关于自然音频编码音箱分频器魔块经验
隆宇在多年研制音响系统中的电源、功放、音箱的自然编码技术实践中,尤其是一年多来针对发音喉舌中的音箱分频器研究过程中,对两分频、三分频实行了仔细定量性的比较,三分频信息释放量绝对超过二分频,而在实验五分频(五只扬声器)又绝对超过三分频,而七、八扬声器分频释放的信息量又绝对超过这五分频。
笔者打造的七分频音箱效果出奇地好,听了它的还原效果后,再听传统电感三分频的感觉已叫做不堪入耳的程度。
究其原因原理:我们在经验中已验证过单位时间内的能量是不可变的,绚丽多彩的音乐信息是由许多不同质的乐器声的自然声组成,那么仅靠终端二只、三只扬声器面对如此丰富的细节信息释放总是顾此失彼,如同球赛散场时,蜂拥的球迷争相挤出两个体育场的大门,这时两个大门负担就太重了,在表现的能力上实在不可能尽善尽美了。无论你用再高级的扬声器单元,分频器设计得又如何地完美,在与多分频相比完全是相形见绌。也就是说整个从20HZ-20KHZ频带内的扬声器越多,各只扬声器所分担的负担越轻,损耗小、效率就高,释放的信息就多,解晰度就越高。比如体育场的门越多,分流量就越快,效率就高一样,重要的不会再有阻塞的现象发生。
我们在许多相关的文章中已经阐述过,任何几个元器件组成(扬声器单元分频器中数个乃至数十个元器件组成的几个通道分频器)的电路,都是一定物理特征的带通滤波器,尤其在大功率状态时其特征更明显。它的频幅特性即频响宽度,即音乐信号在被转换时的高效率响应曲线段相对都是很窄,尤其在音乐能量大幅度、高密度通过时,它们的频幅范围曲线都呈现出中间幅度升高的情况,其频响曲线平直段会收缩成更窄的驼峰状。这说明,瞬间音乐信号中大能量的主要信号成份在与这些个通道谐振时,其效率达到最高度,同时这瞬间中能量小的音乐信号被大能量的音乐信息吸附和大量淹没,这如同疾速运动的火车将铁道两边的轻的物体卷去一样。尤其是各种微小谐波能量的音乐细节再也表现不出来了。同时传统两、三分频中的低、中音扬声器在工作时能量相对密集,负担加重使他们不能在正常宽松状态下工作,因为人耳常听段音乐信号主要集中在200HZ-8KHZ范围,排除8KHZ以上的多次倍频谐波成份(主要由高音表现)传统中、低音扬声器8KHZ以上谐波已被电感分频陷波器对地以泄放式 的切掉。那么大千世界中常音段如此丰富多彩的信息声,全靠2只或三只扬声器体育场大门来表现,事实上已是难完美。
实验表明,我们采用新发明的编码分频器将信号分解后供2-3只中、低音扬声器承担200HZ-8KHZ范围发声,经与多喇叭音箱比较后表现实在地差远了,尤其是人声和器乐合奏中的主演奏乐器的歌声、乐声,许多时候被其它伴奏声淹没,这在乐曲高潮时表现更为突出,轰动的乐器旋律声压感,使许多细节几乎没有了。所以我们将200HZ-8KHZ频段声音表现以反传统地作法:将原只采用2-3只中低音扬声器分划成由五至七只以上扬声器来承担这段常音频段的发声时,这样无论放什么音乐,效果是令人感动,一切声象都是那么地真实而细微。十多年来笔者是第一次真正领略到扬声器发声中大千世界粒粒可数的Hi-Fi境界。
纵观现在世界上的各种扬声器箱,多为三分频、二分频为主,那怕音柱,也只能将众多扬声器并联后再分室安置,怕的是相互干扰。一些多通道的分频器结构更复杂,为制造一个好音箱分频器,设计人员要付出的工作量与难度是可想而知的,所以工艺领先的国内外扬声器制造厂商仍在竭尽全力制做各种优质的扬声器,来弥补用极少的扬声器和简单结构的分频器表现"全频带"的声音。
好曲线不一定出好声!当然,好声音的扬声器箱必须要有好的恒定输出幅度的"静态"式频响曲线。但事实说明,传统的电感分频器无论你几分频,利用种种手段采用等幅扫频测试法,将扬声器组的各分频段整体声频曲线驯服得如何地平直,我们认为这只能是叫基本性能测试法,我们遗憾地告诉大家:这只能叫"恒定输出幅度静态式频响测试法"。应该还有一种瞬间音乐曲线测试法,至少,到目前为止,世界上还未发表过金耳朵们共同认可的好声音标准的音乐动态瞬间频响曲线参考图例来供参考,我想现在肯定有人会在研究这个测试办法和供测试的相关仪器设备。如果成功了,只要大家是照标准曲线做出的音响系统保准是好声,再有的区别仅在于不同产品音调方面存在差异罢了。那么金耳朵们就要失业了。
我们研制成功的多扬声器自然编码分频器技术,已从理论上实践上已完全解决了多喇叭各频幅曲线在运动时交界点分割的现象,并且重要的是全部同相状态工作,音乐细节粒粒可数,音乐层次丝丝可闻,并且更有意思的是:音箱整体的声像源的效果比三分频更强,所有高、中、低音完全交融在一起,音效是:高音中有中、低音;中音中有高、低音;低音中也有高、中音。整个单只箱子声象跳出音箱发声面更远,声象整个地浮现在音箱面,光墙壁无装修的房间中的各种反射声波交扰声更加微小,仿佛一台大场面的音乐会,被搬在你的面前。
科学的实践结果中提炼出的技术理论是不容含水份的,好声音得有道理。我们将传统的三分频音箱声象割裂现象与新分频器等效声象融合图绘出用以说明。有关其它本文未阐述清楚的细节,请参阅其他相关文章。因为我们研究的课题有点"标新立异",为产生广大的社会效益,必须征得广大有心的读者、同行、专家们的认同。
传统和新分频器的声幅射示意图供读者参考: 我们根据各扬声器生产厂提供的各种扬声器频幅特性曲线来综合对比分析后,可以看到:每只扬声器都有一定区段的较平直的曲线,也有其材质结构及制造工艺所决定的在曲线中不同频率点的谐振波峰,即最高效率频响点与较窄小的不同平直段,所有相同口径但不同材料的中、低音扬声器,都有其近似的曲线形状。除高音扬声器高端呈上扬性的曲线之外,一般中低音扬声器在较平直曲线的两端均呈衰减形下坠曲线。传统音箱实际运用中,中、低音扬声器的这些下坠性的曲线部分,往往被分频器设计专家们为得到平直段纯净声音或效率考虑吧,都统统地被人为地切掉,但是,如您关注一下那些不要分频器的所谓全频带特性的扬声器,它们的曲线两端的下坠部份曲线却全部被利用起来了,为什么呢?因为这些上、下端下坠呈衰减的效率低下的曲线部分,正是表现这只扬声器高低次谐波音色的主要声象源泉。那么,传统几分频的电感型分频器设计方案中,为什么把这些属于全频带声象源泉的曲线切掉?怕的是各只扬声器两端的能量淤积,干扰其它扬声器发声的纯净度,更重要的是怕增加各只扬声器动态工作时在分频割裂谷点曲线的平滑度即失真度。而我们的新型分频器,却是将这些曲线两端的下坠声像源统统利用起来,即把对于扬声器的-水盆壁效应(运动中的频响内阻)打掉,令每只扬声器自然宽松地工作在全频带范围。放音音效事实证明:信息量、弹性度、柔和度大增(即将每只扬声器从传统分频器的束缚性的捆绑下解放出来)。
我们的新型分频器根据扬声器的只数,将全频带20HZ-20KHZ的单位时间总能量在频幅区段内进行合理分布:
1、给定每一只扬声器以常规性自生频幅工作频段分配给相应的信号振动能量,如功率方面使其在70%功率范围内工作,避免该频段主谐振大信息能量到来时压制弱小信息量的情况发生。
2、给定相邻频带工作的扬声器以合适的分频交合段(即模糊分频段),使多只扬声器在整个频带内运动时分工合作,使工作时各个分频点(段)曲线完全是重合地来回错动,再也没有传统的分频点割裂现象,同时各只扬声器都又独立地在工作,互不干扰。
3、功放在供给扬声器箱信号电能工作时,分配给所有扬声器的能量几乎是没有损失地全部加到各只扬声器上去发声,没有传统分频器中各种类型的陷波器造成的损耗,功放的各种音频信号电势在进入新型分频器之后,有如进入了几千个明晰的跑道或进入了自选商场,各取所需地选取合适的通道,各自选取合适的频响内阻的路径,然后先后达到扬声器去发声。因为谐振于低频的大通道,对频率高能量小的高频信号由于阻抗大通过的少,同时谐振于低频的大能量低频信号如进入到谐振阻抗大的小通道去,通过的也少。这能通过去的不同量质的信号能量,也就是在传统分频器中被视为"带外的"被"切掉"的大量信息成份
。4、又由于本分频器分给所有扬声器电流的相位完全是一致的,没有了电感分频器线圈固有特性造成的反向电势的抵抗与迭加、能量淤积造成的各种幅值的相位差现象,所以声音中再也没有了电感造成的无规律奇次波尖峰毛刺和浑的听感,造就了好的音效。 传统电感分频器的其它固有毛病还在于高、中、低分频段中,存在有多种组合方式的电感或电容泄放式(又叫陷波器)对地带通滤波器通道,是传统大食音箱中与扬声器并联的最大的电老虎--无功损耗器。殊不知,这些陷波器对地并联也做为功放负载的一部份, 除了影响功放与负载的阻抗匹配和增大功放功耗之外,从陷波器的带通滤波器特性来讲:许多相对应谐振后的频率信号电能(各个分频点带外的大量信息成份)被人为地分流入地,白白地损耗掉了。同时,在分流掉有用的信息后,这些陷波器非但不领情,反而翻脸不认人,会产生大量的反向电感电势和反向电容迭加电势,格外地在传统分频器各段分裂谷口中,产生的一些无规则的大小凸峰--尖刺波声音 的产生,在整个声音合成后,无形中增加了许多给人耳不快的残响刺激感。
而新型分频器将以上种种传统分频器的蔽病统统摒除,使整体声音平滑柔顺、光亮如缎、谐音丰富、多姿多彩、生动感人。
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