主题：[原创]让声音有一种“厚度”——号筒式扬声器探析

●  从“2D”到“3D”——相对于直接辐射式扬声器“单薄”的声音，间接辐射式扬声器声场（Sound stage）的深度/层次↑，声像的立体感↑——让声音有一种“厚度”。

吹气如兰——间接辐射式扬声器空气感如乐器般真实/鲜活， 结像力/质感/临场感↑，仿佛吹笛者就在面前——“给声音以形状/若兰花”。

更适于表现“人声”——实际上人的发声系统就是一件完美的管乐器（胸腔共鸣/口腔共鸣等）——间接辐射式扬声器的声音虽然略为“夸张”（解析力/声染色↑），但如同舞台剧，更有感染力。

直接辐射式扬声器的小信号声波容易被空气“阻尼掉”，失真↑——间接辐射式扬声器模糊/暗淡的细节则被“放大”，变得清楚/鲜明，故其解析力/灵敏度/动态范围↑——很多监听音箱都采用号筒式扬声器。

Zr↑/Wr↑（势能→动能），则因传播距离增加/空气阻尼作用导致的失真↓——故间接辐射式扬声器传播距离远，声能衰减慢，抗环境噪声干扰能力好——更适于PA音响。

“扬声器中的胆机”——声音经过“酝酿”，变得醇厚/“筋道”（有弹性），余音缭绕（有韵味）。虽然声染色↑，但更动听，类似于“胆机”——与电子管功放配合，相得益彰（效率/音色）。

相同声压——间接辐射式扬声器由于效率高，换能器（音头）振膜的振幅更小，故其失真更小——声音更宽松自然。

  
● “波动”与“流动”是两回事——空气粒子在原地振动，并不随声波前进。

声波辐射不一定产生气流，扬声器振动/辐射声波宏观上是“静态”的——适用气体绝热过程的“物态方程”（V↓/P↑） 。

号筒扬声器形成“驻波共振”时产生气流（同管乐器）——则适用流体力学“伯努利方程” 。

号筒扬声器/管乐器形成“驻波共振”时——气流速度远小于声速，属于“不可压缩流体”（Ma＜0.3）——则喉部d↓，P↓/v↑；口部d↑，P↑/v↓。

扬声器号筒无“驻波共振”时——声阻抗Za随截面积S逐渐增加而减小，Za↓→Ya↑，声能更容易传导至周围介质空气中——但喉部Za↑，空气容易被“压缩”而导致非线性失真。

形成“驻波共振”时则相反——截面积S↑，声阻抗Za↑（P↑）→气流速度v↓，有利于降低“湍流”——但只能产生“λ/2驻波共振”（开管），故其低频响应并不好。

● 管乐器与扬声器虽然有相通之处，但其原理不同——管乐器主要利用“驻波共振”（λ/4或λ/2）发声。

管乐器（如唢呐）吹口端d↓——声压Pa↓（与气压P成正比），体速度u↑（与气流速度v成正比），则声阻抗Za↓（Za=Pa/u）——故更容易吹奏。

开口端d↑/Pa↑/u↓——但形成“驻波共振”时，开口端Pa↓（min）/u↑（max），Za↓/声导纳Ya↑——则容易辐射声波。

与管乐器不同——扬声器设计不必考虑吹奏难易问题，号筒式扬声器并非以驻波共振为主。

●“号筒”会产生“驻波共振”（λ/4或λ/2空气柱驻波）——会导致“声染色”，声音“发瓮”——使某些频率的声压级SPL↑，频响曲线不平坦。

喧宾夺主——扬声器毕竟不同于管乐器，管乐器主要靠驻波共振（λ/4或λ/2）发声，扬声器则靠振膜振动发声——驻波共振处理不当会使音质劣化，“前室效应”即驻波共振（λ/4）。

从这种意义上，号筒式扬声器并不“Hi-Fi”——上世纪六七十年代流行的“大喇叭”虽然效率高，但音质差——“号筒”不适于全频带扬声器（如折叠式号筒式扬声器）。

●“共鸣频带”——驻波共振（λ/4）可以产生一系列谐波共振频率（fop/3fop/5fop/7fop…）——对于音质/音色/听感都有一定影响，而奇次谐波可使声音“冷硬”。

“号筒”驻波共振——出现在200-600Hz，可以提升力度感；150-500Hz可增加语音丰满度——330Hz可产生“浴室效应”（嗡嗡声）；700Hz会出现号筒式扬声器的“喇叭声”； 800Hz会产生“喉音”/嘈杂感（危险频率）。

1-2kHz可产生“电话音质”（刮铁皮声）；2-4kHz会掩蔽“唇音”，↓语音清晰度——2500Hz会使声音“发扁”；3-4kHz（尤其3400Hz）易导致听觉疲劳—— 6-8kHz“齿音”严重； 12-16kHz“毛刺感”↑（尖噪/刺耳）。

●“号筒”用于高频单元（fc≥6kHz）——由于分频点fc一般大于最低共振频率fop，可以避免驻波共振（低次谐波）对音质的影响——高次谐波能量逐渐减弱，影响降低。

“号筒”用于中频系统（600-6000Hz）时，“声染色”严重，易导致的音质劣化，使声音沉闷/混浊——而号筒式扬声器（二分频）分频点fc一般为750-2500Hz——这意味着大部分驻波共振导致的声染色都无法避免。

“号筒”用于低频系统，则可以扬长避短——避免驻波共振（高次谐波）对音质的影响——处理得当可提升低频响应，反而相得益彰。

● 一般认为——圆锥管/球形管内为球面波，圆柱管/指数线形管内为平面波，双曲线形管内为平面波逐渐弯曲——球面波具有“开管”性质，产生“λ/2驻波共振”；平面波具有“闭管”性质，产生“λ/4驻波共振”。
 

“λ/4驻波共振”可以产生奇次谐波，而“λ/2驻波共振”可以产生奇次谐波/偶次谐波——奇次谐波声音偏“冷硬”，偶次谐波则温暖柔和——这或许就是球形管号筒扬声器（Avantgarde）音色迷人的主要原因。

一般扬声器为膜振动/板振动，主要产生“间谐波”（谐波频率为基波频率的非整数倍）——而号筒式扬声器同管乐器一样——空气柱振动产生奇次谐波/偶次谐波（谐波频率为基波频率的整数倍）。

无论偶次谐波还是奇次谐波，和谐性都优于“间谐波”——故号筒式扬声器的空气柱驻波共振对于扬声器膜振动/板振动的声音，有一种“优化”的作用——可以使其更和谐动听。

故号筒驻波共振及其高次谐波虽然会产生声染色——但处理得当，就可以“化腐朽为神奇”（类似于胆机）——奇次谐波的能量随谐波次数增加而逐渐减小，可以获得排箫般空灵清新的音色。