音箱耳机入门 分频器[2017增补版]
夏昆冈 于 2017.05.05 21:39:03 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创
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  • 原文撰写于2011年,随着新的数字分频技术逐渐普及,特对此文进行增补。

如果音箱同时使用到高音和低音扬声器,那么分频器就是必不可少的,非常重要。但对于基于全频带扬声器的音箱来说,则不是必须的。不管是高音扬声器还是低音扬声器,其频响曲线都不会是平坦的,让它们一起协调工作,并不是简单对接就可以的。

高音、低音扬声器都会在两头衰减,低音的频响上限衰减点可能与高音下限衰减点可能重合或者交错,造成有较大的频率段重合,无法组合成一条平直的频响曲线。此时,必须借助其他组件来帮助扬声器完成组合实现更好的效果。这个组件的名称就是分频器。

分频器的工作原理比较简单,它将原始的信号进行处理,分割成若干频段,频段的数量视设计需求,双分频设计就分割为两段,三分频就是分割为三段,专业点的称呼就是“两路”、“三路”。简而言之,分频器的作用就是“切”出一段最适合对应扬声器播放的频段并分配给该扬声器,以实现多扬声器的协同工作和优化组合。

分频器的工作原理可以有多种实现方法,因此分频器有多种形态多种类型的设计。常见的主要有功率分频器、电子分频器和数字分频器三大类。

功率分频器

这类分频器在信号流程中,位于功率放大器之后,所以被称为功率分频器。它主要使用的元件为电感和电容,因此又称为感容分频器。电感和电容均有滤波作用,分别实现低通、高通,实现频率分割的最终目的。

功率分频器最简单的形态为电容分频,即在高音单元后串联一枚电容,实现分频。这种分频装置简单,难以实现精确分频。而稍微复杂的设计,则是在每一路中均使用电容与电感来实现更精确的频率分割。设计可以是灵活的,也有一路采用感容滤波,一路使用电容滤波。

分频器在分割频率时,并无法实现“一刀切”的效果,分割后的频段也存在衰减特性,衰减曲线的斜率一般用dB表示,例如6、12、24dB。斜率大小一般与滤波次数有关。通常情况下,高档音箱的设计,更倾向于使用高斜率的分频器设计。

功率分频器安装简单,可以用于所有类型的音箱,包括无源和有源的。但它也存在缺点,它本身消耗功率。它的调音也缺乏直观的手段,因此调整并不方便,调音师需要足够丰富的经验与技术才能实现优秀的分频效果。

功率分频器需要消耗不少铜材,随着全球铜价上扬,分频器本身的物料成本也在大幅攀升,于是让另一类分频器技术——电子分频开始进入到普通消费者的视野。

电子分频器

电子分频器这个称呼其实不准确,因为所有分频器都是基于电子元器件的。所谓电子分频,指的是模拟信号分频,它在流程中位于信号输入到功放之间的位置。它将音源输入的信号进行频率分割,然后传到功放系统。假设双分频的音箱,使用电子分频,双声道信号将被分成四路,因此后端的功放需要四声道才能完成完整的输出。电子分频一般被集成到功放电路板中,因此电子分频器很少有独立的形态展现,它的电路也没有很特别的特征,主要也是由运放、电容电阻等常见元件组成。

电子分频在技术上存在一些优势,它没有明显的功率损耗,调音手段更加直观。在铜材暴涨的时代背景中,电子分频还具有低成本的优势。但电子分频器通常与功放系统集成,这也导致了可玩性变差。

数字分频器

2013年,漫步者发布了R1600TIII,这款产品现在看起来颇具里程碑式的意义。它采用了全新的技术平台,即基于带DSP功能的数字放大器实现了数字分频。

它的输入流程是这样:模拟输入->模拟数字转换->DSP分频处理->输出到四路功率放大器。

这个流程有个ADC过程,实际上是有损的,好处在DSP分频环节,DSP可以通过设置和代码来调整分频点,它能更加方便的控制分频点,曲线的平滑度以及分割频率的斜率。也非常有利于降低音箱的综合成本。

数字分频技术的易控特性,使得扬声器的性能能够得到更大程度的发挥。基于这个技术平台,漫步者发布了R1600TIII、R1900TV、R2000DB、E225、S1000、S2000V、S2000、A200等一系列产品。它们相对于对应的前代产品都获得了非常显著的进步,而价格还能控制在相对低廉的价位。物美价廉,很大程度是数字分频技术的功劳。

但这种数字分频器并不是最好的方案。

在2009年,我们就写过一篇如何利用多声道声卡和foobar2000数字分频器插件进行数字分频的文章,这种方案似乎更加优秀。

前不久漫步者发布了S880,它比起S1000除了更小之外,还采用了更新的技术平台。

S880自带了USB声卡功能,使用了一颗XMOS芯片来实现USB Audio功能,看起来并没什么稀奇的,但秘密正在这颗芯片里。它自带了更为强劲的DSP处理器。S880的数字分频不再是通过功放芯片完成,而是XMOS完成。

如果使用USB输入,S880的信号流程是:USB 输入->XMOS DSP分频->输出到四路功率放大器。

这个流程变得简单,它和我们畅想的多声道声卡分频方案很接近,只不过分频是DSP实现。它的流程变得非常简洁,没有模数转换,也没有额外的数数转换。而且DSP性能更强,可以实现更精确的控制。

分频器的优劣

分频器的优劣之争,是很多读者关心的,谁的动态更好,谁的频响更平直等等。这与某些厂商的刻意引导有关,以显示自家的分频技术如何优秀。但实际上,这没有意义。

分频器的价值不在于用的什么技术,而是在与扬声器的配合度,分频器离开扬声器就变得毫无价值,它是针对性开发的组件,针对特定的扬声器和扬声器组合而特定开发,它不具有通用性,用户不能拆下A音箱的分频器放到B音箱里使用,因此单纯讨论分频器的优劣是毫无意义的事情。真正应该关心的,是分频后的效果。

对于厂商而言,不同的分频器是存在成本差异的。成本包括物料成本和时间成本,物料成本很容易理解,时间成本指的是调试。分频器优劣与物料无关,与调试结果有关。对于厂商而言,数字分频器可以降低调试成本改善调试结果,这也是数字分频器能够让有源音箱音质大幅进步的逻辑所在。

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漫步者之前的音箱,好像都没有22.792mhz的晶振。
现在加入xmos,有了。
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发表于2017.05.11 12:10:59
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我听说一般dsp分频,会src到48khz再分频,真力也是这样。

漫步者也是这样吗?所以才不支持44.1khz的倍频?
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发表于2017.05.11 12:08:03
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发表于2017.05.08 16:20:13
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感觉还是要数字分频和喇叭相结合啊,或者说数字分频在可以在固件里面调整。以使喇叭达到最佳效果。数字分频可能是大势所趋吧,因为变得简单和容易控制了,就好像磁带到cd的转变!
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发表于2017.05.07 15:20:43
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