《声腔设计知识》PPT课件.ppt

《《声腔设计知识》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《声腔设计知识》PPT课件.ppt（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,声腔知识简介,2,声腔结构的作用及组成声腔对Speaker的影响Speaker箱体对NETBOOK的影响附录二(图片)手机腔体对扬声器性能的影响分析,目 录,3,声腔结构的作用及组成,一、声腔的作用：声腔可以在一定程度上调整SPEAKER的输出频响曲线，通过声腔参数的调整改变音乐声的高、低音效果对于音乐声音质的优劣影响很大。同一个音源、同一个SPEAKER在不同声腔中播放效果的音色可能相差较大，有些比较悦耳，有些则比较单调。合理的声腔设计可以使音乐声更加悦耳。声腔设计包括以下五个方面：1.后声腔、2.前声腔、3.出声孔、4.密闭性、5.防尘网、如：图1,4,声腔对Speaker的影响,后声

2、腔对声音的影响 后声腔主要影响音乐声的低频部分，对高频部分影响则较小。音乐声的低频部分对音质影响很大，低频波峰越靠左，低音就越突出，主观上会觉得音乐声比较悦耳。一般情况下，随着后声腔容积不断增大，其频响曲线的低频波峰会不断向左移动，使低频特性能够得到改善。但是两者之间关系是非线性的，当后声腔容积大于一定阈值时，它对低频的改善程度会急剧下降,如图所示：,5,声腔对Speaker的影响,后声腔的形状变化对频响曲线影响不大。但是如果后声腔中某一部分又扁、又细、又长，那么该部分可能会在某个频率段产生驻波，使音质急剧变差，因此，在声腔设计中，必须避免出现这种情况。注：后声腔设计时，必须保证后出声孔出气畅

3、通，即后出声孔距离最近的挡板距离应大于后出声孔径的0.8倍。后腔的容积尽可能大。,图2横坐标是后声腔的容积（cm3），纵坐标是SPEAKER单体的低频谐振点与从声腔中发出声音的低频谐振点之差，单位Hz,6,声腔对Speaker的影响,前声腔对声音的影响 前声腔对低频段影响不大，主要影响音乐声的高频部分。随着前声腔容积的增大，高频波峰会往不断左移动，高频谐振点会越来越低。前声腔太大或太小对声音都会产生不利的影响。同时，由于出声孔面积对高频也有较大的影响，因此设计前声腔时，需考虑出声孔的面积，一般情况下，前声腔越大，则出声孔面积也应该越大。当前声腔过小时，还会造成一个问题，即出声孔的位置对高频的影

4、响程度急剧增加，可能会给外观设计造成一定的困难。结合设计的实际情况，一般希望前声腔的垫片压缩后的厚度在0.30.5mm之间。,7,出声孔面积对声音的影响 出声孔的面积（即在SPEAKER正面上总的投影有效面积）对声音影响很大，而且开孔的位置、分布是否均匀对声音也有一定的影响，其程度与前声腔容积有很大关系。一般情况下，前声腔越大，开孔的位置、分布对声音的影响程度就越小。出声孔的面积对频响曲线的各个频段都有影响，在不同条件下，对不同频段的影响程度各不相同。当出声孔面积小于一定的阈值时，整个频响曲线的SPL值会急剧下降，即音乐声的声强损失很大，这在设计中是必须禁止的。当出声孔面积大于一定阈值时，随着

5、面积增大，高频波峰、低频波峰都会向右移动，但高频变化的程度远比低频大，低频变化很小，即出声孔面积的变化主要影响频响曲线的高频性能，对低频性能影响不大。,声腔对Speaker的影响,8,出声孔面积与高频谐振点的变化呈非线性关系，且与前声腔大小有一定的联系，如图4示,声腔对Speaker的影响,图4中，横坐标表示出声孔的面积，单位mm2。纵坐标表示高频谐振点变化的对数值,9,综上所述，前声腔、出声孔面积设计推荐值如上表。表中:最小值表示当出声孔面积小于该值时，整个频响曲线会受到较大影响，音量会极大衰减。有效范围表示出声孔面积在此范围之内，一般能满足基本要求。需要强调是：如果出声孔在前声腔投影范围内

6、，分布比较均匀，且过中心，那么可以取较小值，否则应取偏大一些的值。建议在一般情况下，不要取有效范围的极限值。,声腔对Speaker的影响,10,后腔密闭性对声音的影响 后声腔是否有效的密闭对声音的低频部分影响很大。当后声腔出现泄漏时，低频会出现衰减，对音质造成损害，它的影响程度与泄漏面积、位置都有一定的关系,主要指箱体内部所构成的声腔或者泄漏孔对Speaker的性能或者声音产生的影响，如下页图示所示：声孔、前腔、内腔、泄 漏孔等等都会对NETBOOK的整体音质表现产生影响。一般情况下，泄漏面积越大，低频衰减越厉害。泄漏面积与低频谐振点的衰减成近似线性的关系，如图5示,声腔对Speaker的影响

7、,图5中，横坐标表示泄漏面积，单位mm2。纵坐标表示无泄漏与有泄漏情况下低频谐振点之差,11,在同等泄漏面积情况下，后声腔越小，低频衰减越厉害，即泄漏造成的危害越大，如图6示,声腔对Speaker的影响,综上所述，建议结构设计时，应尽可能保证后声腔的密闭，否则可能会严重影响音质。,12,合适的设计是：首先要用RubberRing，即环形胶垫（Poron或EVA等）把Speaker与箱体外壳密封起来，使声音不会漏到NETBOOK内腔，然后就是声孔、前腔、内腔的合理配合。泄漏孔主要是NETBOOK无法密封位置的声漏等效而成的，泄漏孔以远离Speaker为宜，即NETBOOK无法密封的位置要尽量远离

8、Speaker，Speaker单体背面的发声孔一定要自由敞开，且要与整个机壳的后腔相通,这样可以使得NETBOOK的整机的音质表现较好。,声腔对Speaker的影响,13,防尘网对声音的影响 相比于其他几个因素，防尘网对声音的影响程度较小，它主要是影响频响曲线的低频峰值和高频峰值，其中对低频峰值影响较大。防尘网对声音的影响程度主要取决于防尘网的声阻值和低频、高频峰值的大小。一般情况下，峰值越大，受到防尘网衰减的程度也越大。防尘网主要有两个作用，防止灰尘和削弱低频峰值，以保护SPEAKER。目前，我们常用的防尘网一般在250350之间，它们的声阻值都比较小，基本上在10以下，对声音的影响很小，所

9、以一般采用SPEAKER厂家提供的防尘网差异不会非常大。因此从防尘和声阻两个方面综合考虑，建议采用300左右的防尘网。我们以往采用的不织布防尘网存在一个问题，由于不织布的不同区域密度不一样，因此不同区域声阻也不一样，可能会造成同一批防尘网的声阻一致性较差。但不织布的成本比防尘网低很多，因此建议设计中综合考虑性能和成本，在高档机型中，尽可能不要采用不织布作为防尘网。,声腔对Speaker的影响,14,Speaker箱体的安装位置 因NETBOOK工作时，CPU与硬盘的产生很高的温度，同时也会产生振动。所以Speaker箱体安装位置尽可能远离硬盘，这样可以使得NETBOOK的整机的音质表现较好。同

10、样，Speaker箱体的工作也会影响硬盘的损坏。,Speaker箱体对NETBOOK的影响,Speaker箱体的安装方式 在安装Speaker箱体时，与NETBOOK的接触部位需加橡胶圈、EVA等防震材料，防止产生共振。这样可以使得NETBOOK的整机的音质表现较好。,15,附录二 声腔结构设计,16,附录二 声腔结构设计,17,附录二 声腔结构设计,18,附录二 声腔结构设计,19,手机腔体对扬声器性能的影响分析,扬声器安装于机壳之后的结构见示意图1：,20,手机腔体对扬声器性能的影响分析,由此结构，可得其等效线路图为：图2,图2,21,手机腔体对扬声器性能的影响分析,其中：Bl为机电转换系

11、数；eg为信号源的电压；Re为扬声器直流阻；Rg为信号源的内阻；Sd为扬声器的有效辐射面积；MAS为扬声器振膜与音圈的等效声质量；CAS为扬声器振膜的等效声顺；RAS为扬声器振膜的等效声阻；MAR、RAR分别为扬声器振膜正面的辐射声质量及辐射声阻；MAB、RAB分别为扬声器振膜背面的辐射声质量及辐射声阻；MA1、RA1分别为扬声器支架背面开孔的等效声质量及等效声阻（此部分声阻 也包括外加阻尼的等效声阻）；MA2、RA2分别为机壳正面发音孔的等效声质量及等效声阻；MAL、RAL分别为扬声器正面与机壳之间由于泄漏而产生的声质量及声阻；CA1为扬声器振膜背面与盆架之间容积的等效声顺，CA1=V1/c

12、2；CA2为扬声器振膜正面与机壳之间容积的等效声顺，CA2=V2/c2；CA3为扬声器背面与机壳之间后腔容积的等效声顺，CA3=V3/c2；,22,手机腔体对扬声器性能的影响分析,扬声器在机壳正面的安装，均是将扬声器紧贴面板安装，故其正面的腔体容积V2很小，即CA2亦很小，在较低频时（一般指音频范围内）其产生的声抗很大，故此支路可看作开路。同理，扬声器振膜背面与支架之间形成的腔体容积也足够小，故此支路亦可看作开路。另外，扬声器与机壳之间是密闭的，其产生的泄漏很小，故MAL、RAL支路很小，可以忽略。故图1的等效线路可以简化为图3所示的等效线路图。,图3,23,手机腔体对扬声器性能的影响分析,一

13、般地，机壳正面无须增加任何的外加阻尼，而机壳本身的阻尼也很小，可以忽略不计，故RA2可以忽略。对于扬声器来说，振膜本身的阻尼是很小的，通常需要外加阻尼来调节，即通过调节RA1来调节扬声器单体的性能（主要调节Qts）。令MA=MAS+MAR+MAB+MA1+MA2 RA=（Bl2/(Rg+Re)*Sd2)+RAS+RAR+RAB+RA1则图3的等效线路可以简化为图4所示的等效线路。,图4,24,手机腔体对扬声器性能的影响分析,对于特定的扬声器来说，MAS、MAR、MAB均为定量，且从上式中可以看出，MA1、MA2影响整体声质量MA，而辐射声压Pr为：Pr=/(4r)*eg*Bl/(Rg+Re)*

14、Sd*MA)*G(jw)从上式中可以输出声压的辐值与MA成反比，故一般要求MA1、MA2尽可能小。而MA2=(l2+l2/S2,MA1=(l1+l1)/S1,其中，l1、l2为开孔的深度，l2、l1为开孔的末端校正，S1、S2为开孔的面积。那么从上式中可以看出，要求发声孔的面积尽可能大故要求机壳的开孔面积尽可能大。,另外，扬声器单体的fo=1/(2*(MA*CAS)(1/2)；而装机之后，系统的谐振频率fc=1/(2*(MA*CA)(1/2)，由图4所示的等效线路图可知，CA是声顺CAS 和 CA3的串联：CA=(CAS*CA3)/(CAS+CA3)由以上三式可得，fc=(1+(CAS/CA3

15、)(1/2)*fo,25,手机腔体对扬声器性能的影响分析,由此可以看出，扬声器的等效容积是一定的，而如果CA3越大，即V3越大，fc将会越低，越接近于扬声器单体的fo。反之，如果后腔容积V3越小，则扬声器装腔之后的整体fc将越高，整体的低频效果将越差。故一般要求在条件允许的情况下，后腔容积尽可能大；同时要利用机壳后腔所有可利用的容积，保证扬声器单体背面与整个后腔相通。故要求后腔的容积尽可能大。,再观察图1结构图及图2所示的等效线路图，如果机壳后腔中有障碍物将盆架背面的发声孔堵住，则等效线路图2中的CA3将变成无穷大，即CA3相当于短路。而以上亦描述过，机壳正面发声孔以及盆架背面的发声孔都尽可能

16、的大，而且机壳正面发声孔阻尼也很小，故可忽略MA2、RA2、MA1；同时机壳正面的体积V2很小，此支路相当于开路；另外，忽略泄漏MAL、RAL，故图2中的等效线路可以简化为图5：,26,手机腔体对扬声器性能的影响分析,由上图中可得fo=(1+CAS/CA1)(1/2)*fo而一般CA1很小，通常要比CAS小得多，故导致结果fo变得很高，最终结果是基本上不存在低频性能。故扬声器单体背面的发声孔一定要自由敞开，且要与整个机壳的后腔相通。,图5,27,手机腔体对扬声器性能的影响分析,图2 中描述到泄漏，也就是说，如果扬声器正面与机壳安装不密闭，则图2所示的等效线路中的泄漏阻将不能忽略。同上，忽略MA2、RA2、CA2、CA1、MA1，则图2中的等效线路图可以简化为图6中的等效线路图：,图6,28,手机腔体对扬声器性能的影响分析,其中，MA=MAS+MAR+MAB RA=（Bl2/(Rg+Re)*Sd2)+RAS+RAR+RAB由上图可见，由于泄漏的存在而附加了一个额外的声阻及声质量，而且泄漏越厉害，这两者的值越大。而声质量影响其输出声压，声质量越大，输出声压越低；而声阻则影响低频端的Q值：声阻越大，Q值越小，则低频端的灵敏度越低。可见两者均会影响机壳正面的输出灵敏度。故扬声器正面必须与机壳密闭，不能存在泄漏。,29,谢 谢 大 家！,