对音响爱好者来说,折腾音箱有无穷的乐趣。

你有没有好奇过,为啥看起来差不多大的音箱,有的低音澎湃凶猛,有的人声温暖耐听,有的粗糙刺耳?

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秘密就藏在音箱的“心脏”——箱体结构中。作为喇叭单元的载体,箱体设计对音质的影响甚至不亚于扬声器单元本身。

音箱是怎么设计研发出来的?

老蜗牛实验室:嵌入式音箱(吸顶喇叭)为啥不能直接用?低频损失很严重

音响将近有100年历史了,期间工程师们进行了各种探索,开创性地设计了很多种箱体结构,每一种都是建立在现代物理学、工程学和心理学基础上对声音美学的独特诠释。

经过不断的创造和实践,最终形成了不同品牌、类型和设计理念,并最终决定了音箱的音色和声音特点。

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今天我们就来介绍一下常见的音箱箱体结构设计,看看你知道几个?

1、密闭式音箱:纯粹主义的执着

1923年由Frederick提出的密闭式音箱堪称最简单的扬声器系统,它由一个全密封箱体和扬声器单元组成。这种设计将扬声器的前向辐射声波和后向辐射声波完全隔离,有效避免了“声短路”现象。

 

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在密闭箱中,箱内填充的多孔吸音材料吸收纸盆背面的声波,而箱内空气形成气垫,对扬声器锥盆施加反驱动力。这种设计让密闭箱具有低音分析力好、响应快、失真低的优点,声音表现深沉而精准。

密闭箱也有其局限性:由于箱内空气的弹性作用,扬声器的固有谐振频率会提高,导致低频响应受限。早期为了获得满意低音,需要采用容积大的箱体。现代气垫式密闭箱则选用高顺性扬声器,即使在小箱体中也能获得良好效果。

这种音箱尤其适合追求精准音质的监听场景和小型家庭影院。

2、倒相式音箱:低音增强的艺术

1930年由Thuras发明的倒相式音箱(也称低音反射式音箱)是当今市场的主流,占据了音箱市场的绝大多数份额。

这种箱体前面有一个或多个出声孔,孔内通常装有声导管。

观点 | “音箱有孔没孔差别大吗” 聊聊密闭式和倒相式设计的区别-影音新生活

倒相箱的核心原理是亥姆霍兹共振:扬声器后向辐射的声波经导管倒相180度后,与前向辐射声波同相叠加。这种设计充分利用了扬声器两面的声波能量。

与密闭箱相比,倒相箱的优势明显:用较小箱体就能重放出丰富低音,低频下潜更深(可比扬声器共振频率低20%),灵敏度更高,功率承受能力更强14。代价是瞬态响应稍逊,且在共振频率以下失真会急剧增加。

现代倒相箱演变出多种变体,如阻尼型倒相箱通过在声导管内填充吸声材料,降低共振频率,展宽低频响应。

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这种音箱适用于绝大多数家用和专业场景,便宜量大,是平衡体积与效果的典范。

3、声阻式音箱:倒相箱的温和表弟

声阻式音箱实质上是倒相式音箱的改良版本,它在出声口导管内填充吸声材料或特殊结构,形成半密闭箱。

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这种设计缓冲了倒相作用,通过降低反共振频率来展宽低音重放频段。相比传统倒相箱,声阻式音箱在保持高效率的同时,减少了倒相管带来的风噪和声染色问题。

4、无源辐射式音箱:空纸盆的智慧

无源辐射式音箱(又称空纸盆音箱或被动盆式音箱)是倒相式音箱的变种,1935年由Harry Olson发明。它用没有磁路和音圈的空纸盆取代倒相管,由箱内空气驱动无源锥盆振动。

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这种设计融合了密闭箱和倒相箱的优点:避免了倒相管的风噪声和声染色,即使小容积也能获得良好声辐射效果;灵敏度高,可减小扬声器工作幅度,声音清晰透明。在超低音频段,其振幅比倒相箱更低,更接近密闭箱特性。

无源辐射箱的缺点在于低频截止曲线更陡峭,瞬态稳定性稍差。由于散热能力有限,很少出现在专业大功率音箱中。

这种设计特别适合小体积音箱,个头小也可以实现丰富低频。

5、传输线式音箱:迷宫中的声学之旅

传输线式音箱(又称迷宫式音箱)在扬声器背后设置用吸声性壁板做成的声导管,其长度精确设计为需提升低频波长的1/4或1/8。

这些导管通常折叠成迷宫状,理论上能衰减锥盆后方的声波反射,实际上具有轻度阻尼和调谐作用,增强共振频率附近的声输出,同时减小扬声器冲程量。

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传输线式设计能获得深沉而干净的低音,但箱体结构复杂,制造成本高。导管长度设计至关重要——当等于半波长时,开口辐射声与扬声器前向辐射声同相叠加;当等于四分之一波长时,则会产生逆共振现象。

6、耦合腔式音箱:小单元的强力后援

1953年由Henry Lang发表的耦合腔式音箱是介于密闭式和倒相式之间的设计。它的输出由锥盆驱动的出声孔输出,而锥盆另一面与闭箱耦合。

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这种结构的神奇之处在于:低频时推动空气量大大增加,但出声口输出不会超过单独锥盆的声输出。结果展宽了低频重放范围,减小失真,增大承受功率。

1969年日本河岛幸彦开发的A·S·W(Acoustic Super Woofer)音箱就是耦合腔式的成功应用,特别适合小口径长冲程扬声器实现低失真重放。

7、号角音箱:高效率的复古风潮

号角音箱(又称号筒式音箱)也是一个历史悠久且比较常见的设计,尤其是高音喇叭。

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其实低音也有号角设计,不过家用一般是折叠号筒形式。箱体背面全密封,压力作用于锥盆背面,而号筒装置置于扬声器前方以平衡压力。

这种设计的声音传输效率最高,但体积庞大,低频响应通常不如密闭式和倒相式。折叠号筒设计优化了空间利用,声响效果优于一般低音反射式音箱。

号筒口大小决定了截止频率——频率要求越低口径需越大。号角式音箱在专业影院和剧场主扩声系统中仍有重要地位(太大了,家里实在是放不下)。

一种背负式号角音箱的制作方法

音箱箱体特性对比一览表:

音箱的秘密,各种音箱设计,你知道几个? 哪种最好?(图12)

现代音箱设计中,倒相式占据约70%的市场份额,密闭式约占20%,其它结构大概占剩余的10%。

哪种设计最好?

还是那句话,没有绝对的“最好”,只有最适合。录音棚监听更偏爱密闭箱的精准,家庭用户青睐倒相箱的饱满、便宜(也有对声音要求高的发烧友会有不同选择),空间受限者欣赏无源辐射箱的小巧,而专业场所更需要号角式的高效率(商用会更关注投入产出比)。

以上就是比较常见的7种音箱设计了,你见过几种?你觉得哪种最好听?

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