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摘要：当前扬声器的设计制造能力都能够达到IEC 标准及其客观性能数据要求，但扬声器实际呈现音效的效果最终必须通过主观效果评价来判别。而扬声器会出现产品客观性能标准一致但产品其主观效果差异较大。对于减小产品客观性能与主观评价的差异， 就音频与音质的对应关系的一种客观测试方法，即采用音频质量感知评估方法进行客观评价扬声器的音质，通过准确的客观评价来确认扬声器的音质，并探讨影响其音质的因素。
关键词：扬声器；音质；因素影响
扬声器的音质效果是通过主观效果评价及客观性能数据共同决定的。客观性能数据是通过对评价扬声器测试的电声性能参数如：频率响应、阻抗值、Qts、Vas、失真等，通过评价对应的曲线及性能数值对扬声器进行客观品质判定。而主观效果评价的差异性就会变量很大，评价的人员、环境、播放的音乐不同都会对评价结果产生影响。所以主观效果评价必须在评价的人员、收听的环境、播放曲目及评价的标准进行设定并严格执行。从而降低人为因素对评价结果的影响。扬声器的作用在于通过把电信号转化为声音信号播放给使用者，它工作的状态性能会直接影响声音的品质。
一、扬声系统的声音质量与评价
扬声系统的音质评价涉及到技术与艺术等许多领域, 对声音质量的评价除了要求客观测量值符合技术指标外, 还应通过人的听觉得出主观评价.客观测量是指用声学仪器可测量的声学特性指标, 包括系统频率响应特性、最大声压级、声场不均匀度和声音的清晰度等。高质量的扬声系统应首先满足客观测量值达到较高的技术指标, 如频率响应曲线在人耳可听到的频率范围内要尽可能的平直、听众区各测量点的稳态声压级的最大值和最小值的差值不应大于8dB等, 其次才考虑听众的主观评价。主观听觉评价的好坏直接取决于客观测量值的优劣, 如任何一个频段的缺失或衰减都会导致声音的失真, 而系统中的谐波失真、互调失真、削波失真和瞬态失真等则会产生信号源中没有的频率成分,直接导致人耳听到原信号中没有的杂音。
二、传统动圈扬声器的局限性
描述动圈扬声器特性的主要参数是频率响应和声辐射特性，单个动圈扬声器的频率响应不可能做得很宽, 为满足人耳听觉频率范围的要求, 需要采用多个扬声器组合来覆盖较宽的频带.动圈扬声器由于先天存在的一些缺陷, 使它在使用中暴露出如下缺点:①单个动圈扬声器的频率响应不能覆盖20Hz ～20 kHz 的范围, 必须采用多个扬声器组合成宽频带音箱;② 动圈扬声器辐射声音时, 频率越高指向性越明显, 侧向高频声不足使听音范围受到限制, 特别是对立体声系统, 声像定位清晰的范围会很窄;③振膜的振幅不能太大, 否则会出现谐波失真、互调失真等;④ 单个动圈扬声器向前后辐射的声波相位是相反的, 会产生抵消现象, 因此必须装在音箱内, 使发声体不能小型化, 特别是回放低频声的音箱体积很大;⑤ 动圈扬声器的电声转换效率很低, 高质量动圈扬声器的效率为1 %～ 2 %, 一般仅为0.2 %;⑥振动系统的质量会引起瞬态失真, 若阻抗较小则会出现声音拖尾现象.
三、影响扬声器音质的主要因素
音质，是声音的一种固有特性，是由发生体的物理特性和结构组成共同决定的。在扬声器这个大家庭中，它们都发挥着各自的作用。究竟是哪些部件在影响扬声器音色方面起着主导作用下面，将作进一步探讨。
1、磁路系统对扬声器音质的影响。磁路系统中T 铁、磁铁、华司与振动系统中的音圈，影响并控制着扬声器的Bl( Bl: 即扬声器的力系数，单位为Tm) 的高低，也影响着扬声器驱动力的大小。它能为动圈式扬声器振动部分的运动提供驱动力即磁场对载流导体的作用力，其大小为：F = BlI。所以，扬声器的磁感应强度B 与音圈导线在磁场中的长度l，直接影响着磁场对音圈的作用力F 的大小。
2、弹波对扬声器音质的影响。弹波又叫做定心支片或阻尼器，它有制动和中心保持的机械作用。它的柔软度常称为弹性系数或变位直接影响着扬声器的谐振频率f0。对于一些扬声器而言，用不同材质或不同波纹形状的弹波，都有可能做出同样的扬声器参数，但在音乐听感上，却有着明显的区别。所以，弹波对动圈式扬声器的音质有着明显的影响。弹波对动圈式扬声器音质的影响，主要是由弹波的顺性决定的。弹波的顺性: 一是取决于弹波原材料本身的质地、弹性和制造工艺; 二是取决于弹波的波纹大小与形状分布。弹波的材质通常有棉布、CONEX、混纺、蚕丝、泡棉等等，有部分产品也用舌环片来代替弹波。由于弹波顺性的差异，在同等条件下，用棉布材质弹波做出来的扬声器，在听感上中低音更厚实一些，音场更宽; 用CONEX 材质弹波做出来的扬声器，在听感上中高音会多一些，音场稍窄些; 而用混纺材质弹波做出来的扬声器，在听感上，则介于两者之间。因蚕丝材质的弹波具有独特的柔顺性，它通常用于小口径、小功率的多媒体扬声器上，它不仅可以最大限度地降低扬声器产品的谐振频率f0，还可以弥补小口径扬声器在听感上低频不足的问题。弹波的波纹大小和形状分布，直接影响着扬声器的机械冲程大小如图5。
B 为弹波的有效振动面直径的1 /2，C 为扬声器波峰波谷曲面拉直后的最大长度，A 为弹波中心位置的最大运动距离。不难看出，在其他条件不变的前提下，当B 一定时，弹波的波峰波谷越大且越饱满，那么C 就越大，A 也跟着增大。对于动圈式低音扬声器而言，适当地改变弹波的波峰或波谷，在听感上，会改变扬声器低频的下潜深度; 对于中高音扬声器而言，如果弹波的波峰波谷过大，则会降低弹波的机械反弹与能量传递速度，在听感上，扬声器中高频后延的宽度明显不足。所以，小波纹的弹波更适合于制作中高音扬声器。
3、鼓纸胴体的材质对扬声器音质的影响。扬声器鼓纸胴体的材质种类比较多，通常可分为天然和人造材质两大类。主要有纸浆类纸盆含纸浆加天然或人造纤维类纸盆，天然材质可用棉、木浆、羊毛或绢丝的提取物; 人造材质则多用人造丝、尼龙和玻璃纤维、羊毛盆、金属盆、陶瓷盆、敷胶纸盆、防弹布盆、PP 盆聚丙烯等。纸浆类纸盆具有成本低、音色表现好、分辨率高、刚性可调、音色朴实自然、易于与其他材料混合制作的特点。所以，纸浆类纸盆应用最为广泛。防弹布盆: 防弹布盆带有强劲的低音感，对小信号、弱信号和轻音乐的回放效果欠佳。失真低，能防水防潮，韧性与一致性很好，擅长表现各种音乐。鼓纸胴体材质对扬声器音质的影响，主要是由各胴体材料的物理结构所决定的。例如同一种纸桨在不同的叩解度、不同杨氏模量、不同内部空余系数、不同工艺条件下所抄出来的纸盆，其对声音的表现力，都是有明显区别的。所以，有人讲“只要找到了原产鼓纸，扬所声器调音就成功了一半”，就是因为这个原因。
扬声器的振动系统设计的合理性对于音质的呈现具有决定作用，怎样设计都不能忽视其最终音质的体现效果。通过对众多成功案例分析，高品质扬声器的振动系统设计是及其合理的。
参考文献：
[1]俞锦元． 浅谈扬声器设计与制作［M］． 广州: 广东科技出版社，2015．
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[3]岳德刚，谢志文. 非线性失真多频声音质评价研究[J].电声技术，2016（10）：4－8.
论文作者:何景龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/16
标签：扬声器论文; 音质论文; 评价论文; 材质论文; 频率论文; 客观论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;