[原创] 谈电声器件的瞬态特性 - 耳机设计与测试评价室 - 声学楼论坛

原以为常识性的瞬态特性不是个问题，没想到在中国还真成了个问题，无论是业余的，还是电声的专业人士，都存在着诸多的误解。所以厘清一些含混的，似是而非的认识就尤有必要。
什么是瞬态特性？
简而言之，所谓的瞬态特性就是一个电声器件对时域波形电信号的跟随能力！即所谓的‘令行禁止’：有信号时电声器件要立即启动；没信号时电声器件则要立即停止。
注意了！一个电声器件的瞬态特性与频响特性不是一码事，前者是动态频谱，后者却是稳态频谱，虽然二者之间有一定的关系，但二者却不能混为一谈，这恐怕是最容易弄混淆的地方！
瞬态特性往往被国内的电声从业人士所无视，然而它却是一项非常重要的指标。瞬态特性不好的音响系统，低音中音的能量不集中，松散，犹如一个鼓皮未张紧鼓发出的声音。而高音则含混，细节交代不清。
国外的音响界一直就很关注瞬态特性，测量方法有单脉冲测量、方波测量、加窗正弦波以及动态频谱测量（即所谓的瀑布频谱图）等等。

“有信号时电声器件要立即启动；没信号时电声器件则要立即停止”

对于阻尼而言，阻尼越小，则越容易“启动”，但前沿会有过冲，后沿会有拖尾——衰减缓慢；阻尼越大，则反之。所以，电声器件或者系统的阻尼需要适当。

“有信号时电声器件要立即启动；没信号时电声器件则要立即停止”

这意味着脉冲响应是一个标准的脉冲。这样频响也是一个平直的曲线。何况还有HRTF等因素影响。所以耳机的瞬态更加难以判断。

看完帖子回来居然以为是讨论耳机瞬态的图片点击可在新窗口打开查看

。记忆力堪忧。。。。

什么样的因素在影响电声器件的瞬态特性？
A.    振动系统的质量。质量越大，则瞬态特性越差。可以用小汽车和载重汽车来类比，前者无论是启动还是刹车都远比后者要快许多。所以可以说振动系统的质量轻是电声器件瞬态特性优良的王道！显然，振动系统质量大的低音扬声器的瞬态特性是很差的，此种情况下，由于振动系统的质量远大于同振空气的质量，故空气不能给振动系统施加有效的阻尼，要靠其自身的阻尼来制动，所以动圈扬声器的Q值不能大于约0.6。又，振膜型电声器件显然要比振盆型轻许多，甚至与同振空气的质量相当，故空气能够有效地对振膜制动，较之振盆型换能器有更好的瞬态特性。电声换能器按瞬态特性排名：1. 等离子换能器，因为空气就是振动系统，所以其瞬态特性发挥到了极致，再无其它任何换能器能够超越它；2. 静电换能器，振动系统为厚度为1.2微米的聚合物，与等离子换能器唯一的不同仅只是增加了1.2微米聚合物的质量而已，其瞬态特性仍然是非常优秀的；3. 等电动换能器、铝带式换能器、AMT换能器等，振动系统为5微米厚的铝箔+3微米厚的聚合物；4. 振盆型换能器；5. 动铁型换能器、压电陶瓷换能器；
B.    振动系统的Q值，Q值越高，则前沿启动越快，然而后沿的制动却越慢；Q值越小，则恰好倒过来，前沿启动慢，后沿制动快。所以对于瞬态特性而言，Q值是把双刃剑，最好还是以低Q为好，因为高Q值还会导致频响特性曲线上的大起大落。动铁型换能器、压电陶瓷换能器都属于高Q换能器，听感上表现为强烈的金属声，频响曲线上尖峰伴随着深谷，但要想遏制下降沿的多次余振并抑平频响却是很困难的任务，尚没有哪家公司妥善解决；
C.    驱动力的大小，显然，驱动力越大，则启动速度越快；制动力越大，则制动速度越快。故任何时候，采用强磁体都有益无害，只是成本会增加而已。

顺便说一句，电声器件的瞬态特性无论对于音箱，还是对于耳机都是通用的。

Beats,Focal开发前期一定是需要测出瀑布图的

实在，学习了！

好多年前跟楼主有过一面之缘，甚至还有过一次邮件来往，后来忙了之后没有联系了，这次在声学楼聚会中也没有联系上，有点遗憾。

对于前面提出的观点，“ 一个电声器件的瞬态特性与频响特性不是一码事，前者是动态频谱，后者却是稳态频谱，虽然二者之间有一定的关系，但二者却不能混为一谈，这恐怕是最容易弄混淆的地方！”，我个人认为基本上是可以“混为一谈”，尤其是非线性失真比较小的时候----整个系统可以认为是线性系统的时候，因为从来没有一个系统是有良好的频响特性而瞬态特性特别差的，反过来亦然。

还有一些奇怪的问题，尤其是客观测试不良的瞬态特性，甚至“主观”感觉其瞬态特性却是优良的，这点在今年年会的报告后的讨论时有简单的带过，但由于时间关系没有真正深入讨论。

再如大部分静电扬声器或者耳机，其实客观测量其中高频段是欠阻尼的（也就是瞬态不良），但有人却评价其瞬态特性优秀----甚至静电耳机厂商、从业人员也往这个方向去引导消费者的评判，对于动铁同样如是。

以下是引用louis0812在2015-11-11 20:37:09的发言：
“有信号时电声器件要立即启动；没信号时电声器件则要立即停止”

这意味着脉冲响应是一个标准的脉冲。这样频响也是一个平直的曲线。何况还有HRTF等因素影响。所以耳机的瞬态更加难以判断。

人耳听任何自然音源和音箱同样受HRTF影响，所以没有更难，只是测试点选择问题。

以下是引用imxp在2015-11-19 15:51:54的发言：

好多年前跟楼主有过一面之缘，甚至还有过一次邮件来往，后来忙了之后没有联系了，这次在声学楼聚会中也没有联系上，有点遗憾。

Imxp先生，你好，不知道你的尊姓大名，这次我也参加了声学楼会议，只是不知你的真实身份，对不上号，擦肩而过，甚为遗憾。不过我想电声的圈子很小，总会有机会一见的。

好，言归正传，如果你学过数字信号处理，那么会有两种系统：时变系统和时不变系统，然而时不变系统在大自然中是不存在的，大自然存在的全是时变系统（比如音乐信号），可人们为了简化起见把它们都当作时不变系统来加以近似，比如电声换能器就全是时不变系统，一个时不变系统进入稳态是需要时间的，这个过渡状态就称为瞬态。好，如果一只扬声器在播放音乐，可音乐不是稳态信号，而是任何一瞬时都随着时间迅速变化的，这就意味着扬声器要不停地跟随着音乐信号改变自己的工作状态，如果你去检测扬声器播放音乐时的波形，再同它的输入波形相比，你就可以看到简直是一团糟，看看你们扬声器的瀑布图就知道了！这就是说扬声器的冲激响应函数跟随不了音乐信号的变化：音乐波形多以脉冲波形的方式出现，可扬声器辐射声波的上升沿赶不上音乐的上升沿，而当音乐的下降沿已经截止时，扬声器的下降沿又来不及刹车，还要经过几次余振后才能够停止下来。所以瞬态不好的扬声器给人以浑浊，拖泥带水的听感。瞬态特性与系统的非线性失真无关，而与换能器的振动质量和阻尼特性相关。

你谈到的静电扬声器等的高频欠阻尼恐有误，因为越是频率高，空气的同振质量亦越大，阻尼亦越强。膜振动换能器的高频问题出现在膜振动的固有分割振动模式上，要解决此问题，那恐怕是各大公司的核心机密和饭碗，也不是一两句话能够说清楚的。

欢迎切磋！

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