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[原创]谈谈声阻塞  发帖心情 Post By:2014-3-8 16:44:44 [只看该作者]

声阻塞是个新名词,其内涵已经存在几十年了。近年来,针对电声界的相关问题,把它明确提出来,会更容易从某特定角度描述和解释这些问题。

为了说明声阻塞的含义,可以借助一个现象引入。了解KTV音箱的同行都知道,绝大多数KTV音箱的低音单元是没有分频网络的。从KTV一开始直到近年来,始终有人尝试改变这种情况,可是其结果大多以失败而告终。KTV的低音单元加入分频网络以后,最主要的不良表现是演唱感觉很吃力。

产生这种现象的原因就是声阻塞。

已经延续百年的电动扬声器,其结构形式注定了正负两个半周的阻抗是不同的。尽管加在单元两端的电压是对称的,可是由于阻抗的不对称,所产生的电流也会不对称。

如果在扬声器单元的前面串接电感或电容等储能元件,这些不对称的电流就会在元件上面储存直流(根据傅里叶展开公式,存在直流成分)电场能量或电荷能量。这些直流能量将阻碍交流信号的传输,这种阻碍就是声阻塞。能量积累的危害还不仅如此,由于出纯能量的存在,扬声器单元两端的电压也会变得不对称,存在有直流(或者说超低频)流过,反过来进一步加剧阻塞。

减除KTV音箱中低音单元前面的分频网络,这种直流能量积累失去了储能器件,得到的直接好处是演唱轻松了。

其实声阻塞不仅存在于低音段,高音段也是如此,只是其演唱的人声信号中中音段是主要的,改善了低音单元的问题就意味着3KHZ(有的音箱可达5KHZ)以下的频率段都得到改善,已经覆盖人声的绝大部分,轻松程度的改善就不足为奇了。

KTV领域是一个极容易发现问题的领域。这是因为无论你是不是音响行业的人士,发声和演唱都是无需专门训练就能进行的。而每个人都极其熟悉自己的声音,一旦音箱中发出的声音与自己所期待的声音有所不同,就立刻感到不舒服,并努力用加大气力等方式改变(冲破阻塞感),于是就感到累了。所以,感觉累最明显的是演唱者本人,而不是旁听的人。

而对于听音乐等情况,原有的声音应该是什么样子,大多数人是不清楚的,即便有声阻塞也不会觉得十分明显。而对于听觉挑剔的“发烧友”或音响行业人士则不同,声音的细微变化都会变得难以接受,例如某些音箱比另一些音箱听觉上轻松程度不同。也就是“发烧友”常说的“声音紧”或“声音润”的区别。而如果用阻塞程度轻的系统与阻塞程度严重的作对比,那么即便没有经过专门训练也能明显感受到。

全频喇叭的兴起就是一个例子,几乎谁都知道,全频喇叭组成的音箱由于不存在分频器,其单元的自身缺陷无法用多只单元去弥补,频响特性无法与传统的分频音箱相比。但是另一方面,全频喇叭的轻松自然感受的诱惑力,使得一大批人舍去那个频响特性而去津津乐道于这个“高不成,低不就”的“不合格”品。也就是“发烧友”这个特殊群体,为了听觉而根本不用计较什么参数指标。也许有那么一天,轻松程度也成了可以测量的参数指标,就会把另一批人拉过来向发烧友靠拢。

当然,在专业领域,大量使用的电子分频方式,也可以去掉音箱中的分频器。形成音质和有效功率的提升,只可惜的是,电子分频器也存在大量的电感电容器件,只是网络中的非线性器件不像扬声器单元那么严重。由此,也许有那么一天,“发烧友”也会向专业领域投怀送抱。

我一向认为,发烧友和专业两大领域没有必要相互看不起,各自的理念和由此延伸的各种思维,是可以相互借鉴的。说远了……

在有分频其存在的情况下,声阻塞的程度会因为扬声器单元的不对称阻抗的程度不同有所变化。细心地人士发现,在播放相同音乐的情况下,有的音箱扬声器前后运动幅度很大,另一些则运动较小。令人不解的是,往往运动幅度大的音箱反而没有运动小的音箱音域更宽,特别是低音成分明显的缺失了。

如果用声阻塞的理论解释不难看出,由于分频器的能量储存,扬声器上应该有直流电流存在,这些直流电流将推动单元的振盆向前或向后运动。音乐的短暂减小或消失瞬间,是分频器能量释放的阶段,这种释放是直流或超低频,人眼能直接看到,自然就觉得振动幅度大的情况,而恰恰是影响振幅大的储能情况,阻碍了听觉敏感区的低音传输。直接影响到听觉的音域范围,显得干涩。

无论是不是认识到了声阻塞问题,大量的技术措施有意无意的减少了声阻塞的发生。例如,扬声器单元的正向和反向对接,已经存在于超低音音箱几十年。尽管从微观上扬声器的阻抗偶次谐波失真依然存在,但在宏观上,两只单元的非线性是相互抵消的。

KTV音箱中有高音单元正反连接的方式,使高音段的轻松度和感染力得到提升。

那么去掉了分频器就没有声阻塞了吗?其实不然。绝大多数功放都有很强的环路直流反馈措施。这些反馈能保证在有直流电流输出的情况下,输出电压零点的稳定。但是直流输出却畅通无阻,最终形成对电源影响。在有不对称输出电流的情况下,电源电压也会随之波动,这是因为滤波电路在设计时,通常不考虑超低频或直流的情况,这些直流也就很难加以抑制(带有稳压电路的电源除外)。

如果将功放按桥接方式连接,这种情况会得到明显改善,因为桥接状态下无论输出电流是不是对称,正负两端电源的电流都是基本对称的。在工程实践中,有的设计者将功放设计为桥接形式,其目的不都是因为扩大输出功率,而是为了得到听觉上的柔和与轻松。

还有一种现象就是标称功率更大的功放比功率小的听觉上更轻松柔和,这是因为,直流成分对电源的影响,随着有效功率的加大而减少。以至于“发烧友”们把“储备功率”定在十倍于音箱有效功率的指标。说实话,在家庭环境,有效功率在5W10W就够了,可实际上配置的功放大多在50100W。因为在这种情况下,才能使听觉相对满意。只可惜的是家用功放很少有能桥接的,才不得不用这个笨办法。

有一种情况的功放是例外的,那就是带有输出变压器的胆机。变压器本身就具有卸放寄生能量的能力,尽管人们常常不知道这种情况。于是用声阻塞的分析方法就能解释为什么胆机有5W就能得到比晶体管功放50W都达不到的柔和程度(这里没有否定传统的其他解释胆石的“理论”的意思,只是多了一种分析角度,毕竟桥接方式已经在专业音响中被反复证实了的)。

声阻塞的危害还有一个环节就是话放。演唱者对着话筒出气本身就含有直流成分,这个直流成分将在耦合电容上面储能。如果话放的输入端是直接耦合的,这种直流成分将经过放大传递到后续各级,哪一级有耦合电容就在哪一级上面形成电荷积累。这样的气流压迫形成的直流成分与麦克风的电磁不对称情况相叠加,共同作用。当然,不同的话放有不同的适应能力或者具有消除、减少直流成分的能力。

广义的说,声阻塞存在于电声系统的各个环节,因为,所有的电子或电磁元器件都或多或少的存在非线性,而只要有非线性,就有产生寄生直流成分的可能。只要有直流成分,就会在储能元器件上面产生能量积累以及产生声阻塞。只是程度有所不同罢了。

关于声阻塞测试还是一个空白,传统的测试方法都是稳态激励情况下的各种参数指标,反映不出超低频调制情况下的音频参数(零点几秒、几秒的间断响应)。以至于一些技术参数想接近的系统,听觉上有相当大的区别这种尴尬局面。也催生出一些人过于追求测试指标的误区。

例如:扬声器单元的非线性失真百分之几是很正常的,而一些“执着”的设计者在设计功放时竟然把失真度指标定在了百分之零点几,甚至零点零几的水平,并以此炫耀,令人啼笑皆非。还有阻尼、输出电阻等等不胜枚举。可偏偏放任更大的危害不去管。

近年来,有些人已经针对声阻塞情况展开研究,一些有效技术措施相继出现,相信随着人们对声阻塞的认识不断加深,主观听觉会在提高的同时,不用付出成本的代价。

[此贴子已经被作者于2014-03-09 23:29:19编辑过]

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