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音响技术概要以及相关专利介绍
tvb2058 | 2007-12-13 14:28:02    阅读:2105   发布文章

对于毫无电子、电路知识的的人来说,音响技术是一种充满神秘感的技术,音响设备的单价从几十元到几万元不等,甚至还有几百万元一套的极品设备,单一条音箱连接线,单价几千元的都有。这些天价设备、器材,究竟贵在哪里,技术难度在哪里,不得而知。

而对于具有一定电路技术基础的人来说,可能他们会对音响技术不屑一顾。从信号的频率来说,只有区区20HZ到20KHZ的范围,即使把下限频率延伸到直流,上限频率提高10倍,在现代技术条件下,绝非难事;再从最大不失真输出功率来看,一般设备都不会超过百瓦至千瓦,要达到这个要求,难度也不大;再有,音响技术比起电视技术和计算机技术来说,历史要悠久的多,如今电视和计算机技术,早就经历了无数次的变革和升级,达到了炉火纯青的境界,这音响技术算的上什么。

然而,我要告诉大家的是:直到现在,音响技术中的一些基本的技术问题、原理问题,都还没有得到比较满意的解决。以至于才会出现音响技术的不同流派,不同观点的并存和争论。

首先来看一个简单的例子:

在立体声技术中,大家应该都听说过一种最原始的实现立体声的方法——借助一个假头进行拾音的双耳立体声模式(假头模式)。做一个和真人头部结构相同的“假头”,放置在拾音现场的合适位置,把左、右声道的拾音器分别安装在假头的两只耳朵里,这样拾取到的声音信息,应该与真实的现场聆听者几乎完全相同。将该信息传输或者记录后,再通过耳机播放给不在现场的聆听者。从理论上说,只要电声系统的传输或记录不产生失真,那么不在现场的聆听者就可以获得身临其境的现场声音感受(三维空间立体声效果)。

“假头模式”的实际听觉效果如何呢?很遗憾,耳机系统,无论怎么做,都会使聆听者感到声音是从自己脑袋里面发出来的,而不是来自外部空间,给人一种很不自然的感觉,专家们称其为“头中效应”。几十年来,不少专家进行了大量的探索和实践研究,但是,这个“头中效应”依然难以解决。可见音响技术之玄妙。实际上它不仅仅是技术问题,还涉及心理学和听觉生理学。

音响技术的另一个难点是对扬声器系统的驱动问题。所有的电声系统最终都要通过扬声器发出声音,扬声器的种类很多,但电磁式动圈扬声器仍然是主流产品。扬声器的驱动,就是对扬声器线圈的驱动,线圈属于感性元件,熟悉电路设计的人都知道,驱动感性负载是最困难的,更何况还是精确的快速变化的模拟信号驱动。

扬声器的驱动问题还不仅仅是感性负载问题。扬声器线圈连着纸盆,纸盆又与音箱中封闭的空气构成一个整体,于是实际上最终驱动的是整个音箱腔体内的空气,甚至涉及到箱外的室内空气,它们构成了一个复杂的弹性空间系统。这个系统具有自己的力学特性,比如:共振频率、惯性等等。要使这样一个系统,完全按照音频信号的规律运动,是相当困难的事情。

扬声器的驱动还涉及到低阻抗大电流问题。由于工艺和结构方面的考虑,动圈扬声器内部线圈的匝数不可能多,因此折合阻抗很低,通常为8Ω或4Ω。要在如此低的负载阻抗上,产生大的功率,只有提高驱动电流。假如,扬声器阻抗为4Ω,需要获得100W的功率输出,则驱动电流高达5A,如果考虑到驱动效率,实际工作电流还更大的多。尤其要在整个音频范围(20HZ—20KHZ)内,达到均衡的大电流输出,电路设计需要考虑许多特殊问题。

以上只是简要概括了音响技术中的一些基本技术难点问题,实际上还有许多更专业的技术难题需要解决,如:大动态范围、高速的瞬态响应、线性低失真等等。

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