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对于典型的商品音箱,设计的主要目的是盈利,而不是提供准确的声音回放(accurate sound reproduction)。
买家大多偏好小型而容易摆放的设计,他们判断声音的主要标准是低音的多少,和能否听到以前在高音里听不到的细节。
市场上充斥着大量专为这些标准而设计的产品,虽然价格各异,但本质上并无二致。因此,对于所有这些音箱都有大同小异的“音箱声”(a generic loudspeaker sound) 也就不足为奇了。只要一听,就可以知道声音是从音箱出来,跟现场有明显的区别。
音箱生产商总是试图指出它们的产品的与众不同的功能,以及设计中各式各样的突破性发明,以表明其高昂的价格物有所值。
而实际上,传统的以箱体为基础的设计已经发展到一个瓶颈,大家听到的只是大同小异的“音箱声”。它们根本的问题在于箱体本身因为震动而产生的二次辐射(box re-radiation)和在房间中不平直的功率响应(non-uniform power response)。即使是这些传统设计中最先进的个例,在最好的情况下,也只是部分地解决了这些问题。
音响重放的目标在于创造一个可信的音像幻觉(auditory illusion)。
当录制的声音是来源于真实的乐器或者人声,在我们头脑中会唤起一个熟悉的现场的音响记忆(live reference in our auditory memory)。这种现场的幻觉会被信号链中各个环节产生的失真减弱乃至破坏。而从麦克风到音箱的各个环节中,音箱产生的失真远远大于其余环节。
每个音箱设计师都会集中精力处理轴向的频率响应(on-axis frequency response),以为它是衡量失真的唯一标准。
有时候,大量的精力被用于修正相位响应(phase reponse),以减少声音在时域的波形失真(waveform fidelity)。但是正确相位响应,即使在最好的情况下,也只能在空间的某一点上做到。
经常被遗漏,但实际上却会对重播产生更大影响的因素,是单元及箱体的共振以及随之而来的储存能量的缓慢释放(slow release of stored energy)。
更重要的,是离轴的频率响应(off-axis frequency response)。因为房间的回响和反射(room reverberation and reflections),我们听到的声音会受到离轴频率响应的影响。但是平直的离轴频响甚少成为音箱设计的目标。你可以试验在一个房间里打开音响,而在另一个房间里聆听,留意声音的真实感(naturalness of the timbre),你能听出声音是从音箱里出来,而不是来自真实乐器吗?音箱从低频到高频的不平直的功率响应(imbalance in the speaker's power response)破坏了可信的音像幻觉。
还有非线性失真,它会产生原始信号中没有的声音。
这些都很容易通过谐波失真(harmonic distortion)和互调失真(intermodulation distortion)测量到。
非线性失真也极少成为音箱的设计要素。否则,市场上和录音室里就不会充斥着大量的二份频音箱。这些通常把一个6.5"中低音单元和1"高音单元装在一个箱体里的设计,其物理尺寸决定了它们不可能高保真地重放它们标称的声压(sound level),而由此产生的失真则直接导致其独特的“箱子里的低音”体验(box loudspeaker bass experience),虽然在力度和速度上每个音箱可能会有差异。
有些设计试图通过线音源音箱(line source speakers)减少非线性失真。虽然它们可以成功的解决这一个问题,但它们又带来另外的问题,特别是结像的失真(phantom image distortions)。而且它们通常需要结合传统的反射式低音箱体,导致功率响应不平直,和激发过多的房间共振模式(room resonances),就像传统的音箱设计一样。
依我的经验,能创造出更真实的音像幻觉的唯一希望,在于开放障板(open baffle),恒定指向性(constant directivity,译者:我的理解,这里是指各个频段的指向性一致,或者说,沿水平面各个不同角度的离轴频响一致,虽然平均声压可以不同)的设计,或者无指向性(non-directive)的设计,比如点音源(acoustic point sources)。
市场上有一些真正全指向性(omni-directional)的设计,也很有希望,只是因为它们会激起房间里最多的共振模式,所以房间也需要最有效的处理,才能得到理想的效果。同时,它们也要解决箱体内储存能量通过箱体和单元震膜缓慢释放的问题。
除了开放障板,能延伸到最低频段的恒定指向性设计还有偶极辐射器(dipole radiator),它们一般都通过电磁或者静电驱动的大面积震动平面(large plane radiator surface)实现,或者有时候也可以是狭长的带式驱动器(ribbon driver)。
虽然这些设计能解决一些问题,但它们也带来别的问题,比如有限的动态范围,和因为房间内不平直的响应(non-uniform in-room response)导致摆放困难(critical placement)的问题。归根结底,这些问题的根源在于过大的震动平面和过小的冲程。而传统的电动式单元,则正好可以有效的解决这些问题。而且因为电动式单元拥有更大的冲程,它们可以推动更多的空气,即使在低频段也能产生更大的高保真声压。
开放障板设计的一个首要例子就是Orion。它的设计体现了我多年的实验和学习的积累。它比我所听过的任何音箱都要好,它能产生一个可信的音像幻觉,就像你就在现场一样。我邀请你找到一对Orion并亲自聆听,或者更进一步,自己装一对。你会得到丰厚的回报。 |
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