坏模式有两种：
一种是音圈过热损坏（音圈烧毁，过热变形，圈间击穿等），另一种是驱动器的振膜位移量超过极限值，使扬声器的锥形振膜/或其周围的弹性部件损坏，通常发生在含有很多大振幅的低频信号。
声音信号不是一种正弦波信号，而是一种随机的，这些随机信号可用三个能数来表示，有效值（RMS）又称均方根值，是以信号峰值等幅的正弦信号的一种测量结果，接近于平均值，基本上代表信号的发热能量。
峰值（Peak）是信号达到的最大电平，对于正弦波来说，峰值电平大于有效值电平3dB，对于音乐信号来说，峰值电平超过有效值可达10-15dB在评定一种扬声器的位移能力时，峰值是重要的，峰值因子，用来说明峰值电平与有效值电平的比率，对于按AES2-1984的粉红色噪声源来说，峰值因子为6dB，即峰值电压是有效值电压的4倍。
扬声器的功率处理能力是按（AES2-11984）处理后的粉红色噪声信号连续加2小时工作后其电性能和机械性能的永久性变化不大于10%的情况下测得的技术参数。

7）加载（受热）后的声压级下降（又称功率压缩）

所有产品说明书上标称功率都是各厂家自定的，是音箱在厂方选定的测试信号和条件下的最佳值，当音箱进入工作状态（譬如等于或大于满功率20秒之后），音圈和磁体受热温升后、由于它们性能下降改变了受热前单元的原有特性，这时，实际的声压输出就会减少，常规音箱，如音圈温升60度-80度，常见额定声压级下降3dB为容限，如音圈散热优异，耐温达100度以上，实际的声压下降可达6至8dB，这是相当惊人的下降，如前文题及，增加一倍的音箱只提升声压级3dB若音箱声压级下降达6dB，要弥补这么大的声压级下降必须由原来一只音箱增加至四只，非常遗憾，音响工业界没有标称这种声压级下降，必须要好的改善扬声器单元的散热设计。

8）扬声器单元的阻抗

扬声器单元的阻抗包括，电感量，电容量和电阻值，电感和电容是随频率而变化的，虽然在扬声器系统中标称一个阻抗变化太大，将会影响整个音响系统的稳定性，JBL最新DCD 双线圈差驱动设计是将阻抗变为[纯电阻]性，不受频率变化而影响，让整个音响系统稳定工作。

三如何提高扬声器系统的可靠性

日常生活中，即使是在功放和扬声器系统的功率匹配相当的情况下也会发生扬亏损顺单元变损的事件，其原因有：

1．  操作不当，功放输出功率过大

2．  演出达到高潮时，场内气氛热烈，需要提升声压，在加大信号时，话筒输入信号过大引功放过载削波，失真波形产生大量谐波，损坏高音单元

3．  话筒产生强烈声反馈啸叫，功放强烈过载，损坏扬声器系统为此，现代新型扬声器系统采取了多种保护性措施，这些措施可分为两类：

1．  提高扬声器单元的散热力使其在过载时不发生过热损坏

2．  在扬声器箱中安装限幅保护装置，当驱动功率和峰值电平超过扬声器的额定值时，限幅器把超过的功率电平用非线性电阻（灯泡）对音圈进行阻止。

这些措施，提高了扬声器抗过载的能力，但也影响了声音的动态范围，使音域不够宽广，音色感觉模糊和暗淡。

因此，最好的办法还是在功放上采取措施，使它的输出不产生削波和功率过载等问题。


五、音响技术与声学原理


当森林中有一棵树倒塌下来时，发出一阵轰然大响声音，但是没有人在这个原始森林中，所以就听不到这声音。这算不算有声音发出来呢?声音是肯定发出来了，因为当树干及树枝接触地面时，它们都会产生某些声音，但是没有人听见，但这声音对于人类或其他动物所听到的是有所不同，所以这就是声学上所说的心理(Psychoacoustics)。

我在这里讲的声学原理，最主要是让一个调音员能够了解声学的各方面，而不是进行声学研究，或是硕士、博士的声学论文，所以我在这书内讲的声学理论都是实际可以给在现场操作音响的人用得上的。

1915年，有一个美国人名叫 E． S． Pridham将一个当时的电话收听器套在一个播放唱片音响的号角上，而声音可以给一群在旧金山市庆祝圣诞的群众听时，电声学就诞生了。当第一次世界大战结束之后，在美国哈定总统(Harding)就职典礼上，美国贝尔公司把电话的动圈收听器连接在当时的唱片唱机的号角上，就能够把声音传给观看总统就职典礼的一大群群众，因此就产生了很多专业的音响研究及开发了扩声工程这门学问。音响研究人员不单纯是努力地把音响器材进行改进，也做了各类不同的实验来了解人类对听觉的反应。但最高级的音响研究人同都明白音响学是要整体的研究，要了解音响器材的每一个环节，及人类对听觉的生理反应，他们在过去多年内直至现在都作出了很大的贡献。早在1877年，英国的莱李爵士(Lord Raleigh)就已经做过声学的研究，他曾经说过：“所有不论直接或间接有关音响的问题，一定要用我们的耳朵来做决定，因为它是我们的听觉的器官，而耳朵的决定就应该算是最后决定，是不需要再接受上诉的。但这不是等于所有的音响研究都是单靠用耳朵来进行。当我们发现声音的根基是一个物理的现象时，我们探测这个音响境界就要转到另外一个领域范围，它就是物理学。重要的定率是可以从研究这方面而来，而我们的听觉感应也一定要接受这些定率。”我们可以从以上一段文字看到，就算在没有电声音响学产生的时候，老前辈科学家都认为这个是物理的领域。

著名科学家英国的卡尔文勋爵常常说：“当你度量你所述的事物，而能用数字来表达它，你对这事物已有些知识。但如果你不能用数字来表达它，那么你的知识仍然是简陋的和不完满的；对任何事物而言，这可能是知识的始源，但你的意念还未达到科学的境界。”卡尔文勋爵(1824—1907)是19世纪最出色的科学家之一，后世的科学家为了要纪念这位伟人，把绝对温度—273．16摄氏度命名为0度卡尔文度。

戴维斯夫妇(Don＆ Carolyn Davis)是《音响系统工程》(Sound System Engineering)的作者。这本书被称为音响圣经，几乎是每一个外国研究音响的人必读之物。我引述他书内这一段：“具有数学和物理学的知识，是实质上了解音响工程学的必要条件。对这两种科学认识越深，越能使你跨越从感觉上所得到的意念，而达到用科学来引证事实。著名音响家占士摩亚曾经说过：‘在音响学中，任何在表面看来很明显的事情，通常都是错误的’。”

我在以上引述了几位科学家及音响学家的训言，主要是因为现在大部分做音响的人士，他们当然是对音响及音乐很有兴趣，但是以为光靠他们的听觉就可以鉴定什么是好或不好的音响，不明白这是一门专业的工程学问，是做不好音响的。远在19世纪的莱李爵士已经指出这是一个科学的境界，现代的音响工程学也像其它科学学术一样正在努力地发展，所以音响工程学是离不开数学及物理学的。

(2)现场音晌与录音室音晌的分别

在这里所讲解的现场音响地操作，它与录音技术是有很多不同的地方，有很多人以为音响的最高境界就是录音技术，这是不全面的。在录音技术上，通常基本是没有碰到反馈的情况，因为在一个录音室内进行操作时，所有的外围因数都可以得到控制，但是在现场音响重播时，我们是不可以避免有很多现场音响问题，所以现场音响和录音音响是两种不同的学问。现场音响跟录音室音响的要求是不同的，所以有很多器材也是不同的。例如在录音室内所用的调音台，它们的每路输入都有多个参数均衡，让录音师可以把每路输入的音源尽量做最精密地微调，务求达到最好的音源效果。一个用来做现场音响的调音台，通常在它的每路输入，均衡都是比较简单的。因为很多时候，现场调音师根本就没有很多时间把每路的音源做很仔细地微调，而在现场音响的调音台每路的音量控制推杆，它们除了可以把音量做衰减外，也可以增益10—14 dB。如果做录音室用的调音台，这推杆很多时候是不需要做增益的，所以这推杆的英文名称就是 fader，意思是衰减器。用在现场音响的大功率功放，它们都会有风扇作为散热用途，因为现场音响的功放是常常在最大功率输出的情况下工作，并且有很多时候是在户外做现场音响时，周围的温度可能相当高。如果在录音室内，通常都一定会有空调，温度当然不会太高，而录音室内的功放，主要是用来推监听音箱用的，当然不需要输出很大的功率，所以功放只需要用普通的散热器，就可以把很小的热量散走。如果功放装有风扇的话，风扇发出来的声音反而造成噪音，所以在录音室内的功放基本上是不需要风扇的。

现场音响所用的音箱，为着要把很大的声压传播绘在远距离的观众，所以它们是需要很高效率的，但在录音室内所用的监听音箱，是录音师用来监听声源或录音的最后结果，录音师是坐在距监听音箱很近的地方来监听，所以监听音箱是一种近音场的音箱，不需要高灵敏度，作用跟现场音响音箱是完全不同的。

(3)音频与波长的关系

很多现场调音师都没有理会到音频与波长的关系，其实这是很重要的：音频及波长与声音的速度是有直接的关系。在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声音速度为344m／s，而我接触国内的调音师，他们常用的声音速度是34Om／s，这个是在15摄氏度的温度时声音的速度，但大家最主要记得就是声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的，温度越低，空气里的分子密度就会增高，所以声音的速度就会下降，而如果在高海拔的地方做现场音响，因为空气压力减少，空气内的分子变得稀少，声音速度就会增加。音频及波长与声音的关系是：波长=声音速度／频率； λ=v／f，如果假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长就是3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长就是34．4 cm，而一个20kHz的音频波长为1．7cm。

(4)音箱的高、中、低频率

例如我们现在有一个18时的纸盆扬声器单元，装置在一个用木材造的音箱内，而这音箱的面板面积是 l平方米，即这面板的高度及宽度均是 l米。我们怎样计算这音箱的高、中、低频率呢?首先我们要计算这音箱面板的对角长度，是2的方根=1．414m，任何频率的 l／4波长是超过1．414m时，对这音箱来说它就是低频；如果一个频率的 l／4波长是1．414m时，波长就是4×1．414m= 5．656m，这频率=344m／s÷5．656m=60．8／s=60．8Hz，所以任何音频低于60．8Hz时，对这音箱来说就是它的低频率。当60．8Hz或更低的频率从这音箱传播出来时，它们的扩散形象是球型的，等于如果我们把这音箱悬挂在一个房间中间时，这些频率的音量在音箱的前后左右及上下所发出来的声压都是差不多的，放出来的声音变成没有方向性。当某频率的 l／4波长是小于音箱面板的对角长度，但这波长又大于扬声器的半径时，这段频率就是这音箱的中频率。例如我们现在是用一个18时单元，这单元的半径为9寸，就是22.86cm=0.2286m,这个音频为344m/s÷0．2286m=1505Hz,从60.8Hz-1505HZ频就是这音箱的中频率。中频率从这音箱所扩散出来的形状是半球形的，即如果我们把这段频率从刚才悬挂在房间中心的音箱放出来时，声音从音箱面板扩散出来的形状是半球形。在音箱后面是听不到这段频率的声音。1505Hz及更高的频率，对这音箱来说就是它的高频率。高频率从音箱扩散出来的声音形状是锥形的，频率越高，锥的形状越窄。通常如果频率超过开始高音频的4倍时，声音扩散出来的形状会慢慢变成一条直线而不扩散，如果不是坐在对正单元的位置，就听不到这些高频率。所以很多高频率单元如果是纸盆型的话，这纸盆的直径是很小的，把这音箱的高频下限尽量提高，希望能够使高频扩散的宽度增加。我们常常见到家庭音响音箱中的高音单元，通常会用 l—2时的纸盆单元，或半球状的单元，理由就是这个原因。而专业现场音响的高音单元，因为要发出很大的高频声压，所以说一定是采用号角处理的。

(5)各类不同的音场

当一个纸盆扬声器接受了从功放传过来的信号后，纸盆就会作出前后的摇动，当纸盆向前推进时，纸盆撞击到它前面的空气分子，在纸盆前面的空气就会增加压力，这些分子就会继续向前推进，碰撞它们前面的空气分子，造成轻微的高气压。当纸盆向后退时，纸盆前面的空气分子就会产生轻微的真空，然后这些分子会跟着纸盆的后退，造成这里的空气有轻微的压力减少。但我们不要忘记，空气是有弹力的，但在纸盆前面的空气是刚刚被纸盆的动作摇动，不能达到空气本身的弹力，这时我们便要看这频率的波长，声音是要直到离开纸盆的距离有2．5倍波长时，这些空气才发挥出造成声音的弹力。例如一个100Hz的频率，它的波长是3．44米，所以声音要离开纸盆2．5×3．44米=8．6米之外，才是真正的这个100Hz的声音。如果用10OHz来算，离开纸盆的距离还没达到8．6米就为 lOOHz的近音场，而超过8．6米才是100Hz的远音场。为什么我们要了解远近音场呢?很多时候在一队乐队中的电贝司手，他往往都不了解近音场的效果，而在他的电贝司音箱上，有一个均衡旋钮就是写着贝司（Bass) ，正是这乐手的称号。电贝司手通常会站在离开电贝司音箱不远的地方做演奏，如果他站在近音场时，有时会觉得低音不足，就会把这Bass的均衡旋钮尽量调大，但听众在他们的位置就会听得到很强烈的低音，很多时候造成不好的效果。这些强烈的低音也会跑进歌手的话筒，如果调音师因为觉得歌手的声音不足够时，就会把歌手这一路的声音提高，但也同时把电贝司的低音量也提高了，调音就遇上了困难。电贝司的最低E弦是41Hz，但因为拾音器是放在弦的末段，所以41hz第一个谐音82Hz才是主要的电贝司低频率，82Hz的波长是 4．2米（344m／s 除以82／s=4.195m），所以差不多要离开电贝司音箱 10米左右才是这82Hz的远音场，而因为电贝司手不会站到离开他的音箱这么远的距离时，他听到的声音只是近音场，而不是听众所听得到的声音。所以我们当说到扬声器的远近音场时，最主要是注意到频率及它的波长，而不是单纯看离开音箱多远就是等于远或近音场，最主要就是记得我们当欣赏音乐时，是要在远音场的位置，而不是在近音场的位置。

（6）直接音场、反射音场、不直接音场

当扬声器在一个房间内发出声音时，房间内的听众可以听到直接从扬声器传过来的声音，这就指的是直接音场（indirectfield），但听众也可以听到从墙、天花板及地板所反射过来的声音，这就叫做反射音场（reverberant field)。听众听到越多的直接音场的声音，反射音场的声音就越小时，这声音就越好，因为直接音场的声音是可以控制的，但反射音场的声音是不能控制的，它只会把直接育场发出来的声音加上喧染，把原本声音的清晰度减低，所以坐得离音箱比较近的听众就会感觉到好一点的音响效果，而坐在后面的听众很可能是他们听到的反射音场声音比直接音场声音更大，音响效果便会比较差及清晰度降低。有时候一队乐队在台上演出时，因为他们没有监听音箱，而两旁的主音箱是放在靠近台口的位置，乐队及歌手所听到的声音完全没有从直接音场放过来的，他们站立的位置就叫做不直接音场，声音效果当然不会好，这也会影响到乐队的表演水平，令观众听到不太好的演出声音。

（7）界面干扰

当我们选择放置音箱的位置时，很重要的一环是要注意到音箱所发出来的声音是会受到它旁边的界面影响而造成干扰。例如放在台口两旁的主音箱，它们的低音纸盆离开地面及旁边的墙壁如果是大约在1米的时候，一个4米波长的音频就会受到这两个界面的干扰。一个4米波长的频率是 86Hz（344m／s ÷ 4m＝ 86Hz），当 86HZ的声音从音箱放出来时，大的空气压力在1／4周内刚巧碰到地面及墙壁，再过l／4周就反射回到音箱的纸盆面前，但这个时候刚巧纸盆要后退，原来从地面及墙壁反射过来的大空气压力就会被纸盆后退的动作抵消很多，造成失去了很重要的低音。如果遇到这个情况，就应该把音箱向台后退0．5－1米，让音箱所发出来的声音不能直接射到地面上，而如果可以把音箱移到靠近两边的墙壁时，更可利用墙壁的反射制做出更大的音量。80-100Hz 这段频率是很重要的，它是我们肺部空间的共鸣点，也是低音鼓的共鸣频率，如果是因为不了解界面干扰而摆错了音箱放置的位置，实在是很不值得的。

-olo-

这个大伙都知道了吧