我们生活的世界充满了声音。除非你住在山顶上（你很幸运），否则你每天都有可能听到来自不同扬声器的声音。

手机电视机电梯地铁上的蓝牙扬声器，播放着你不想听的垃圾。

也许对我们音乐家来说最重要的是，扬声器能让我们听到自己作品的原始细节。

但扬声器究竟是如何工作的呢？即使您对声音香肠是如何制作的并不好奇，但如果您打算在录音室里度过一生，最好还是对扬声器技术有一个基本的了解。

声音基础

在了解扬声器之前，我们先来简单了解一下声音本身的工作原理。

声音本质上是以波的形式在介质（空气、液体或固体）中移动的机械能。

这种运动会根据波形的形状引起局部压力变化，就像将鹅卵石（或手机）投入水中时产生的涟漪一样。

在下图中，您将看到一个 1 千赫兹的正弦波。看到相对于环境压力，声压级是如何先上升后下降的吗？这就是运动中的声音。

在我们的耳朵里，数以千计的微小毛细胞会对这些压力变化做出反应，将其转换为电信号，我们的大脑会将其理解为 Nickelback。或者其他什么。

模拟音频信号是以电压波形表示的电能形式的声音。下面是以电信号表示的同一声波：

数字音频是以二进制格式描述存储的模拟信号。

无论是模拟还是数字音频信号，都需要转换成声波（机械能），我们的耳朵才能听懂。

输入扬声器。

扬声器的工作原理基础知识

在详细了解扬声器组件及其功能之前，让我们先快速浏览一下扬声器是如何再现声音的。

经过放大的音频信号被传送到一个金属线圈上。线圈对流过它的电流做出反应，与扬声器内的磁铁相互作用，引起振膜振动。

振膜移动空气，产生与原始音频信号完全相同的声波。然后就可以了！你就能听到远在地球另一端的妈妈和你说话了。

显然，这是一种过于简单化的说法。不过，既然我们已经知道了 "悬崖笔记 "版的演讲者是如何开展业务的，那就让我们把事情细分一下吧。

扬声器内部有什么？

让我们来看看创造神奇效果的所有扬声器部件...

扬声器驱动器

扬声器驱动器负责将电信号转换为声波。它是扬声器声音重现的动力引擎。

由内而外构成扬声器的部件有

• 杆
• 后板
• 磁铁
• 顶板
• 音圈
• 篮子
• 蜘蛛
• 锥体和环绕
• 防尘盖

杆、后部和顶板

扬声器中的磁极片就像指挥家的指挥棒，让流经扬声器的声音交响乐团保持同步。它是整个磁性系统所围绕的中心轴。

后板位于杆子后面，而顶板位于杆子上面，这也不足为奇。

磁铁

永久磁铁由磁极和磁板包围，以聚焦磁场，并固定在扬声器篮上。

之所以称为永磁体，是因为它始终是一块磁铁。

另一方面，音圈只有在输入电流时才会变成磁铁（准确地说，是电磁铁）。

音圈

音圈是一根紧紧缠绕在一个小圆筒（有时称为线轴）上的导线。它看起来有点像溜溜球。

当电信号通过线圈时，它就会变成电磁铁，与永久磁铁相互作用。

如果你还记得你的科学课，你就会记得同类力量相排斥，相反力量相吸引。磁力的相互作用产生了推动线圈旋转的运动，并最终产生声波。

蜘蛛和包围圈

蛛网是一种支撑音圈的波纹材料。它既能固定音圈，又能让音圈自由前后移动。

这听起来似乎有些矛盾，其实不然。蜘蛛的主要作用是让音圈只在一个方向上移动，即上下移动。如果没有蛛网，音圈就会在扬声器外壳内随意移动。

除了将锥体固定在篮筐顶部之外，环绕装置的功能与蜘蛛装置类似。

锥体

扬声器振膜又称膜片，是扬声器上为数不多能看到的部件之一。

音盆会随着音圈的磁脉冲来回移动。音盆的运动会在其周围的空气中产生压力波，从而产生您所听到的声音。

防尘盖

这个小家伙能阻止灰尘和污物进入扬声器组件，把事情搞得一团糟。

篮子

这只是一个花哨的说法，指的是将所有扬声器部件固定在一起的外壳。实际上，它看起来有点像一个篮子。

因此，这就是构成实际说话者的所有要素。但在日常用语中，当我们谈论扬声器时，我们指的是整个扬声器。

那么，还需要什么才能让扬声器发挥作用呢？

电气组件

要让音圈泵出果酱，需要向它发送电信号。这需要使用扬声器端子和编织线。

端子是金属片或连接端口，用于将音频电缆连接到扬声器。

与这些端子相连的是编织线，它与音圈相连，为音圈提供所需的燃料。

住房

扬声器需要一个外壳（通常称为箱体）才能正常工作，原因有几个。

首先，它提供了一个密封的环境，保护构成驱动器的各种部件免受灰尘、污垢和狗毛的侵扰。

其次，它能减少相位抵消。当扬声器振膜移动时，会产生两个方向的声波。如果没有外壳，这些声波就会相互抵消。

最后，箱体会影响声音的传播方式。声音可以被引导到特定的方向，低频也可以得到适当的调整。

机箱外壳由厚实的材料制成，柔韧性较差。常见的材料是木材或中密度纤维板，但也使用塑料。

放大

这一切都很好，但扬声器本身并不能发出任何有用的声音。

虽然扬声器的形状和尺寸多种多样，但它们都有一个共同的要求：音频信号要强于电视或音频接口等播放设备发出的线路电平信号。

功率放大器用于将信号从线路电平提升到扬声器电平。根据扬声器的不同，功率放大器可能是一个外置装置，也可能内置在扬声器外壳中。

有源扬声器

有源扬声器内置放大器 雅马哈 HS5 是用于录音室监听的流行有源扬声器。

无源扬声器

无源扬声器需要外置功率放大器才能从音频信号中产生声波。

JBL PRX412 是一款坚固耐用的无源扬声器，需要外接功率放大器才能产生足够的噪音。

扬声器如何产生不同的频率？

到目前为止，我们已经了解了扬声器如何将电能（信号）转化为空气中的压力波，进而产生声音。

但并非所有的频率都是相同的，试图面面俱到（原谅我的双关语）的单个扬声器确实很糟糕。

这就是为什么你会在演出中看到一大堆扬声器。有些扬声器负责低频（超低音和低音扬声器），有些负责中频，而小高音扬声器则负责所有高频范围。

这些扬声器的构造各不相同，可以处理不同的频率。

但并不是每个人都希望在自己的工作室（或起居室）里摆上一大堆扬声器，更不用说杂乱无章的功率放大器和分频器了。

多驱动扬声器

多驱动扬声器

多驱动器扬声器使用 2 个、3 个甚至 4 个不同大小的驱动器来处理不同的频率。其中最常见的是双驱动器扬声器，有时也称为 2 路扬声器。

在两分频扬声器箱体内有一个分频器，通过高通和低通滤波器将所有高频送至高音扬声器，中频和低频送至低音扬声器。

以这种方式使用分频器意味着扬声器能产生全范围的频率输出，同时保持单个驱动器无法达到的音质。

如果您在家中的录音室制作音乐，您很可能会使用 2 路扬声器进行监听，比如上面提到的雅马哈 HS5 或下图中的 KRK Rokit 5 G4。

双驱动扬声器适合在自己的录音室录音和混音。但在母带处理时（无论您是使用eMastered等在线服务，还是将母带处理工作外包给专人），您都需要更多的细节，因此 3 路或 4 路扬声器会更适合您。

商业录音室也是如此。他们可能会使用一对有源监听扬声器进行录音和监听，但在混音时，他们会打开坏男孩。

什么是扬声器阻抗？

扬声器阻抗本质上是一种测量扬声器中电流流动总电阻的方法。

阻抗的测量单位是欧姆，它既来自音圈导线的电阻，也来自将导线绕成线圈时产生的电感。电感不同于电阻，因为它会随着频率的变化而变化，这就是所谓的电感反应。

由于存在这个变量，阻抗与 "正常 "电阻不同，它是通过一个复杂的公式计算出来的，音乐家不应该去了解它。

相反，要知道扬声器和放大器的阻抗匹配非常重要。阻抗不匹配会导致音质下降、过热，在极端情况下还会损坏设备。

记住，孩子们，一定要将扬声器与兼容的放大器配对使用。

扬声器功率与扬声器灵敏度的关系

越大越好吗？

并非总是如此。大多数人在比较扬声器时，都会将额定功率（瓦）越高的扬声器归因于音量越大。但在实际使用中，您能充分利用这些功率吗？

比较扬声器的更好方法是看扬声器的灵敏度。它以分贝为单位，量化了扬声器将电能转化为声音的效率。

灵敏度等级越高，意味着扬声器在一定功率下能产生更多声音。换句话说，它将电能转化为声波的效率更高。

在比较扬声器的效率和输出时，测量扬声器的灵敏度能使比赛更加公平。

不过，如果使用外置放大器，考虑扬声器的功率处理能力仍然很重要。该测量值代表扬声器在不损坏的情况下能承受多大的电功率，因此必须确保放大器的额定输出功率与扬声器相当。

选择高灵敏度还是低灵敏度扬声器取决于您的设置要求。如果电源效率很重要（例如便携式扬声器或汽车音响系统），最好选择高灵敏度，而在专业音响设置中，您可能需要功率容量更大的扬声器。

频率响应

当我们谈论扬声器的频率响应时，我们指的是它在一定频率范围内再现声音的能力。

没有一款扬声器是完美无缺的，因此频率响应图可以帮助我们了解扬声器在哪些频率上会出现峰值或谷值，从而突出或削弱其性能。

特定扬声器的频率响应之所以重要，有几个原因。

首先，它有助于设计多扬声器系统以及设置分频器的位置。

其次，它有助于为您心目中的特定音频工作选择最佳扬声器。

虽然许多消费级扬声器的频率响应会有轻微的 "微笑"，以增添音效的甜美，但作为音乐制作人，您需要的是一对频率响应平坦的扬声器。

这样，任何乐器或采样都不会因产生的频率下降而被掩盖，或因图表中的峰值而听起来比实际响亮。

从本质上讲，扬声器的平坦频率响应将确保您听到的一切尽可能接近真实。

耳机怎么办？

耳机使用的扬声器驱动技术与扬声器相同。事实上，耳机就是放在耳朵上（或耳朵里）的小扬声器。

立体声扬声器如何工作？

单个扬声器（通常）以单声道传输声音。要获得立体声声场，就需要两个单声道扬声器，分别从左右两边的音频信号中馈送声音，并摆放在适当的位置。

但是，您在观看声霸器时，是否想过立体声场是如何产生的？

为产生立体声图像而设计的单扬声器单元在整个单元中安装了多个驱动器。

立体声信号被分成左右声道，并以不同的量发送到每个驱动器，以获得完整的立体声图像。

这类扬声器通常会配备一个额外的扬声器--低音炮--来处理低频和蝙蝠侠的声音。

谁发明了扬声器？

与 20 世纪之交的许多发明一样，扬声器的确切发明者也很难确定。随着时间的推移，科学家和发明家们开始更多地了解声波和电流。

亚历山大-格雷厄姆-贝尔（他是著名的电话发明家）对与声音有关的技术做出了重大贡献，包括在 19 世纪晚期开发出早期版本的扬声器。

就在该世纪末，奥利弗-洛奇发明了第一个动圈扬声器。1915 年，丹麦工程师 Peter L. Jensen 和 Edward Pridham 因其发明的电动扬声器设计获得了专利，该设计使用了一个连接到放置在磁场中的振膜上的线圈。

在池塘的另一边，1925 年，Edward W. Kellogg 和 Chester W. Rice 设计出一种带锥盆的动态扬声器，并最终授权给 RCA 使用。这一设计包括许多方面，被认为是现代扬声器技术的基础。

这需要全村人的努力。可以说，为了确保您能在今天欣赏到全保真度的 Nickelback 演唱会，许多锥形头付出了无数令人头疼的时间。

扬声器的未来

技术的体积越来越小，成本越来越低。我们都知道这一点。但说到扬声器，其技术背后的基本原理自发明以来就没有太大变化。

事实上，扬声器是我们当今使用的最低效的技术之一。进入扬声器的 99% 以上的能量产生的不是声音。大部分都转化成了热量。

由于扬声器的能耗表现不佳，美国环保署竟然没有禁止使用扬声器。

但是，由于 2004 年发现了一种新材料，未来的扬声器可能会有所不同。

石墨烯是一种极轻的材料，这意味着它来回移动产生压力波所需的能量要少得多。如果你是高音扬声器，这无疑是个好消息。

如果科学家们能够找到成功大规模生产石墨烯的方法，并将其应用于商业领域，未来的扬声器将变得更轻、更节能。

在那一天到来之前，我们只能使用微型加热器，通过电信号（也就是扬声器）产生气压变化。

现在，请去聆听音乐！