喇叭耳機入門 分頻器[2017增補版]
夏昆岡 于 2017.05.05 21:39:03 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創
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  • 原文撰寫于2011年,隨著新的數字分頻技術逐漸普及,特對此文進行增補。

如果喇叭同時使用到高音和低音揚聲器,那么分頻器就是必不可少的,非常重要。但對于基于全頻帶揚聲器的喇叭來說,則不是必須的。不管是高音揚聲器還是低音揚聲器,其頻響曲線都不會是平坦的,讓它們一起協調工作,并不是簡單對接就可以的。

高音、低音揚聲器都會在兩頭衰減,低音的頻響上限衰減點可能與高音下限衰減點可能重合或者交錯,造成有較大的頻率段重合,無法組合成一條平直的頻響曲線。此時,必須借助其他組件來幫助揚聲器完成組合實現更好的效果。這個組件的名稱就是分頻器。

分頻器的工作原理比較簡單,它將原始的訊號進行處理,分割成若干頻段,頻段的數量視設計需求,雙分頻設計就分割為兩段,三分頻就是分割為三段,專業點的稱呼就是“兩路”、“三路”。簡而言之,分頻器的作用就是“切”出一段最適合對應揚聲器播放的頻段并分配給該揚聲器,以實現多揚聲器的協同工作和優化組合。

分頻器的工作原理可以有多種實現方法,因此分頻器有多種形態多種類型的設計。常見的主要有功率分頻器、電子分頻器和數字分頻器三大類。

功率分頻器

這類分頻器在訊號流程中,位于功率放大器之后,所以被稱為功率分頻器。它主要使用的元件為電感和電容,因此又稱為感容分頻器。電感和電容均有濾波作用,分別實現低通、高通,實現頻率分割的最終目的。

功率分頻器最簡單的形態為電容分頻,即在高音單元后串聯一枚電容,實現分頻。這種分頻裝置簡單,難以實現精確分頻。而稍微復雜的設計,則是在每一路中均使用電容與電感來實現更精確的頻率分割。設計可以是靈活的,也有一路采用感容濾波,一路使用電容濾波。

分頻器在分割頻率時,并無法實現“一刀切”的效果,分割后的頻段也存在衰減特性,衰減曲線的斜率一般用dB表示,例如6、12、24dB。斜率大小一般與濾波次數有關。通常情況下,高檔喇叭的設計,更傾向于使用高斜率的分頻器設計。

功率分頻器安裝簡單,可以用于所有類型的喇叭,包括無源和有源的。但它也存在缺點,它本身消耗功率。它的調音也缺乏直觀的手段,因此調整并不方便,調音師需要足夠豐富的經驗與技術才能實現優秀的分頻效果。

功率分頻器需要消耗不少銅材,隨著全球銅價上揚,分頻器本身的物料成本也在大幅攀升,于是讓另一類分頻器技術——電子分頻開始進入到普通消費者的視野。

電子分頻器

電子分頻器這個稱呼其實不準確,因為所有分頻器都是基于電子元器件的。所謂電子分頻,指的是模擬訊號分頻,它在流程中位于訊號輸入到功放之間的位置。它將音源輸入的訊號進行頻率分割,然后傳到功放系統。假設雙分頻的喇叭,使用電子分頻,雙聲道訊號將被分成四路,因此后端的功放需要四聲道才能完成完整的輸出。電子分頻一般被集成到功放電路板中,因此電子分頻器很少有獨立的形態展現,它的電路也沒有很特別的特征,主要也是由運放、電容電阻等常見元件組成。

電子分頻在技術上存在一些優勢,它沒有明顯的功率損耗,調音手段更加直觀。在銅材暴漲的時代背景中,電子分頻還具有低成本的優勢。但電子分頻器通常與功放系統集成,這也導致了可玩性變差。

數字分頻器

2013年,漫步者發布了R1600TIII,這款產品現在看起來頗具里程碑式的意義。它采用了全新的技術平臺,即基于帶DSP功能的數字放大器實現了數字分頻。

它的輸入流程是這樣:模擬輸入->模擬數字轉換->DSP分頻處理->輸出到四路功率放大器。

這個流程有個ADC過程,實際上是有損的,好處在DSP分頻環節,DSP可以通過設定和代碼來調整分頻點,它能更加方便的控制分頻點,曲線的平滑度以及分割頻率的斜率。也非常有利于降低喇叭的綜合成本。

數字分頻技術的易控特性,使得揚聲器的性能能夠得到更大程度的發揮。基于這個技術平臺,漫步者發布了R1600TIII、R1900TV、R2000DB、E225、S1000、S2000V、S2000、A200等一系列產品。它們相對于對應的前代產品都獲得了非常顯著的進步,而價格還能控制在相對低廉的價位。物美價廉,很大程度是數字分頻技術的功勞。

但這種數字分頻器并不是最好的方案。

在2009年,我們就寫過一篇如何利用多聲道音效卡和foobar2000數字分頻器插件進行數字分頻的文章,這種方案似乎更加優秀。

前不久漫步者發布了S880,它比起S1000除了更小之外,還采用了更新的技術平臺。

S880自帶了USB音效卡功能,使用了一顆XMOS晶片來實現USB Audio功能,看起來并沒什么稀奇的,但秘密正在這顆晶片里。它自帶了更為強勁的DSP處理器。S880的數字分頻不再是通過功放晶片完成,而是XMOS完成。

如果使用USB輸入,S880的訊號流程是:USB 輸入->XMOS DSP分頻->輸出到四路功率放大器。

這個流程變得簡單,它和我們暢想的多聲道音效卡分頻方案很接近,只不過分頻是DSP實現。它的流程變得非常簡潔,沒有模數轉換,也沒有額外的數數轉換。而且DSP性能更強,可以實現更精確的控制。

分頻器的優劣

分頻器的優劣之爭,是很多讀者關心的,誰的動態更好,誰的頻響更平直等等。這與某些廠商的刻意引導有關,以顯示自家的分頻技術如何優秀。但實際上,這沒有意義。

分頻器的價值不在于用的什么技術,而是在與揚聲器的配合度,分頻器離開揚聲器就變得毫無價值,它是針對性開發的組件,針對特定的揚聲器和揚聲器組合而特定開發,它不具有通用性,用戶不能拆下A喇叭的分頻器放到B喇叭里使用,因此單純討論分頻器的優劣是毫無意義的事情。真正應該關心的,是分頻后的效果。

對于廠商而言,不同的分頻器是存在成本差異的。成本包括物料成本和時間成本,物料成本很容易理解,時間成本指的是調試。分頻器優劣與物料無關,與調試結果有關。對于廠商而言,數字分頻器可以降低調試成本改善調試結果,這也是數字分頻器能夠讓有源喇叭音質大幅進步的邏輯所在。

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漫步者之前的喇叭,好像都沒有22.792mhz的晶振。
現在加入xmos,有了。
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發表于2017.05.11 12:10:59
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我聽說一般dsp分頻,會src到48khz再分頻,真力也是這樣。

漫步者也是這樣嗎?所以才不支援44.1khz的倍頻?
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發表于2017.05.11 12:08:03
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發表于2017.05.08 16:20:13
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感覺還是要數字分頻和喇叭相結合啊,或者說數字分頻在可以在固件里面調整。以使喇叭達到最佳效果。數字分頻可能是大勢所趨吧,因為變得簡單和容易控制了,就好像磁帶到cd的轉變!
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發表于2017.05.07 15:20:43
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