如何选择音箱以及音响系统的部分指标

发布日期:2025-05-14 浏览量:59次

在本文中,我们将首先探讨音响系统的基本构成及其工作原理。音响系统可被定义为一套用于接收、处理并输出声音信号的设备系统。其核心组成部分包括音频源、放大设备、扬声装置等关键元件,这些部件共同构成了系统的基础框架。通过这套系统,我们能够接收并还原音频信号,进而感受到丰富的音效体验,为生活带来更为生动的感受。在接下来的内容中,重庆安诸拉音响将与您一起深入分析每个组成部分的功能特点,旨在为读者提供全面的音响系统选购参考依据。

1.音箱的分类:

音箱单元作为将电流转化为声音的核心部件,其性能直接决定音响系统的音质水平。根据内部结构和发声原理的不同,音箱单元主要分为倒置式、密闭式、平板式等类型。其中密闭式和倒置式是应用最广泛的两种设计。密闭式音箱虽然效率偏低,但胜在结构简单、价格亲民;倒置式音箱则在箱体上设计了倒相孔,通过共振原理增强低音效果,不仅灵敏度更高,还能承受更大功率,适合播放强劲的低频音乐。

部分有源音箱还具备防磁功能,可避免干扰电视、显示器等设备。全频带扬声器虽能覆盖较广频率范围,但因技术限制常需搭配多个音箱协同工作,通过分频器分配不同频段。追求高音质的用户更适合选择高低音独立设计的分频式音箱。

平板音箱凭借超薄造型和均匀声场广受欢迎,但受物理特性限制,低音表现较弱,通常需搭配独立低音炮弥补。注重低频震撼力的用户需谨慎选择此类产品。

USB音箱通过数字接口直接传输音频信号,内置芯片负责数字转模拟处理。数字信号传输抗干扰性强,理论上能减少失真。但实际效果取决于芯片精度,目前主流16位和20位芯片中,20位产品动态范围更大,不过与专业级设备仍有差距,这也是高端型号较少采用的原因。

需注意USB音箱的两个使用门槛:一是需要电脑支持USB音频协议(老旧主板可能不兼容);二是运行时会占用较多CPU资源。此外,这类音箱通常不支持环绕声等高级音效,主流高端品牌也更倾向采用传统模拟接口。追求极致音效的用户建议优先考虑传统方案。

2.频率范围与频率响应:

频率范围指的是音响系统能正常播放的最低到最高声音频率区间。比如标注"20Hz-20kHz",表示设备能处理每秒20次振动(人耳最敏感的低频)到2万次振动(高频泛音)的声波。频率响应则是指音箱在固定电压输入时,声音强度(分贝值)和相位随频率变化的特性,包含音量波动和相位延迟两个维度,单位用分贝(dB)表示。

描述音响频率特性时,常用频率响应图表展示。图表用分贝刻度显示音量变化,用对数刻度标记频率数值。当音量衰减到正常值的75%(即降低3dB)时,对应的频率节点就是高频截止点和低频截止点,两者之间的区间即为有效频响范围。声压和相位延迟随频率变化的曲线分别称为幅频特性和相频特性,合称频率特性。

分贝值越小说明音箱的声音曲线越平直,失真更小,性能更好。例如某音箱标注60Hz-18kHz±3dB,表示在这个频率范围内音量波动不超过±3分贝(约±30%)。理论上20Hz-20kHz能覆盖人耳听觉,但播放乐器泛音(如三角铁高频)或人声细节时,需要放大器扩展频带至15Hz-25kHz以上。

不同设备的频率标准存在差异:广播系统通常覆盖40Hz-15kHz±2dBCD机实际能播放3Hz-22kHz的信号。虽然超宽频响设备能还原更多声音细节,但普通多媒体音箱遵循"20Hz-20kHz±3dB"的基本标准即可。需要注意的是,系统频响范围通常比放大器标注的小,若只标放大器参数而不说明箱体实际表现,这样的数据缺乏参考价值。

当前市场存在频响虚标现象:国际品牌HiFi箱通常标注实测值(如58Hz-20kHz±3dB),而国内一些普通木质音箱明明实际只能做到60Hz低频,却敢标称40Hz。选购时应重点关注中高频段(150Hz-5kHz)表现,除非需要影院级低频震撼(建议单独配置低音炮)。多媒体音箱处理MP3等压缩音频时,60Hz以下能量损失超过80%,盲目追求超低频反而影响中高频清晰度。

3.功率指标:

功率是衡量音箱性能的关键参数,虽然不直接影响音质,但决定了声音的响度上限。音箱功率标注主要有两种标准:额定功率(RMS)代表音箱长期稳定工作的安全功率值;瞬间峰值功率(PMPO)则指音箱短时承受的最大功率,类似汽车的"百公里加速"能力。

美国相关部门1974年制定的功率测试标准具有行业指导意义:用双声道推动音箱,在20Hz-20kHz人耳听觉范围内,当总谐波失真不超过1%时测得的功率值,就是实际有效的额定功率。这就好比用标准跑道测试汽车动力,确保数据真实可靠。

对普通家庭而言,功率并非越大越好。以20平米房间为例,60W有效功率(即每声道30W)已能满足日常需求。但功放功率需要"留有余量",建议达到音箱功率的两倍以上。例如搭配30W音箱时,功放功率最好超过60W。这在HiFi系统中尤为明显——专业播放设备往往采用大功率功放驱动音箱,就像赛车需要更强引擎才能发挥性能。

4.响度指标:

声音的大小由气压变化的振幅决定,也就是声压。但有趣的是,人耳对声音强弱的感受并不完全等同于实际测量值。为此科学家设计了"响度"概念,用分贝(dB)作为衡量标尺。这个单位的设定有个巧妙的逻辑:以1000Hz声音为基准,通过测量不同强度声压的比值,取对数后换算成直观的数值。

采用对数标度是因为人耳对声音的感知呈阶梯式增长。举个例子:当声音强度增加十倍时,我们只会感觉音量增大一级(对应10dB变化);强度增大百倍时,才感知为两级变化(20dB)。就像用温度计的分度来表示气温变化,分贝值能更合理地反映听觉感受。

人耳的听觉下限是2×10⁻⁵Pa的极微弱声压(定义为0dB),相当于树叶摩擦的声响;而超过130dB的声压(如摇滚音乐会现场)会引发痛感,构成听觉的安全阈值。值得注意的是,人耳对不同频率的敏感度存在差异:当声压较低时,主要感知200Hz-5kHz的中频段(如人声对话);随着声压增大,低频(如鼓点)和高频(如铃铛)的感知范围才会扩展。

虽然理论上人类能感知20Hz-20kHz的声波,但实际敏感区间集中在3kHz-5kHz(如电话语音的主要频段)。特别要注意的是,3dB的声压变化相当于强度翻倍,但多数人难以察觉这种差异。因此音响系统调试时,常以3dB作为频率响应的允许波动范围,既保证音质又避免过度失真。

5.阻抗:

阻抗如同音箱的"电气阻力",决定着电流通过扬声器时的难易程度。常见标注中,8Ω是主流标准(类似家庭电路的220V电压),高于16Ω属高阻抗(如专业监听箱),低于8Ω为低阻抗(部分便携音箱)。低阻抗音箱能榨取更多功率,但就像水管过细导致水流湍急,可能引发低音松散、控制力下降等问题。因此除非追求极致动态,否则8Ω音箱仍是稳妥之选。

耳机阻抗通常较高(32Ω常见),这就像给耳朵加了道"电流阀门",需要更大推力才能驱动。功放标注的等值功率值得注意:比如标称4Ω输出130W,实际等效于8Ω输出约80W(功率与阻抗平方成反比)。这就像用不同粗细的绳子拉车,绳子越粗(阻抗越低)能施加的拉力越大。

阻尼系数反映功放对音箱的控制力,数值等于音箱阻抗除以功放内阻。系数过低(如<25)就像刹车力度不足,低音会拖泥带水;过高(如>500)则会让声音发紧。晶体管功放通常需阻尼系数≥40,电子管功放≥6即可,这就像赛车需要强力刹车,而老式汽车轻刹更易操控。

6.失真度:

失真度是评价音响系统保真度的核心参数,表征信号传输与重放过程中产生的非线性畸变程度。其主要包含三种形式:谐波失真由电路非线性特性引入基频整数倍频率成分(如二次、三次谐波),导致音色失真;互调失真产生于不同频率信号的相互作用,形成非线性叠加的差频与和频成分,造成音调偏移;瞬态失真源于扬声器振动系统与电信号瞬态响应不匹配,无法准确还原快速变化的波形特征。

在音响设备中,失真度直接影响音质保真水平。多媒体音箱的总谐波失真(THD)需控制在0.5%以内(测试条件为1kHz正弦波输入、半功率输出),低音炮因磁路效率与振膜惯性限制,允许THD5%。专业监听设备要求THD0.1%,但需注意当功放输出功率接近额定值时,电源供给不足会导致削波失真——此时输出波形顶部被削平,奇次谐波分量显著增加,造成听觉疲劳。

音箱失真特性与振膜材料密切相关:纸质振膜因内阻尼特性易产生偶次谐波(改善音色柔和度),金属振膜可能引入奇次谐波(导致音色尖锐化),高分子复合材料通过阻尼特性优化谐波分布。值得注意的是,人耳对奇次谐波更敏感,少量偶次谐波可提升音色自然度,该特性是电子管功放音色特征的技术基础。

7.灵敏度:

音箱的灵敏度通常以分贝(dB)为单位来衡量,这是评估音箱输出能力的重要指标。每增加或减少3dB,其输出声压会相应地翻倍或减半。值得注意的是,音箱灵敏度的提升往往伴随着失真风险,这是高保真音箱在追求音色还原与再现能力时所面临的两难选择。然而,灵敏度并不直接决定音箱的整体音质表现。低灵敏度的音箱由于功放推动力不足,通常需要额外的贮备功率支持,但这并不意味着其音质必然不如高灵敏度音箱。因此,在全面评估音箱性能时,我们需要综合考虑多个指标,包括音质表现、音色还原能力、低频响应等,而不应仅仅局限于灵敏度这一单一指标。

8.信噪比:

信噪比(S/N比),即音响设备在正常播放声音信号时的输出信号功率与背景噪声功率的比值,通常以分贝(dB)为单位衡量。例如,一台磁带录音座的信噪比为50dB,意味着其输出的正常声音信号功率比背景噪声功率高出50dB。一般而言,信噪比越高,设备产生的噪声对声音的干扰越小,音质表现越优越。

国际电工委员会(IEC)对不同类型放大器的信噪比制定了明确的最低要求。具体而言,前置放大器的信噪比需达到或超过63dB,后级放大器则要求达到86dB或更高,而合并式放大器的最佳信噪比建议超过90dB。对于收音头,调频立体声的标准一般为50dB,但实际应用中达到70dB或更高的信噪比更为理想。

在磁带录音领域,普通录音座的信噪比通常为56dB,但经过杜比降噪处理后,其性能有了显著提升。例如,杜比B降噪处理可将信噪比提升至65dB,而杜比C降噪处理更是能达到72dB(均基于普通录音带)。至于CD机,其信噪比普遍超过90dB,高端产品甚至能达到110dB或更高。

在选购音箱时,建议避免选择信噪比低于80dB的产品,因为此水平的音箱在处理较小信号时会产生较为明显的噪声,可能导致整体音域显得混浊不清。同样地,低音炮的选择也应注重信噪比,建议选择信噪比高于70dB的产品,以确保低频音域的表现更为清晰。

9.动态范围:

动态范围衡量的是声音信号中最大与最小强度的比值,以分贝(dB)为单位表示。例如,动态范围为90dB意味着最弱的音量比最强的音量低90dB。人耳的动态范围约为0dB130dB,而日常语言信号通常在20dB45dB之间。交响乐团的动态范围可以达到30dB130dB或更高。

在录音和音响系统中,动态范围的设定通常为100dB,这一水平已经相当不错。动态范围越高,音响系统能够处理的音量变化越大,从而提供更好的音质表现。高端音箱和发烧级音箱往往能达到更高的动态范围,因为它们使用更好的元件和更精密的制造,能够在不失真的情况下处理更大的动态变化。

动态范围的测量通常通过调节音量控制器来确定最大值和最小值,然后计算两者的差值。信噪比和动态范围都是衡量音质的重要指标,信噪比高意味着噪音低,声音更清晰,而动态范围高意味着能够处理更大的音量变化,提升音质表现。因此,在购买音响设备时,了解动态范围和信噪比是非常重要的,这有助于做出更明智的选择,避免因动态范围不足而导致音质不佳的产品。

10.总谐波失真:

总谐波失真(Total Harmonic DistortionTHD)是音频信号在经过功率放大器处理时,由于系统非线性所产生的额外谐波成分。这些谐波并非原始信号的一部分,而是由于放大器的非线性特性引入的干扰。通常,总谐波失真是通过计算新增谐波成分的均方根与原始信号有效值的百分比来量化的。例如,当放大器输出10V1000Hz信号时,同时产生了2V2000Hz谐波,则总谐波失真为10%

在评估音响设备性能时,总谐波失真通常以1000Hz频率下的值为标准,这是因为该频率附近的总谐波通常最小。美国联邦贸易委员会(FTC)于1974年制定的标准要求,在20Hz20kHz的全频范围内测量总谐波失真,并规定放大器在8欧姆负载下最大功率输出时的总谐波失真不应超过1%

国际电工委员会(IEC)也制定了相关标准:前置放大器的总谐波失真最低要求为0.5%,而合并式放大器则要求不超过0.7%。实际应用中,高端音响设备的性能往往优于这些标准。例如,FM立体声调谐器的总谐波失真通常小于等于1.5%,而激光唱机更是能达到0.01%以下的水平。

然而,单一的正弦波失真测量并不能完全反映放大器的性能。音乐信号通常是复合波,包含多种频率和瞬态变化,因此高质量的放大器还需要具备良好的互调失真和瞬态失真表现。这些参数能够更全面地评估设备的性能,确保在各种实际使用场景下都能提供稳定的音质表现。

11.材质选择:

低品质塑料音箱因箱体结构强度不足,难以抑制内部谐振现象,导致声波传递过程中产生异常反射与驻波干扰。这种现象在低频段尤为显著,具体表现为声染色效应引发音色模糊、声场层次感缺失。相比之下,木质音箱采用高密度中密度纤维板(MDF)或实木结构,其材料刚性可有效降低箱体共振频率,减少声波在腔体内异常反射,从而提升中高频段频响平坦度,增强低频下潜深度与弹性表现。

多媒体音箱系统普遍采用双单元二分频架构:高音单元多配置软球顶振膜(如聚酯薄膜或丝质振膜),其柔性边缘结构可抑制高频分割振动,配合数字信号处理技术优化瞬态响应特性,实现12kHz-20kHz频段平滑延伸。低音单元材质选择直接影响低频重构质量:纸盆单元因天然纤维材质具有自然谐波特性,但受限于含水率波动(±5%环境湿度变化可导致频响偏移±3dB);防弹布复合振膜通过聚酯纤维增强结构,实现40Hz-2kHz频响扩展且总谐波失真≤1%;聚丙烯(PP)注塑振膜通过精密模具成型(厚度公差±0.5mm),可将失真度控制在0.3%以下;羊毛编织振膜凭借纤维交织结构抑制高频共振峰值,适用于人声频段优化。

低音单元物理尺寸与低频响应效率呈正相关:3-4英寸单元(振膜面积≈0.07-0.15m²)适用于紧凑型箱体设计,低频下限约60Hz,需匹配≥10L有效容积;5-6英寸单元(振膜面积≈0.18-0.30m²)可扩展低频至40Hz,对应箱体容积需≥20L8英寸以上单元(振膜面积>0.5m²)可实现30Hz以下低频响应,但需箱体容积≥50L防止声短路现象。实验数据显示,同功率驱动下,10英寸低音单元(振膜质量120g)总谐波失真(THD)为1.2%,而6英寸单元(振膜质量45gTHD3.8%,该差异源于振膜惯性对瞬态信号的响应能力差异。