家庭影院的音箱設(shè)備設(shè)計(jì)

向榮華

惠州三星電子有限公司 廣東惠州 516229

家庭影院的音箱設(shè)備設(shè)計(jì)

向榮華

惠州三星電子有限公司 廣東惠州 516229

文章以音箱設(shè)備的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，探討了音箱設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的揚(yáng)聲器的選用、電聲學(xué)設(shè)計(jì)、音箱形狀設(shè)計(jì)、音箱材料的選擇，指出了設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，以此希望能夠給予同行業(yè)人員有意義的參考。

音箱設(shè)備；設(shè)計(jì)；揚(yáng)聲器；外觀；材質(zhì)

音響設(shè)備是家庭影院系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，其性能的好壞直接影響著整套器材的播放效果。每個(gè)音響愛(ài)好者都希望擁有一套高質(zhì)量的音響系統(tǒng)，如何才能使設(shè)計(jì)加工出來(lái)的音響設(shè)備，具有具有優(yōu)異的音質(zhì)效果，滿足消費(fèi)者的聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)要求，為企業(yè)謀取經(jīng)濟(jì)效益，是我們音響設(shè)備設(shè)計(jì)人員所應(yīng)該重點(diǎn)分析和研究的課題。

1、音箱的設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)音箱設(shè)備時(shí)，應(yīng)使音箱的外形結(jié)構(gòu)年輕化、個(gè)性化、時(shí)尚化，并要遵循以下基本要求：1）設(shè)計(jì)注重造型的整體化；2）要具有外觀簡(jiǎn)單時(shí)尚，并具有強(qiáng)烈的視覺(jué)吸引力；3）攜帶方便并具有一定的防震抗沖擊能力；4）方便操作、容易上手和學(xué)習(xí)；5）結(jié)構(gòu)合理、品質(zhì)過(guò)硬；6）娛樂(lè)休閑功能方便快捷；7）音響的的QB值應(yīng)介于0.7～1.22，以此確保充沛的低音和均衡的頻響。

2、音箱的設(shè)計(jì)方法

音箱的設(shè)計(jì)方法包括揚(yáng)聲器的選擇測(cè)試、確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、音箱的電聲設(shè)計(jì)、箱體的聲學(xué)設(shè)計(jì)與外觀設(shè)計(jì)，直至最后繪制圖紙等幾部分內(nèi)容。

2.1 揚(yáng)聲器的選用

封閉式音箱的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)，應(yīng)考察其諧振頻率f0與Qts的比值，其值應(yīng)介于40～80。例如：當(dāng)揚(yáng)聲器的諧振頻率f0為20～50Hz、Qts為0.4～0.6時(shí)，設(shè)計(jì)制作的封閉箱質(zhì)量較高。揚(yáng)聲器的頻容系數(shù)ε0要盡可能的小一些，否則，體積較大音箱的低頻會(huì)潛不下去，與整體不稱。另外，初步選定的揚(yáng)聲器，可參考生產(chǎn)廠家提供的性能參數(shù)，但不可完全相信廠標(biāo)參數(shù)，一定要對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行充分的老化后，通過(guò)測(cè)試得到其實(shí)際參數(shù)。

2.2 音箱的電聲學(xué)設(shè)計(jì)

音箱的電聲設(shè)計(jì)主要是箱體容積設(shè)計(jì)，對(duì)于給定的揚(yáng)聲器，當(dāng)確定箱體容積后，該箱的低頻段性能基本上就確定了。音箱的頻響主要由fB與QB決定，而fB與QB則取決于揚(yáng)聲器參數(shù)和箱體容積。fB值由公式確定，α為順性比，其值為揚(yáng)聲器的等效容積與箱體容積的比值；QB值由公式確定。最終箱體容積VB的確定，要由公式得出，公式中；得出封閉箱的諧振頻率。

2.3 音箱形狀的聲學(xué)設(shè)計(jì)

音箱的形狀大都是長(zhǎng)方體，當(dāng)箱體某一方向的尺寸，是聲波波長(zhǎng)1/2的整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)在這個(gè)頻率產(chǎn)生駐波。如果在某一頻率或某一頻段，有多個(gè)駐波頻率相等或相近，就會(huì)影響頻響均衡并造成“音染”。因此，音箱形狀的聲學(xué)設(shè)計(jì)，就是合理選擇音箱外形的高、寬、深尺寸，避免或減少駐波產(chǎn)生的影響。另外，音箱的外形尺寸設(shè)計(jì)，首先要保證面板的寬度足以安裝口徑最大的揚(yáng)聲器，高度足以安裝全部揚(yáng)聲器，同時(shí)面板要盡可能的窄，以利于聲音的擴(kuò)散。

2.4 面板布置

為了保證音箱的立體聲放音效果，面板的布置應(yīng)采取鏡像對(duì)稱的方式設(shè)計(jì)，高音揚(yáng)聲器在上部偏向一側(cè)，低音揚(yáng)聲器在下部垂直對(duì)稱位置，面板重心大致位于面板中心附近，整體構(gòu)圖比較和諧悅目。

2.5 外觀設(shè)計(jì)

音箱不是普通的用品，它還具有很強(qiáng)的裝飾作用，成功的外觀設(shè)計(jì)必須是科學(xué)性與藝術(shù)性的結(jié)合體。箱體外形與裝飾要給人以美的感受，目前較流行的是修長(zhǎng)體形的音箱外觀。

外觀最重要的是面板，除美觀外，面板布置應(yīng)注意兩點(diǎn)：1）高音揚(yáng)聲器的位置設(shè)計(jì)，應(yīng)大致與聽(tīng)音人的耳朵高度齊平；2）為了追求點(diǎn)聲源的效果，揚(yáng)聲器之間應(yīng)相互靠近且不得過(guò)于分散。

2.6 音箱材料的選擇

由于板材的剛度與材料的彈性模量成正比、與板厚度的三次方成正比，所以，音箱材料要選擇堅(jiān)實(shí)厚重的板材，同時(shí)要具有較大的剛性和隔聲性能，盡量降低聲泄漏。揚(yáng)聲器紙盆的振動(dòng)，會(huì)在封閉箱內(nèi)產(chǎn)生很大的交變壓力，如果箱板隨之振動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生反相聲波，形成聲短路，同時(shí)造成“音染”，嚴(yán)重影響聽(tīng)音效果。考慮到加工的方便，目前制作音箱采用最多的材料是中或高密度板，其次是多層膠合板，箱板的厚度至少在10mm以上，有些用到25mm或者更大的厚度。若采用石材如：花崗石、大理石等制作箱體。因?yàn)椋牟粌H剛度大、密度高，而且無(wú)機(jī)材料自身的固有頻率特性，可以完全消除箱板的振動(dòng)。

3、設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 揚(yáng)聲器的配對(duì)

國(guó)產(chǎn)揚(yáng)聲器性能參數(shù)的一致性相對(duì)較差，為了保證一對(duì)音箱的各項(xiàng)性能統(tǒng)一，必須在進(jìn)行揚(yáng)聲器的老化測(cè)試后，再根據(jù)其主要參數(shù)做配對(duì)選用。當(dāng)一對(duì)揚(yáng)聲器的參數(shù)值無(wú)法達(dá)到完全一致時(shí)，只要其差值低于10%，則取其兩者的參數(shù)平均值為設(shè)計(jì)依據(jù)，以此降低音箱的設(shè)計(jì)誤差。

3.2 合理選擇QB值

音箱的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一定要合理，且要綜合考慮揚(yáng)聲器本身的性能、頻響以及音箱的體積等幾個(gè)要素。例如：頻響越平直則音箱的體積越大、小型音箱的低頻下限不可過(guò)低、高Qts值的揚(yáng)聲器(≥0.7)，無(wú)法做出頻響完全平直的封閉箱等等。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，就是要最圓滿地解決諸多影響音質(zhì)效果的不利因素，這需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的設(shè)計(jì)、比較、分析和修改，才能最終得到各方面均比較滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。

3.3 凈容積、占容和毛容積的計(jì)算

在設(shè)計(jì)箱體時(shí)，其設(shè)計(jì)體積應(yīng)采用毛容積，即：凈容積+占容=毛容積。占容包括揚(yáng)聲器與分頻器的體積，以及箱內(nèi)的加固材料等。很多音箱設(shè)備設(shè)計(jì)者，將占容按照凈容積的5%或10%計(jì)算，這樣做往往偏差較大，例如：同樣是6.5英寸的揚(yáng)聲器，可以制作出10L左右的小書(shū)架箱，也可以制作出40L左右的落地箱，按照同樣比例計(jì)算占容會(huì)相差幾倍甚至更高。因此，為了增加設(shè)計(jì)精度，占容應(yīng)為物體的實(shí)測(cè)估算體積值的總和。

3.4 合理填充吸音材料

封閉式音箱內(nèi)，必須要填充吸音材料。一方面是為了消耗箱內(nèi)聲波的能量，另一方面可以減小駐波的影響，并起到增大容積的作用。通過(guò)實(shí)踐證明，填充的吸音材料最高可以增加40%的容積。所以，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮這方面的影響。常用的吸音材料是礦渣棉、毛氈、棉氈、泡沫塑料等，但最為理想的吸音材料是玻璃棉。

4、結(jié)束語(yǔ)

影響一款音箱性能的因素有很多，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮上訴幾個(gè)最重要的影響因素，還要對(duì)更多的次要影響因素進(jìn)行分析。作為一名音箱設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師，應(yīng)以先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念和豐富的國(guó)際優(yōu)良產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品質(zhì)量為生命，追求均衡平直的設(shè)計(jì)目標(biāo)，控制產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)，注重塑造品牌形象，使我國(guó)音箱設(shè)備產(chǎn)業(yè)，真正的取信于廣大國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者，進(jìn)而走向世界。

[1]張琪.優(yōu)質(zhì)之聲 設(shè)計(jì)于先.微型計(jì)算機(jī)[J].2008(5).

[2]朱威,周龍.新型多功能藍(lán)牙音箱設(shè)計(jì).武漢輕工大學(xué)學(xué)報(bào)[J].2014(6).

向榮華（1980年5月）男，漢族，大學(xué)本科，從事音響產(chǎn)品機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)工作。