第一章认识多媒体音箱

一、 多媒体音箱在多媒体电脑中的地位

自从电脑的发展从专业走向民用。从大量走向微型，从普通走向多媒体，电脑越来越贴近人们的生活，同时人们也对电脑提出了越来越多的要求。特别是多媒体电脑的出现拉近了电脑与人们生活的距离，同时人们希望多媒体电脑能够更多地发挥它潜在的其它功能。如今这一要求已越来越多地成为现实。用电脑除了可以实现设计、计算、文字和图像处理等常用功能外，还能实现电视、电话、传真、VCD、DVD、收音机、音响设备等常见家庭信息设备的功能，甚至还可实现原有家电没有的功能，如上网功能。要实现这些功能，电脑就必须具有人机信息对话的功能，人对信息接收主要就是通过眼睛接收视觉信息和通过耳朵接收听觉信息。而电脑正是通过显示器向人们提供了视觉信息和通过音箱向人们提供了听觉信息。站在另一角度来说，如果人们把CPU比为电脑的心脏的话，那么显示器就是电脑的眼睛，而多媒体音箱就是电脑的嘴巴，离开了音箱，多媒体电脑就失去了“多媒体的功能”，因此在多媒体电脑中，多媒体音箱与显示器有着同样重要的位置，它们都是与人们进行信息交换的重要窗口。

二、 多媒体音箱的构成

1、 多媒体音箱是如何工作的

电脑中的声音文件通过声卡、将数字音频信号转为模拟音频信号再由其输出口输出，这时音频信号电平较弱，一般只有几百毫伏，还不能推动喇叭正常工作。而推动喇叭正常工作的电压一般需要几伏左右的电压，这时就需要将声卡输出的小信号通过放大器（俗称功放）加以放大，放大后的音频信号就可以推动喇叭将音频电信号转换为声波了。

而现在最新推出的USB多媒体音箱则可以不需要声卡，它通过电脑的USB接口输出端引入数字音频信号，然后USB多媒体音箱将此信号通过内部专用的USB IC芯片转换为拟似音频信号，从而实现取代声卡的功能。

2、 多媒体音箱的组成

通过上面的介绍，我们知道了多媒体音箱是如何工作的，那么我们就很容易知道多媒体音箱是由些部分组成的了。首先它需要有与电脑机箱中声卡相连接的接口部分（如果是USB音箱则是与电脑的USB接口相连）。这样才能把声卡输出的声音信号引入音箱放大器。通常接口部分是由一条两端有三芯插头的两芯屏蔽电缆组成（如果是USB音箱、则需要USB接口专用电缆）。第二部分就是放大器，它的作用是把声卡送来（或USB芯片输出）的微弱音频信号加以放大，使之足以推动喇叭正常发声，同时放大器还兼有控制功能，如音量大小的控制、高音低音增益与衰减控制、还有部分放大器中加入了声场控制、如SRS。最后一部分就是音箱了，它负责把放大器送来的音频信号变为声波，音箱是由箱体（通常有木制的和塑胶制的）和喇叭单元组成，如果放大器与音箱是各自独立的，我们就称这种音箱为无源音箱：如果音箱与放大器是组装在一起的（通常放大器是安装在音箱的内部），我们就称这种音箱为有源音箱。目前市场上绝大多数多媒体音箱为有源音箱，因为相对来说有源的制造成本要低于无源音箱。但是，往往无源音箱的声音素质（含独立放大器）要高于有源音箱。如果是USB音箱，则多媒体音箱中还要增加 USB音频解码器和控制部分。

3、 多媒体音箱的种类

多媒体音箱的种类按照不同的分类法有不同的款式。下面我们来看看一些常见的分类：

● 按照箱体材质不同分，常见的有塑料和木质箱。

● 按照喇叭单元的数量分，有单喇叭单元的（全频带单元）和双（或三）喇叭单元的（二或三分频）。

● 按照声道数量分有2.0式(双声道立体声)、2.1(双声道另加—超重低音声道)、4.1式(四声道加一超重低音声道)、5.1式(五声道加—超重低音声道)音箱。

● 按喇叭单元的结构分，有普通喇叭单元、平面喇叭单元、铝带单喇叭单元等。注：普通喇叭单元又可以根据振膜（纸盆）的材料不同来分，如中低音单元有纸盆、羊毛盆、PVC盆、聚丙烯盆、金属盆……等材料，高音单元有金属球顶，软膜球顶……

● 根据电脑输出口来分，有普通接口（声卡输出）音箱和USB接口音箱。

● 根据功率放大器的内外置分，有有源音箱（放大器内置最常见）和无源音箱（放大器外置、非常高档的或有特别要求的才采用。

● 按价格分，一般认为价格每对（不含超重低音、下同）在200元以下的为普通音箱、价格每对在200元-800元之间的为中档产品，价格在800元以上的一般为高档产品（当然也不能绝对这样分、还要看品牌和实际性能）。

● 按用途来，有普通用途音箱、有娱乐用途为主的音箱（游戏、VCD、DVD和音乐欣赏）和专业用途音箱（HIFI制作、发烧音乐欣赏）。

第二章多媒体音箱　技术基础

第一节电声技术基础

如何衡量和鉴别一套多媒体音箱的优劣呢。一般来说我们应该来看它的技术指标，多媒体音箱的技术指标又可分为放大器技术指标和音箱的技术指标，而放大器和音箱的技术指标又是有一定区别和联系的。下面我们就分别介绍一下衡量放大器和音箱的常见指标。

一、 衡量放大器的技术指标

衡量放大器的技术指标常用的有如下几项：输出功率、频响范围、信噪比和失真度。它们的具体意义如下：

1、 输出功率

功率在物理学上的定义为：施加在一个负载电阻上的电压与其所流过的电流的乘积。经过数学变换后为：施加在该负载电阻上的电压的平方值再除以该负载的阻值、即为施加在该负载电阻上的功率。输出功率的计量单位为：瓦特（W）、简称为瓦。放大器的输出功率即为该放大器能在一个负载上所施加电压值大小的能力。输出功率越大则表明该放大器在—固定值的负载电阻上施加的电压越大，在多媒体音箱中喇叭即为负载电阻，即功率越大则声音音量越大。在电工学中，常用的功率指标为最大不失真连续功率（RNS）或平均功率，这种叫法在多媒体音箱使用说明书中也很常见。

RNS功率的意义为在给定一定失真度的条件下，在负载两端所测得电压与电流有效值的乘积。根据产品不同的等级、失真度的取值有所不同，常见的有 1%、3%、5%、和10%，在多媒体音箱中一般都取值为 10%，而在高保真放大器中一般取值为1%。在多媒体音箱中还常见一种功率标称——音乐功率。音乐功率本来是用来衡量放大器对音乐信号最大的动态功率，但是由于它的算法至今没有标准的定义，因此目前（音乐功率）已成为一种商业标称，没有什么实际意义，现在真正有素质的产品是不会用这种标称的。顺便指出，普通放大器的功率越大则制造成本就越高。一般区媒体音箱放大器的RVS功率在5W左右即可，而要求较高的则在20W左右。注：均未含超低音音箱功放功率。

2、 频响范围

我们知道人耳所能听到的音频信号是从18HZ-20KHZ的不同频率不同波形和不同幅度的瞬变信号，因此放大器要很好地完成音频信号的放大就必须拥有足够宽的工作频带。一般要求放大器的频带要覆盖音频信号的带宽。但是一个放大器的带宽总是有限的。我们通常把一个放大器在规定功率状况下，在频率的高、低端增益分别下降0.707倍时（-3dB）两点之间的频带宽度称为该放大器的频响范围。一台优秀放大器的频响范围应该在18HZ-20KHZ。一般来说，放大器的频响指标是比较容易达到的。

3、 信噪比

放大器的输出信号电压与同时输出的噪声电压之比。即为放大器的信号噪声比，简称为信噪声比。通常用英文字符S/N来表示，它的计量单位为分贝 (dB)。信噪比越大，则表示混在信号里的噪声越小，音质量就越高。反之，放音质量就越差。信噪比是多媒体音箱中的一个重要指标，只有信噪声高、声音的重放才可能清晰、干净和有层次，多媒体音箱中，放大器的信噪比要求至少大于70 Db、最好大于80 dB。一般高保真放大器的信噪比要求大于或等于90 dB。

4、失真失真度是用一个未经放大器放大前的信号与经过放大器放大后的信号作比较，比较后得出的差别我们称之为失真度，其单位为百分比。失真有多种：谐波失真、互调失真、相位失真等。我们一般所指的失真度即为谐波失真。谐波失真是由放大器的非线性引起的，失真的结果是使放大器输出产生了原信号中没有的谐波分量，使声音失去了原有的音色，严重时声音会发破、刺耳。多媒体音箱的谐波失真在标称额定功率时的失真度均为10%，要求较高的一般应该在1%以下。谐波失真还有奇、偶次之分，人们通过试验和分析发现，奇次谐波失真可使人烦躁不安，而少量的偶次谐波则能使音色更好听。

二、 衡量音箱的技术指标

衡量音箱的技术指标常用的有如下几项：承载功率、频响范围、灵敏度、失真度等。它们的具体意义如下：

1、 承载功率

音箱的承载功率主要是指在允许喇叭有一定失真度的条件下，所允许施加在音箱输入端信号的平均功率。

2、 频响范围

音箱的频响范围是指该音箱在音频信号重放时，在额定功率状态下并在指定的幅度变化范围内，所能重放音频信号的频响宽度。从理论上讲，音箱的频响范围应该是越宽越好，至少应该是在18HZ-20KHZ的范围。
但是事实上这样是有问题的，一则是受到听音环境的限制。因为要重播低频信号受到了房间的容积限制。二则受到了喇叭的尺寸和音箱的体积限制。三则音箱的频响范围越宽对放大器的要求就越高，否则放大器的缺点全让音箱给暴露了。如：如果音箱的高音很好，而放大器的高频部分噪声很大，那么这时我们就会听到不愿意听到的高频噪音。四则是通过经验分析得出一个规律。即：音箱的高、低端频响上、下限之乘积为50万左右时，这时声音会比较好听。如：一个音箱的低端下限为 25HZ时，那么高端的上限则最好能在20KHZ，而另一个音箱的低端下限在40HZ时，那么高端上限则最好能在12KHZ左右。当然，这一条只是经验而已，只能作为参考。多媒体音箱的频率范围要求一般在70Hz-10KHZ（-3dB）即可。要求较高的可在50-16KHZ（-3 dB）左右。注：此频响范围已包含超低音箱。

3、 灵敏度

音箱的灵敏度是指在经音箱输入端输入1W1KHZ信号时，在距音箱喇叭平面垂直中轴前方一米的地方所测试得的声压级。灵敏度的单位为分贝（dB）。音箱的灵敏度越高则对放大器的功率需求越小。普通音箱的灵敏度在85-90 dB范围内。多媒体音相的灵敏度则稍低一些。

4、 失真度

音箱的失真度定义与放大器的失真度基本相同。不同的是放大器输入的是电信号，输出的还是电信号，而音箱输入的是电信号，输出的则是声波信号。所以音箱的失真度是指电信号转换的失真，声波的失真允许范围是10%内，一般人耳对5%以内的失真基本不敏感。

第三节 音质评价基础

我们购买一套多媒体音箱的最终目的是希望有良好的音质音色，那么何为音质音色？音质如何评价其优劣？下面让我们了解一下这方面的知识。

1、 声音的物理性能

声音即物体振动时带动空气的振动后被人耳所感知的感觉。声音是由以下几个要素构成：音量、音高、音色和音品。

音量：音量即声音的响度，是人耳对声音的强弱的主观评价尺度，其客观评价尺度是声音的振幅大小。

音高：音高即音调，是人耳对声音调予高低的主观评价尺度，它的客观评价尺度是声音的频率。

音色：音色即声音的频频谱，人耳除了对声音的响度，音高有明显的辨别能力外，还能很准确地判断声音的音色。如：小提琴和钢琴演奏同一音高的音符时，人们能够根据其音色和音品分辨出哪一个是小提琴、哪一个是钢琴的声音。

音品：音品即声音的波形包络。声音的谐波组成和波形的包络，包括声音的开始和结束的瞬态，即确定了声音的特征，在人们的习惯中，通常把音品称为音质。

2、 人耳的听觉特性

人耳的听觉特性是指人对声音信号在听觉上产生的心理反映。人耳的听觉特征反映了人对声音强度在不同频率时敏感的程度，人耳在小信号时对高端（600HZ以上）和低端（500HZ以下）频率敏感度较差，而对3000HZ-4000HZ的频率敏感度最强。而且声音音量越小，这一特征就越明显。人们把这一特征描绘成曲线即为声音的等响度曲线，在音响设备中常见有一等响度开关，其功能就是在小音量时对高、低音进行适当地提升或补偿。

3、 声音的动态范围

声音的动态范围即声音从最弱变到最强的范围。声音的动态范围还与频率有关。动态范围最大的频率区间是1000-6000HZ，动态范围的计量单位是 分贝 (dB)。在自然界中，每种物体或乐器的发音都有其动态范围，因此要高保真地重放这些声音就必须要求音响设备的动态范围足够大。一般多媒体音箱的动态范围最好能大于60 dB，而高保真音响的动态范围则要求大于90 Db。

第四节 音质评价术语

对音质的评价，常指的是用人耳对声音质量的一种主观的评价。由于目前生理声学发展还不很完善，因此对音质的优劣还不能定量评价。目前我们虽然能用仪器测试出放音设备（放大器、音箱）的许多电声技术指标，但是事实表明，一套测试指标很好的放音设备重放声音时的音质音色并不一定好（当然，如果一套放音设备的电声指标很差，那么它重放声音的音质一定好不了、这一点是肯定的）因此就出现了客观测试与主观听音之间的差距。这也就印证声音主观评价的必要性，不过声音的主观评价确实“主观”，因此目前声音的主观评价方法有多种、至今还没有统一的方法。下面介绍的评价术语和评价方法也只能是从一个方面反映一定的问题，只能给大家提供一个基本的思路。

音质评价术语就是用特定的语言把人对声音的感觉进行描述，目前常用的评价术语有如下一些：

清晰：是指声音中对言语的可懂度高，音乐层次分明，反之则模糊、浑浊；

平衡：是指音乐各声部的比例协调、左、右声道的一致性好。反之则不平衡；

丰满：是指声音的中音充足、高音适度、响度合适、听感温暧、舒适、有弹性、反之则单薄、干瘪；

力度：是指声音坚实有力，能有呼之欲出感，同时能反映出音源的动态范围，反之则力度不足；

圆润：是指声音优美动听，有光泽而不尖噪，反之则粗噪；

柔和：是指声音松驰不紧、高音不刺耳、听感悦耳、舒服、反之则尖、硬；

融合：是指声音能整个交融在一起、整体感、群感好、反之则散；

真实感：是指声音能保持原始声音的特点；（注1）

临场感：重放声音时使人有身临其境的感觉；

立体感：指声音有空间感，声像定位基本准确、并有宽度感和纵深感；

总印象：是指对声音的总体感觉

注1：真实感的反意词为不真实、即失真、失真为眨意，但一套音响设备往往真实感不好，并不代表声音失真。甚至有人认为，用音响系统对音乐进行重放，实际上也是对音乐的一种再创作，因高级音响系统也是有个性的，也有一定的艺术性，因此就不能认为声音不真实就不好。

第五节 如何进行音质评价

通过上面介绍我们知道，对声音的评价有客观和主观两方面。

对声音的客观评价。目前我们只能用仪器测试放大器和音箱的一些基本指标。这些基本指标会告诉我们这些设备有无明显设计、生产质量缺陷，因此用仪器测试的结果先作一个客观评价还是有必要的。放大器最基本的测试项目有：最大不失真输出功率，频响范围和信噪比。测试仪器有：频响范围和灵敏度。测试仪器包括：声音综合测试仪、测量话筒、测量放大器等。不过一般音箱的测试对环境和测试仪器要求较高，业余条件下很难达到，我这里推荐一种简单办法，就是买一张有点频信号的CD碟（雨果发烧碟 &lt1>、编号HRP762-2）。用耳朵去听听各个频段声音的音量是否平衡，当然有条件的可以买一个几百元的声级计来测试则会更客观。

而主观音质评价就是让我们要评价的音响设备正常工作，并在一定的环境和条件下，把我们用耳朵听到的感觉，用以上的评价术语对被评测设备的放音质量进行衡量和描述。下面介绍一些主观评价与评价环境和评价条件之间的关系，这关系到评价的客观性和准确性。

● 评价时声压级大小与音质的关系

通过前文的介绍人耳的听觉特性，我们知道人耳对小声压级时的声音信号高、低频端敏感度差，因此，在评价时，声音的声压级不能太小，否则、会觉得被评价的设备声音的高低端频响不佳，即声音不丰满，不清晰。

● 频率响应与音质评价的关系

频率响应对声音的音质评价有非常密切的关系，限于篇幅这里不详述，以后有机会再在其它文章中专述。这里指出：对音箱评价时，放大器的频宽必须大大于音箱的频宽（另外放大器的信噪比也要比较高，必须大于85dB）。而对放大器作评价时，音箱的频宽也最好能宽广平直（对放大器评测时，一般都选用一些大家公认的音箱进行评测）。

● 评测环境与音质评测的关系

评测环境对音质评价的影响较大，在一个声学条件很差的环境下，评测结果是不准确的，评测时，要求评测环境的混响时间合适，一般在0.4-0.6秒左右较好.但是如何把握和测试混响时间,是一件较专业的事。因此只是简单告诉大家，评价时的房间容积不要太小，房间的三条边长不要相等或成整数倍房内放置的东西不要太少、回音不要太明显。另外评测环境也不要太吵闹，尽量减少环境噪声。

以上介绍的是音质评价的基本要求与知识。当我们明白上述道理后，如果我们没有评价用的仪器设备，那么我们如何评价这些音响设备呢，一个简单的办法叫做AB比较法，即用两套不同的被评价设备。用上述的评价知识作反复的切换比较。这样你就能比较出各自的优缺点了。

第三章快速发展中的多媒体音箱

1、采用新型喇叭单元的多媒体音箱

由于LCD显示器的逐步普及，采用这些新器件的电脑系统也对多媒体音箱在体积上提出了相应的要求，进而一些新的扬声器技术也走进了多媒体音箱行业里。最有代表性的是英国的NXT技术，以及铝带扬声器技术。这些技术的主要特征是喇叭单元特别薄而且不用音箱箱体，但是它们的灵敏度偏低（只有80dB左右），而且功率不大，频带不够宽，NXT 产品的高低频均不太好（低频约为200HZ，高频约为10KHZ），铝带单元的中低频不太好（低频约为300HZ），但是中高频非常好，因此这些音箱最好配上超低音音箱。随着科技的进步，我们相信这些缺点会逐步得到改善，在第四章中，我们将介绍这方面的产品和厂家。

2、采用新型电脑接口标准的多媒体音箱

USB 是通用串口总线的缩写，是电脑的新一代接口，使用USB能将个人电脑与不同的USB设备串联联接，它支持热插拔、而且它的传输速率都高于现行的串、并口。采用USB接口能有效杜绝电脑内部的电磁污染，同时还能方便实现全软件控制（如实现无信号自动关机，有信号自动开机等）。所以它使用简单方便，不受其它设备干扰、效率高效果好。现在一般新一代外设都支持USB接口，在第四章中，将会介绍几款采用USB接口的多媒体音箱。

3、采用声扬处理技术的多媒体音箱、

前面我们介绍了声场模拟技术的原理，那么声场模拟技术如何应用在多媒体音箱中呢？曾在高档环绕声电影院看过美国故事片《真实谎言》、《泰坦尼克号》电影的朋友一定对影片中的真实环境音响效果记忆犹新。这种模拟真实环境的音响效果技术就是前面介绍的由美国杜比（Dolby）实验室提出并实现的杜比环绕立体声。目前 这类技术有：杜比定向逻辑、杜比AC-3（Dolby Digital.杜比数字逻辑）以及THX和dts。而采用AC-3技术的多媒体音箱产品有创新、海信以及长城等厂商的几款产品。

采用声场模拟技术（包含虚拟模拟技术）的多媒体音箱产品主要用在DVD、VCD等影视软件的欣赏或游戏爱好者之中，使用者会有和电影院那样的“身临其境”的感觉。以上介绍的是采用真实模拟技术的多媒体音箱，采用虚拟模拟技术的多媒体音箱在市场上（特别是国内市场）较多，但是其使用效果不是很好。因此，从发展方向上来看，多媒体音箱内置虚拟声场模拟技术不是方向（除了USB音箱外），目前的方向是声卡内置虚拟声场处理技术。如创新公司的新一代声卡产品均采用了声场处理技术。

这方面的介绍文章很多，有兴趣的读者可以查阅相关文章，这里不再详细介绍。