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杂谈一下音箱系统的功率分频、电子分频、DSP分频

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发表于 2016-4-29 11:28:52 | 只看该作者 | 倒序看帖 | 打印 | 使用道具

       这些年也设计过一些箱子,考虑到整套系统的投入与产出,总的经验是能用功率分频解决的问题就尽量用功率分频,如果非要用电子分频的话,能用模拟电子分频解决的问题就不要轻易动用DSP数字分频。

       要阐明这个观点得先从音箱的使用环境和要求说起,如果只是家用欣赏用的音箱,一般要求的声压级都不会太高,那么在HIFI单元中较容易挑选出高品质的单元组合来设计音箱,而箱体的体型不受限制的话,在箱体的形式、内部结构、面板的形状、单元布置的位置等方面都可以进行有目标性的优化设计,在这个前提下,使用传统的功率分频通过合理的设计,基本都能将音箱的频响、相位控制在较理想的范围内,从而最终获得高品质的声音。
       在这个功率分频中要说缺点的话,分频器确实会损耗一点功放的功率(但不多,可以从单元自身的阻抗与整箱做好后的阻抗对比,除非是设计失误),特别是对于多路分频音箱的低音部分(分得很低时),由于分频器件有一定内阻从而降低其阻尼,降低了一点低频控制力,这时在低频上使用模拟电子分频,分频后的功放直接推低音单元就能很好的解决问题。 而这样的电子分频有时甚至可以降低成本,本来功率分频需要一个200W 20-20khz都很完美的大功率功放的话,那么电分后则需要是一个150W数字功放和一个50W中高频素质好的小功放,有时前者的造价往往高于后者,同时功分低频的昂贵分频器件的投入可以转到电分的线材投入中。

       这里为什么要提一个使用声压级的前提,因为这是与单元的口径、物料特性以及技术工艺等有关的,这些因素限制了一个单元在其最佳性能(主要是指失真度)的有效使用频段内,最高输出声压不可能无限高,但对于一般家用100db内使用的话,还是可以较容易找到相应可使用的单元的,带着这个目标去挑选的单元组合,只需要使用低阶数(一般不用超过4阶)的分频方式就能让它们各自工作在最佳性能的频段内(PS:分频的阶数并不是越高越好的,有时只会带来更大的时域失真等其他负面问题)。而优秀的箱体设计,可以事先控制好低频的滚降、降低箱内驻波等;通过面板形状和单元排列的优化设计,可减少衍射,让频响更平滑,同时单元间的声学相位差也有效的降低,这样在分频设计时就无需对频响和相位进行大幅的修正了,出来的声音也真实自然了。

       DSP分频在专业领域很早就已经在用了,特别是一些高端的监听音箱。在应用层面上DSP分频最大的优势是调节的自由度和便利性上,可以轻易的“修正”音箱各种声学缺陷。譬如小型化的箱子,低频扩展差就先天设计的缺陷;还有各种奇形怪状的箱子,频响的跌宕起伏也是经常事,这时DSP分频就是一个最方便凑效的修正方式了(对于过于复杂的频响修正并要兼顾相位的模拟电子陷波电路,有时是很难设计的,DSP则轻易做到)。当然DSP的功能还远不止这个,调平频响曲线、对齐相位都是小菜一碟,能想到的功能还有根据房间的声学环境进行修正、根据不同音量级来调节等响度曲线、甚至可以加入头部识别功能,实时检测使用者的头部位置来实时调节左右音箱的声场等等。
        在这个DSP分频措施下,很轻易的将一个体型小小箱体,低频做得超乎其体积所能想象的强劲!奇形怪状的箱子频响也可以无比华丽的平直。但这种调节方式有时很容易陷入简单粗暴的嫌疑,也是不少麻木使用dsp分频的发烧友经常遇到的问题。譬如一个小箱子,由于体型过小而无法进行过多的箱体优化,低频少,猛补低频则容易忽视单元的线性冲程;另外衍射的影响可能导致了某个或几个频段有宽大的深坑,用DSP是轻易抬高补平了,但如果这个频段恰好是该单元失真较大的位置,这样粗暴的抬高只会大大的加重失真,这样的声音平衡还有意义吗?
        无论采用何种形式的分频,单元本身固有的失真是无法消除,只有用分频来舍弃失真大的频段不用,保留利用的频段该有的失真还是在那的。假设有一个设计底子好的音箱系统,要配合DSP来做分频,虽然强大的DSP可以降格使用,只做些简单低通、高通、带通滤波即可,但最终的声音好不好?那么又引申到DSP分频的AD、DSP算法、DA等等这些层面了,这些环节的设计水平也是直接影响最终的声音的。当然声音的感受只是一方面,DSP分频在其他方面的玩头也是乐趣十足的,譬如同一套DSP前端系统可以搭配不同的箱子来玩;或者为同一箱子在合理范围内设计多个不同声音风格的分频方案,欣赏不同音乐类型时方便地切换方案;还有一些难玩的箱体形式成为可能,如窄障板什么的。


        以上几种分频方式长期兼修,最近也将dsp分频的前端器材小升级了一下,DSP分频器是MiniDSP_2x8_nanoDIGI,解码是bel canto dac3、RME UC(兼做电脑分频),功放是bryston 9bst+4bsst,线材是金宝。在这里大家看来都是些很入门的机器了。
      
       最后谈谈监听音箱用在HIFI上的看法。监听音箱类型有很多种,在使用上与HIFI音箱类似的是混音监听用的箱子。针对监听本身的工况,在设计时首先要满足的是平衡度,然后是最大声压级,最后才考虑失真这些。平衡度这个不用多说,HIFI箱也同样有这个要求;最大声压级是监听音箱很注重的一个指标,因为某些场合是需要用到100db甚至是110db以上的声压来监听的,在如此大的声压级下工作必然会考虑到产品安全性的问题,所以有一些大口径监听音箱,低频下限也不会做得太低,因为频率太低,上百db的声压级也是跟不上,低音单元会不安全(但HIFI音箱由于无需在这么大的声压级下使用,低频下潜稍做深一点点输出还是能满足要求)。而更大的问题是中、高音单元同样出于安全考虑以致分频点通常设置得比较高,假设一个高音单元在1.5-2.5khz的失真要比中音单元在同样频段的失真都要低,但高音的承受功率限制了在1.5khz最高只能输出声压级是100db,而2.5khz可以输出110db,基于这个考虑厂家会义无反顾的将分频点设置在2.5khz,为了安全宁可舍弃低失真,因为失真大一点是不至于影响声音的平衡度的,但对声音的整体听感就大不一样了!如果拿同样的单元做HIFI音箱,不超出100db的使用范围,完全可以将分频点设置在1.5khz,以获得失真更低更细腻的声音。所以按照各自标准做出来的监听箱和HIFI箱,如果都在一般家用的音量下使用, HIFI箱的失真更低,声音的表现要好些;如果是超大音量下使用,HIFI箱已超出承受范围了,失真加剧甚至不安全,这时肯定是监听音箱表现得从容稳定了。所以在选择前要根据听音需求来决定。



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发表于 2016-4-30 10:21:24 | 只看该作者
也许会有另外一种看法,就是HiFi利用频宽来美化失真。
最后一点说的不错。
推不推的动、推不推的满、推不推的好。。。都是发烧友常念道的纠结话题。

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3#
发表于 2016-5-3 15:10:48 | 只看该作者
拜读,认真学习啦

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4#
发表于 2016-7-21 11:01:17 | 只看该作者
dsp分频一般是用在车载音响上较多吧,家用电子分频比功率分频上多了不少投入,功放2台,喇叭线2副,信号线4副,分频器一台,但感觉比功分提升不小,玩法也多。

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xhj

5#
发表于 2016-7-21 16:28:25 | 只看该作者
玩过DSP电子分频和模拟电子分频,还是后者优势明显。

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6#
发表于 2016-7-22 08:22:24 | 只看该作者
对于单一箱子的固定设计,模拟电分实在些,效果也好

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