十年磨一剑 小音量下如何获得HiFi音质

第一：反射声

    原来的Hi-Fi音箱或监听音箱发声后，聆听者由于距音箱的距离较大（一般在3米以上）。聆听者不但听到通过扬声器纸盆震动传播的直达声，也听到了扬声器纸盆震动而引起周围物体所产生的二次反射声。也就是说聆听者所聆听到的声音是一种由直达声和反射声混合而成的“混合声”，或者说聆听到的声音中除了有从扬声器送来的直达声外，还有较大比例的反射声。

    而电脑多媒体音箱或个人音响与此不同，由于聆听距离近（大约0.5米），聆听者所听到的主要是由扬声器发出的直达声，而二次或二次以上反射声的比例大大降低。也就是说聆听者所聆听的声场状态发生了变化。原来的声场为混合声场，现在的声场接近于自由声场或近声场。也就是说原来适合于混合声场的Hi-Fi音箱、监听音箱放在多媒体电脑这样的近声场的声学环境里是有问题的。

在自由声场下测试的频响曲线（反射声很小）

在混响声场下测试的频响曲线（反射声比例较高）

第二：声音多次调制

    扬声器背部发出的声音被控制在音箱内，不能传播出去，只有通过音箱内壁的多次反射经过箱内空气的摩擦自然衰减而消失，在这多次反射的过程中，会反复作用在扬声器的背部振膜上，从而影响了振膜的正常发声，产生了所谓对声音多次调制的问题。

    举一个极端的例子，扬声器收到一个信号而发声，如果没有任何外界的影响，振膜应该移动1毫米，但是由于1秒钟之前扬声器背部发出的声音还没有消失，作用在扬声器纸盆的背部，而扬声器的振膜因此只移动了0.5毫米，这样我们听到的音乐就和正确的不同了。

音箱正面的中低频部分的频率响应

    而且，当我们再听一首乐曲时，扬声器收到的影响总是来自于之前的声音，而乐曲每个时间点的声音都是不同的，也就是说，扬声器收到的影响也是每时每刻都不一样的，那我们所听到的音乐都是不真实的，都是被前面的乐器调制过的。虽然这部分声调制的能量与放大器送来的能量比是要小不少，在远距离聆听时，这种“声调制”不会明显被感觉到，而到近距离聆听时，这部分“声调制”的声音就会被聆听到，进而影响了近距离聆听者的音质。

音箱内部的中低频响应

    人们在设计音箱时也想办法去解决这个问题，如在音箱内添加吸音棉，以图尽量吸掉扬声器背部发出的声音，消除对扬声器震动对声音调制的影响，但是这个只对中高频部分的声音相对有效，但对于中低频的声音是没有什么效果的。

第三：驻波

    每个音箱做成后都有固定的形状和尺寸，都会产生一定的驻波，不同的只是驻波的频率和强弱不同，而驻波的信号的衰减时非常的慢。首先驻波会对扬声器振膜的振动产生影响，其次，驻波会通过音箱的壁传播到我们的耳朵，是的我们听到的音乐被动增加了原来没有的声音，最后，驻波会使得音箱产生杂音。

    人们通过音箱的形状结构以及增加音箱壁的强度（如加厚壁厚）来解决驻波问题，但是只能降低不能彻底消除。这些驻波会强化上面第二点所提到的问题。同样，因驻波产生的杂音，在远距离聆听时感受不大，但在近距离聆听时就比较明显了。

第四：单元位移

    每个音箱都是近似于一个封闭的空间，那么在这个封闭空间内的空气就相当于一个弹簧，而扬声器的振膜就连接在这个弹簧上，所以振膜的振动不是自然状态的了，始终有一个弹簧再影响它。这个弹簧的顺性C并不是一个常数。首先它并不遵守胡克定律。当这个弹簧被拉长（压缩）不同的位移时，它的顺性C是不一样的。振膜发出高音是位移小，而发出低频时位移大，那么这个弹簧对振膜的影响也是不一样的。

   我们在听一首音乐时，肯定包含了低音中音高音等各种不同频率的声音信号，而这个弹簧对低音中音高音等各种不同频率的声音信号的影响是不同的，从而使得我们听到的音乐不真实。其次，这个弹簧的顺性还和温度湿度有关，也就是当你听同一首音乐，晴天和雨天不同，冬天和夏天不同。

第五：近距离低频

    在采用倒相结构对低频进行提升时，在被提升的频率点F0上，在理想状态下，只要有一点触发信号都会得到谐振（提升）。而现实是，由于箱体内部和倒相管都存在一定的风阻，使得触发能量会有一个阈值，这个阈值不可能为零。而是需要一个触发的初始能量的，也就是说在很小音量时，低频是得不到提升的。加之人耳的等响度问题，这个问题就更加明显，这就是许多传统音箱在小音量、近距离聆听时，低频不好的一个重要原因。

第六：低频干扰

    传统的音箱，多采用“倒相”结构，对低频进行提升。在音量稍大时，由于低频被倒相结构进行了提升，此时的低频会传输得较远。这就是我们经常有还没有聆听到由中高音构成的音乐旋律，便先感知了音乐的节奏—低频的“咚、咚”声这样的感受。在多媒体音频环境里，反而我们不希望我们的音乐只要在我们的聆听环境中感受到，而尽量不要去干扰他人。现在传统的多媒体音箱基本上做不到这一点。

    鉴于以上原因，我们只能说采用传统思路设计多媒体音箱只是解决了多媒体音箱有无的问题，而没有解决真正近距离聆听时的适合与高质量播放的问题。因此，我们必须找到一种可以解决这个问题的手段与方法，来设计一种真正适合多媒体聆听环境的多媒体音箱。对此，我们做了十几年的研究与尝试，这次呈现给大家的就是这些年努力的成果。