主题：BassBox Pro的在线手册

介绍扬声器箱设计

如果你是扬声器设计的新手，这里就是你开始的地方。本《扬声器箱设计人员指南》从解释什么是声音、扬声器如何工作、以及如何挑选扬声器箱的类型入手。它回答了诸如：“为什么扬声器需要扬声器箱？”以及“为什么绝大多数扬声器具有一种以上规格的激励器？”等等问题。最后，该指南还列举出了一些设计范例，以及如何利用BassBox Pro创建设计。务请仔细阅读“密闭式扬声器箱范例”，因为它是专为初学者编写的最为详细的设计范例。

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主题

什么是声音？

扬声器如何工作？

如何挑选扬声器箱？

制作扬声器箱

密闭式扬声器箱范例

敞开式扬声器箱范例

无源辐射式扬声器箱范例

词汇表

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什么是声音？

声音 | 扬声器 | 扬声器箱 | 制作 | 密闭式 | 敞开式 | 带通式 | 无源辐射式 | 词汇表

 象水中的波浪一样，声音是空气中的波浪。但是与水不同，空气是看不见的，所以，你无法看到声波激起的涟漪 – 至少是裸眼看不到。

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频率：声音的标识

如果你曾经坐在海滩上细数大海或大湖里涌起的波浪，那么你已经理解了“频率”和“波长”。简单地说，频率就是一段特定时间里涌起的波浪数目。波浪之间的距离就是波长。不论波长是长还是短，声波均以大致相同的速度传播。所以，较长的波长其频率较低，较短的波长其频率较高。同理，声音在空气中传播的速度为每秒1130英尺，即每秒344米。

就声音而言，频率以“hertz（赫兹）”（缩写为“Hz”）量度。（备注：“Hz”中的“H”为大写。）赫兹指每秒的波浪数。我们主要通过频率来识别声音。低音电吉他或大鼓发出的低音音调所产生的声波，其间距甚远，所以波长较长，频率较低。铙钹或小钟发出的高音音调所产生的声波，其间距互相靠近，所以，波长较短，频率较高。

我们接下来观察一幅“频率特性”图（在BassBox Pro，我们称之为“振幅响应”图），通常可以看到，如下图范例所示，沿底部延伸的水平频率标尺。

 
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低频通常从标尺（5Hz）的左下端开始，逐步延伸过渡到右端（20K）的高频。请注意，频率标尺上的某些数字后面跟着一个“K”。“K”代表千，可与“Hz”组合在一起，构成“kHz”（“读音为“千赫兹”）。所以，1000Hz等于1kHz，20000Hz等于20kHz。（备注：“K”单独使用时大写，用在Hz前时为小写“k”。）

为什么图片显示不出来啊

人的听觉可以听到20Hz到20000Hz（20kHz）范围的声音。但是，事实上很少有人可以听到20kHz以内的所有声音。绝大多数高保真扬声器都试图精确地重放这一可听频率范围内的声波。频率低于20Hz的声波，由于低于我们的听觉范围，因而被称为亚音速。但是，即使我们听不到亚音速声音，由于亚音速能导致可感触的振动，所以，我们也能够“感觉到”某些亚音速。频率高于20kHz的声波，由于超出我们的听觉范围，我们通常无法用耳朵听到，因而被称为超音速。超音速声音有一种例外，那就是特别大的超音速声音，此时耳中会感觉到有一种压力，但是也不一定，因为其他现象也有可能在耳中产生压力感。

那么，以扬声器重放（低于20Hz的）亚音速声波有没有好处呢？答案得视扬声器的用途和使用环境而定。如果扬声器是用在公寓建筑物中，答案显然是“No”！除非你置邻居们的愤怒于不顾，那又另当别论了。如果扬声器用于现场声音加强，避免麦克风的低频反馈，答案也是“No”。但是，如果扬声器用作电影院配套扩展音响系统的组成部分，希望观众在银幕上打雷时“感觉到”恐龙来临般的恐惧震撼，答案则可能是“Yes”。在这种情况下，倘若电影院有包含亚音速声音的配乐，那么一台功率强大的亚低音扬声器可以重放恰如所需的亚音速声音。

那么，以扬声器重放（高于20kHz的）超音速声波有没有好处呢？答案并不尽然。除非你希望你那听觉高达30kHz的狗留下深刻的印象。

下表列明了某些通用声频音乐源的频率范围：

压力：声音的响度

声音的大小由声波冲击一个表面（在这里指我们的耳鼓）所产生的压力决定。这就是为什么工程师和技术人员用“声压水平”（SPL）来表示响度水平，并以声压水平计测量响度的原因所在。然而，神奇的耳朵却以一种迷人的方式对声压作出反应，与以线性方式对声压作出反应不同，耳朵以对数方式对声压作出反应。让我们来细细领略它的神奇吧…

绝大多数科学家和工程师用来量度压力的单位是帕斯卡（Pa – 帕），它等于每平方英寸约69磅的压力（PSI）。如果我们的听觉是线性的，那么压力增加一帕斯卡，无论是从1Pa增加到2Pa，或是从10Pa增加到11Pa，亦或从100Pa增加到101Pa，都将是显而易见的。但是，我们的听觉并不是按这种方式工作的。随着声压的升高，增加量需要越来越大，我们的耳朵才能够发现声级的更改，即声级的变化必须是成倍的。这也就意味着从1Pa到2Pa的变化，感觉起来与从10Pa到20Pa的变化是类似的。这样，我们就可以听到压力从0.00002Pa（我们能听到的最轻的声级）到100Pa（一种大到足以使绝大多数人感到痛苦的声级）这样难以置信的宽广范围里的声级。顺便提一句，100Pa的压力比0.00002Pa的压力高5000000（五百万）倍！

所幸的是，声级极少以帕斯卡来表示，或者说，我们更愿意自己是使用小数的行家里手。声级不是以帕斯卡，而是以一种称为“分贝”（dB）的单位来量度。（备注：“dB”中的“B”是大写。）如上所述，我们的听觉的起点从压力仅为0.00002Pa的低压声级开始。该起点等于20dB。而100Pa的高压会使绝大多数人感到痛苦。该高压点等于134dB。下表列出了一些典型的声级：

什么是分贝？分贝是比率的对数。它可以是任何种类的比率，但是在声频上，它通常指压力比、电压比、或功率比。2:1的压力比或电压比等于6dB的声级变化，而2:1的功率比等于3dB的声级变化。

让我们用适当的比例来讲解分贝。对绝大多数人而言，10dB的声级变化听起来就象是声级改变前的两倍。3dB的声级变化极小，但绝大多数人还是可以听得出来。2dB的声级变化极小极小，有些人甚至听起来有困难。1dB的声级变化特别小，极少有人（除非他们经过听觉训练或借助特殊的测试信号）能够听得到。

另一种方法是考察分贝与放大器功率和激励器纸盆偏移之间的关系。仅仅将声压水平增加3dB，就需要将放大器的功率增加一倍，将激励器纸盆的偏移增加50%。假定有一个用放大器以1瓦激励时，其灵敏度为90dB，纸盆偏移为1毫米（0.04英寸）的扬声器。如果我们用2瓦来激励，那么扬声器将会有多响呢？扬声器的纸盆偏移又会是多少呢？答案是：93dB和1.5毫米。下表进一步阐明了其中的级数：

多响才是太响？

这个问题的答案得视声音的类型及其持续时间而定。我们绝大多数人都能意识到真正响的声音可以导致听觉永久受损。这一点对开枪射击等极其突然的声音而言尤其如效，因为耳朵的天然保护机构来不及对此作出反应。但是感觉痛苦的起点却很高，是134dB。那么声级较低时会不会引起听觉受损呢？答案是肯定的。如果你每天平均要听8小时仅仅85dB的声音，那么最终也会导致听觉永久受损。

声压水平与声功率水平

声压水平的度量总要涉及到与声源的距离和方向。这是因为当你离开声源越来越远时，声压水平随之降低。而且除非声源是完全全方向的（在所有方向产生一致的声级），否则它在不同方向上会较响或较静。绝大多数扬声器在轴向上更响 – 那也就是说，扬声器在其所指方向更响。这就是为什么通常将扬声器的额定灵敏度规定为1瓦和1米的原因所在。也就是说，当用1瓦的功率激励扬声器时，扬声器将在1米距离处产生一个特定的声压水平。如果没有指定方向，则假定方向为正前方或“在轴向上”。

不幸的是，这种规定响度的方法存在它相应的缺点。这是因为在许多声学环境中，非轴向声音会对声音的整体质量产生戏剧性的影响。例如，从扬声器侧面、顶部、底部和背面发出的声音可能会被侧墙、天花板、地板和后墙反射，从而改变扬声器的属性和表观响度。视直接轴向声音和不同的反射声波之间的延迟不同，整个声音的质量可能会保持原样、得到改善或变得更差。那有没有其他方法量度响度呢？当然有！

另一种量度响度的方法就是量度声源在所有方向的总能量。这就是“声功率水平”度量法，当与声源的距离或方向改变时，其值不会变化。它的唯一参考是激励声源的功率量，通常为1瓦。象声压一样，声功率可以用分贝作为其度量单位。声功率水平有两大好处：1）它可以较好地反映从扬声器发出的总能量的总体概况，因而可以更好地反映扬声器在反射或回响声学环境中的响度；2）它可以方便地比较一个扬声器与另一个扬声器的不同。BassBox Pro提供了一幅最大声学功率图，以便更简便地对此进行比较。

小结

声音是一种值得研究的有趣现象，还有很多我们可以讲述的地方。但是本节主题仅在抛砖引玉。以下列出一些重点：声音是一种波浪，低音音调的波长较长，高音音调的波长较短。我们发现不同的声音主要因其声波的频率而不同。频率以赫兹（Hz）量度，一赫兹等于每秒钟一个声波。响度由声波产生的压力水平决定，以分贝（dB）为单位量度。我们的听觉起点只有20dB，而我们的痛苦起点则高达134dB。声级变化小小的3dB就需要放大器功率增加一倍，扬声器的纸盆偏移增加50%。

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