喇叭單體的構造與種類介紹

在音響的世界裡面,揚聲器是最重要的因素,因為他決定大部分發出聲音的音質跟音色,但通常是規格資料最少的一塊,且有趣的是差不多的規格資料,但不同家廠牌會有不同的音色,不同設計師也大異其趣,這是揚聲器的奧妙之處,但藉由了解其喇叭單體發聲的原理、構造與種類,還是可以知道不同設計的喇叭單體的大致音色走向跟其極限的地方喔 !

喇叭如何發聲 ?

喇叭構造 :

每一個揚聲器(喇叭)中必有內含單體,單體是揚聲器作動的最重要元件,而根據單體「發聲方式」的不同,可分為動圈式、電感式、靜電式、平面式、絲帶式、號角式等等。 目前市面上所看到的揚聲器,95%都是採用「動圈 式」。



(1) 振膜 Diaphragm : 振膜是用來直接推動空氣,進 而產生聲音。
(2) 防塵蓋 Dust Cap : 防止灰塵進入
(3) 音圈 Voice Coil : 環繞在音圈上的線圈組。音圈和磁鐵組成了揚聲器的驅動部分
(4) 磁鐵 Magnet : 通常由鐵氧體或強力釹製成
(5) 定心支片 Spider : 連接振膜和音圈為振模震動提供恢復力
(6) 框架 basket : 框架為單體的骨架,其他元 件都安裝在這上面。
(7) 懸邊 Suspension : 振膜邊緣外的橡膠稱為懸邊。

現在大多數的喇叭都是動圈式單體,而它的發聲原理,當喇叭接收由訊源設備輸出的電訊號後,電流通過單元上的線圈,電流的正負電使單體上的線圈產上磁場反應,且通過線圈的是交變電流,正負極是不斷變化的,由於++ 排斥 振膜往內收,+- 振膜往外擴,一收一擴之間產生的聲波和氣流,就會發出聲音了。

音盆材料的種類與聲音特性

單元中用到的磁鐵、音圈線材、振膜、還有懸邊等的材料隨著多年發展變得非常多樣化,但其實目都是希望可以更準確重現音樂原本的聲響效果。以振膜為例,就需要選用堅韌、變形少的物料,常見的材料有紙盆振膜、塑膠振膜、金屬振膜和合成纖維振膜這幾種,還有如其他石墨纖維、玻璃纖維、碳纖維等材料。

  • 紙盆振膜 : 常見的振膜材質,技術最為成熟,聲音特性平滑自然,不帶有個性鮮明的刺激部分。紙盆重量輕,能量轉化效率高,且由於內部纖維的相互交織,傳輸過程中的能量可以被很快吸收,因此紙盆的阻尼特性也比較理想,不過缺點由於材質的特點,紙盆對溫度和濕度變化比較敏感,環境變化會對聲音造成影響。
  • 塑膠振膜 :  一般由聚丙烯材料製成,簡稱PP音盆。相對於紙盆,PP音盆在防潮防水效果方面勝過許多。PP音盆同樣具備出色的阻尼特性,聽感上柔順自然,而缺點方面,PP音盆的剛性相對一般,表現高頻較豐富的音樂並不適合,容易產生失真現象。
  • 金屬振膜 :  一般金屬材質給予高貴、喧嘩個性的感覺,在聲音方面的特點鮮明。一般由鋁或者其合金材質製成,相對其它金屬穩定,重量輕。金屬振膜剛性出色,因此在動態解析力方面表現出眾,但金屬振膜偏重,而且阻尼特性並不算好,因此對單元的驅動與控制並不簡單。
  • 合成纖維振膜 : 合成纖維振膜能夠聚集各類特性優點的振膜材質,這種材質從航空軍用材料移植過來,擁有很高的強度和剛性,而且自身重量輕盈,這些優點極為適合作為單元振膜。由於製造成本偏高,常用於一般在高級揚聲器,如知名 Focal 常使用的 Kevlar 人造纖維振膜。
    音盆材料

 

揚聲器喇叭單元與配置

喇叭單體分類

揚聲器內的喇叭單元設計的種類很多,最簡單的一種就是一個單元就負責所有音頻範圍,也就是「全音域」單元的設計,多見於超小型喇叭、藍牙喇叭,無分音器。但是目前的技術而言,沒有一個單體可以完美的負責所有頻率。

另外一種是「同軸式」單元,使用兩顆以上的單體分工負責全頻段的聲音,且兩顆單體的開口都在同一直線上,通常低音單體的軸心上再加上中音、高音單體,有分音器。

而要求較高的的喇叭就普遍至少是二音路」分音的設計,喇叭前面有兩組單元,分別是「高音單元」及「中低音單元」出聲。市面上多數書架喇叭多採用這種設計,部分落地型喇叭雖然都是二路分音,不過就會配備兩組或以上的中低音單元。 如下圖所示,而三音路」分音、配備高、中、低音單元的設計在落地喇叭上也很常見。

而多音路設計運作過程,由擴大機驅動的電流訊號,會先經過分音器,將高、中、低頻音訊分配到對應的高、中、低音單元上發聲,然後「混合成」成我們聽到的聲音。

三音路設計喇叭

多音路喇叭單體

高音單元 Tweeter
高音單元
高音單元

高音單元通常位於喇叭最上面的單元,這樣的擺位主要是因為高頻音波的擴散性較低,稍為偏離單元指向的方位就會衰減得厲害,所以通常都會設計水平接近於耳朵的位置。

高音單元通常負責重現 2,000Hz 至 5,000Hz 以上,直到 20kHz 的高頻音效,當然,視乎單元、分音設計的不同,另外研究顯示,雖然人耳的聽力範圍是 20Hz 至 20kHz,不過 20kHz 以上的超高頻普通人其實仍可感受得到,可以擴大聆聽者對於音樂音場跟氣氛感覺,所以有部分高階喇叭的高音單元可以重現 30kHz 甚至更高頻率的音樂,高音單元多數採用球頂形(Soft Dome)設計。

超高音單元通常位於喇叭的最上面
中音單體 Mid range
中音單元 : 負責最主要音域 ,注重人聲表現

中音單元常負責的 200Hz – 5,000Hz 頻段,正好是人耳日常聽到最多的頻響範圍,包括大部分的樂器,例如鋼琴、結他等,此外,最重要是人聲也大部分落在這個頻段。所以人耳對於中音最為敏感,一旦出現一點點的失真,都很容易被察覺到。

並非所有喇叭都有獨立的中音單元,大部分是由一個中低音元同時負責中頻及低頻
低音單體 Woofer
低音單元

低頻對於看電影跟遊戲來說更為重要,甚至獨立出來一個超重低音來負責更低頻率的聲音部分,低音單元多數會負責 200Hz 至 80Hz 以下,直到 20Hz 甚至更低的頻段。通常愈大尺寸的單元,就愈有能力展現更低頻的頻段,5 吋、6 吋都是常見的尺寸,甚至大到 10 吋都有。

而通常揚聲器會有低音反射孔,以增加低音單元的效率,低音反射孔比較常置於喇叭後方,不過也會有前置的設計,另外因低頻較無方向性的關係,超低音喇叭的擺位並不太需要費心。

獨立的超重低音單體,負責20Hz–200Hz頻段部分

5 thoughts on “喇叭單體的構造與種類介紹

  1. 一直以為喇吧只是一個音箱而已
    原來有那麼多同的組成
    才能變成我們常用的喇吧

  2. 原來喇叭的單體和發聲方式還分那麼多種,而且對音質音色影響很大,難怪有些品牌的喇叭要那麼貴….

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

%d 位部落客按了讚: