扬声器失真是指信号在传输或处理过程中发生变形,导致输出信号与原始信号不一致的现象。
扬声器失真,亦称高调波歪率,是指从扬声器辐射出来的声音中,除了基频信号声外,还出现了其他频率的声音,导致声音听起来有异常的感觉,这种现象在音频设备中是普遍存在的,但需要控制在一定的范围内,通常不超过5%。
一、扬声器失真的分类
1. 非线性失真
非线性失真包括谐波失真和互调失真。
谐波失真:由扬声器磁场不均匀及振动板系统的非线性畸变引起,通常在低频时产生,这是因为低频时振幅大,音圈纸盆、弹波等容易产生非直线性畸变,在扬声器的磁回间隙内,磁场不是匀强磁场,存在着不均匀性,故线圈在间隙内运动时,所感受的磁场不均匀,会引起一定的失真。
互调失真:当两种或多种不同频率的信号同时加入到喇叭上时,互相调制而引起的失真,这种失真会造成音调上的失真,当互调失真较大时,会使合唱拍手等重放音质显著变坏。
2. 瞬态失真
瞬态失真是由于扬声器的振动系统跟不上快速度变化的电信号而引起的输出波形失真,这种失真与频率响应曲线的平滑程度有关,在振动板的每个共振点(相当于频响曲线的峰谷处),这种失真更为严重。
二、扬声器失真的原因
驱动力:磁束分布不平的电流变形,输入超过额定输入功率时容易引起失真。
支持部分:弹波与振动板的凸缘部分也可能导致失真。
振动板活塞运动与分割运动:这些运动方式的不同也会影响失真的产生。
箱体与分频器:箱体内部相当于一个房间,会有驻波、反射声的问题,箱体引起的共振都会产生失真,分频器中的电容、电感、电阻等电子元件也可能引起失真。
音响线材:音响线材的材质纯度、结晶结构等因素也可能对声音产生影响,但通常这种影响相对较小。
三、改善措施
选择优质材料:使用高质量的电容和电感,以及定制的音响线材,可以减少失真。
合理设计:优化箱体结构,避免驻波和共振的产生;合理设计分频点,减少分频器引起的失真。
调整功放匹配:确保使用的功率放大器与扬声器的额定输出功率相匹配,避免因阻抗不匹配导致的失真。
采用先进技术:如有限元分析(FEA)来分析箱体的振动分布情况,针对振动特别剧烈的部分做针对性的加强结构。
失真类型 | 原因 | 改善措施 |
非线性失真(谐波失真) | 扬声器磁场不均匀,振动板系统非线性畸变 | 优化磁场设计,提高材料质量 |
非线性失真(互调失真) | 不同频率信号互相调制 | 使用高性能分频器,减少信号干扰 |
瞬态失真 | 振动系统跟不上快速变化的信号 | 提高扬声器响应速度,优化振动系统设计 |
箱体与分频器失真 | 箱体共振,分频器元件失真 | 优化箱体结构,使用高质量分频器元件 |
音响线材失真 | 线材质量不佳 | 使用高纯度、低氧体音响线材 |
五、相关问答FAQs
问:扬声器失真是否完全不可避免?
答:是的,扬声器失真在一定程度上是不可避免的,因为任何音频设备在传输和转换信号的过程中都会受到物理条件的限制,通过优化设计和使用高质量材料,可以显著降低失真水平。
问:如何判断扬声器的失真程度?
答:判断扬声器的失真程度可以通过专业的音频测试设备进行测量,也可以主观试听来感受,失真较小的扬声器声音更加清晰、自然,没有明显的杂音或失真感。