Post By：2009-8-3 11:30:08 [
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Post By：2009-8-3 17:19:53 [
我们已经进入了一个“平板时代”，液晶、等离子显示技术的发展带来了显示技术更新换代的革命。消费电子也随之“平板化”，“轻薄化”的趋势愈演愈烈，iPod与iPhone无疑是这个潮流的翘楚。目前平板电视已经有7cm厚度的产品，新产品则已有3cm厚的，而Sony去年底展出的小型OLED电视，则“薄”达3.3mm。未来OLED电视应用时，显示模组的厚度可望自5cm大幅降为2cm，势必会带来更加“平板化”的潮流。
但目前与平板显示配套的技术研发相对落后，已经开始拖平板显示的后腿。如果未来两三年仍无大的突破，将会成为平板显示技术应用的瓶颈，而且平板显示核心技术的知识产权掌握在几个国际巨头手中，国内厂家的位置不无尴尬。如果我们在配套技术的研发上有所突破，能解决目前平板显示技术应用上的“瓶颈”难题，无疑会是相对容易地化被动为主动的战略。
目前来看，平板电视配套的难题主要有以下方面：一是节能问题，平板电视目前耗电大于传统CRT电视，大约高50W以上。二是散热问题，薄型化后体积大幅减小，在更小的体积内承担更大功率的散热无疑是有相当难度的。
再一个就是伴音问题。由于平板电视的厚度小，伴音扬声器不得不减小厚度，导致灵敏度、音质、功率承受等性能都牺牲很大。目前市场上销售的平板电视，伴音质量大多远差于传统的CRT彩电，并且关键是大多数都无法满足彩电伴音的国家或国际标准，并且未来更加薄型化后，伴音问题又如何解决？现在有些平板电视机壳边缘很薄，只有3cm左右，但为了安装扬声器却在背部突起一大块。且不讲这样的设计中模具和生产成本要高多少，仅就外观而言，就有点不伦不类，相信设计者是心有不甘的。
一方面是越来越薄，并且各大品牌都在以薄为卖点，斗薄斗靓来抢占市场。另一方面却是伴音质量问题不可能长时间不解决，毕竟电视是要音画同步的，这就两难了。
并且伴音的问题是与平板电视的散热问题、节能问题也密切相关。过去CRT彩电上伴音扬声器的灵敏度一般为90dB，而当下平板电视上用的扬声器灵敏度大多仅为80dB。如果以90dB降到80dB来计，仅伴音方面功率消耗就要大10倍，也就是说原来2.5W的功率可以输出94dB的声压，现在就要用10倍的25W才能输出同样94dB的声压。整机耗电要多22W以上（如果加上电源和功放电路的损耗，更超过25W），这多耗的电能对整机的节能指标无疑是影响巨大的。而且伴音多耗的功率近乎99.9%都变成了热量耗散在机壳内，这二十几瓦的热量对散热问题无疑是“百上加斤”。当未来厚度进一步降到2cm左右时，扬声器设计难度更大，效率难保不进一步降低。以目前伴音不达标的设计来看，伴音耗电已经在15W左右（有些机型伴音功率高达45～60W），如果要达到国标或国际标准，这个功率还要提高许多。但是很难了，因为无论是从散热还是节能问题来看，目前十几瓦的伴音功率已经是太大了。
多媒体音响、MP3、iPod配套音响也都有强烈的薄的要求，并且都存在电源供应的限制（采用USB供电、电池供电），也就要求扬声器的厚度要薄，效率要高，从而降低耗电，进而也降低成本，做到“轻薄”时尚。
近几年音响行业反常地进入了衰退期。之所以讲“反常”，是因为通常一个新的消费热点的兴起，会带动周边配套的消费热。但平板电视的兴起并未带动AV系统的消费热，而平板电视在伴音上是退步了！按常理讲人们购买了这些有“伴音缺陷”的电视更应该会去配置一套家庭影院来弥补。但现实与之相反，音响消费却日渐疲软。原因何在？笔者感觉可能一个重要原因，就是今日市售的影院系统依然沿袭着笨重的外形设计风格，与今日“轻薄”的时尚潮流格格不入。潮流型大众消费品，如果背离潮流的审美观点肯定是有疑问的。AV系统的外形设计被扬声器的厚度限制了。目前国外推出的挂墙式AV系统，挂墙音箱厚达12cm，这样挂墙，太过勉为其难了。消费者自然就望而却步，提不起添置AV系统的兴趣。没有天鹅时大家还未必感觉鸭的外观如何，但有了平板电视这个天鹅谁还会摆只丑小鸭在旁边呢？此所谓“相形见绌”、“相形见厚”。
可以看出，目前“轻薄”的时尚潮流，给许多领域带来了对薄型扬声器的需求。这类需求可以归纳为：
一“薄”，厚度要小，大单元4cm，小单元最好2cm。而在MP3、iPod配套音响上最好是1cm。
二“高”，效率要高，以便在小功率下输出需要的声压，节能降耗，减少体积，减轻散热负担。MP3配套音响使用时也可延长电池供电的工作时间,或少用电池降低成本。
三“宽”，低频延伸宽，平板电视用最好达到80～100Hz，达到彩色电视机的伴音国家标准。而对于MP3、iPod配套Mini音响用的1英寸扬声器，最好到200Hz左右。
四“低”，成本低、加工容易，便于大规模应用。
五“大”，承受功率要高，最大输出声压要大，这方面不能单讲承受功率大，而应该讲最大输出声压大。因为一个灵敏度80dB、功率承受10W的扬声器，最大输出声压也就是80+10=90dB；而一个灵敏度90dB 、功率承受3W的扬声器的最大输出声压却是90+5=95dB。而在实际使用中，最大输出声压更加实用。
目前存在若干扬声器的设计技术，下面分别讨论一下它们在平板时代应用的可能性。
提到薄型化、平板，可能第一个就会想到NXT：第一个实现扬声器（音箱）像一幅画一样挂在墙上的英国专利技术。它约5 cm的厚度，效率为85dB。但其在应用上存在以下三个问题，并且这些问题根源于NXT的发声机制，应该是难以避免的。
一是外形问题，平板电视伴音的最佳安装位置是屏幕两侧的两个竖条，并且越窄越好。而NXT发声面积是长宽比0.6～0.7的比较方的矩形。难以想象大屏幕电视两侧再采用很宽的伴音系统。
二是音质问题。由于NXT是激发复杂的分割振动模式，靠这些无规非稳振动（有点类似于许多个扬声器组成的阵列，但是瞬变的）的辐射在空间迭加来发声。这样决定了它的响应在瞬态是不平坦的。如果用脉冲信号MLS方法或实时频谱分析FFT方法来测频响，NXT频响曲线是振荡的并且是瞬变的。如果对长时间取平均就得到平坦的功率频响曲线（如图1所示）。问题是我们听音乐时各种乐音、语音信号都是瞬态的并且是复音。假如某一个音符有500Hz和1000Hz频率的成分，经过NXT重放，则500Hz与1000Hz的成分音的幅度和相位关系可能变得完全两样，此时我们耳朵听到的这个音符音色已经变化很大了。如果你唱一个“1”持续1秒，那NXT重放出来的这个1秒的“1”是在不停地变化的。这应该就是NXT系统听感不佳的主要原因吧。
三是全频带问题。低频只能到200～250Hz，不是全频带。NXT技术的低频下限是发声平板的最低共振频率的两倍。
目前在MP3和iPod配套的Mini音响中大量采用一种特殊的微型扬声器。它是采用一个反凹的铝锅底形的振膜，最先是JBL/Harman为苹果设计的。这种单元很小巧，口径1英寸或1．5英寸，厚度约16～20 cm。这种单元实际是一个拓宽了频带的反凹铝球顶振膜的高音扬声器。
目前这种铝锅底单元有以下几个问题：一是成本太高。二是声底略显薄，高音倾向太强，更像是中高音扬声器而不是一个全频扬声器。尤其是配合MP3等压缩损伤过的音乐，耐听性较差。三是厚度，对于Mini音响来说16 mm还是太厚。
目前只有少数平板电视采用这种铝锅底单元，因为成本太高，每个声道用2只单元（口径太小，大声压能力有限，不得不用多只并联来补救），一台用4只，成本三十几元，并且音质也不见得好，又无低音。但是液晶广告显示屏上，普遍采用的是这种铝锅底单元，目前大规模商品化的扬声器，大概只有它可以做到20mm以下。
有一项较新的扬声器技术是压电薄膜PVDF扬声器，是把一张A4大小的压电薄膜固定两端弯成一个曲面，加电后薄膜伸长缩短带来曲面前凸或后缩，进而驱动空气发声。但目前仍停留在技术层面，似乎并未投产。其原因可能如下：一是贵，一张不到200cm2的薄膜材料就要几百元人民币，制成单元会是什么价格?二是无低频，与NXT一样，要配低音炮，不方便，而且成本高。三是整体厚度并不薄。
其它还有一些平板扬声器或平膜扬声器技术，但成本大都太
高，生产难度大，全频工作有难度，目前还未见到大规模应用的报告。平板扬声器虽有部分生产，但其生产工艺难度大，成本高，并且仅工作在中低频段，难以实现全频带。而且关键是厚度，传统的平板扬声器并不薄，大多也在5cm以上。要满足平板电视机伴音的要求：3～5英寸口径，厚度在4cm以下，最好2cm左右，高效率全频扬声器，是传统设计目前无法实现的。
笔者研发了一种“超薄平板全频扬声器”技术，简称SP2。是一种有所创新的新颖设计，目前已申报了三项国家发明专利，并已通过了PTC国际专利申请和国际检索。国际检索报告结论为未检索到有与该申请方案的新颖性创造性相关的技术文件。
目前我们采用该技术进行了 样品研制，已制成10英寸、6.5英寸、5英寸的超薄平板全频扬声器，厚度均在4 cm以下，音质较佳，6.5英寸单元在15升容积下，下潜可达50 Hz。这些可望应用在超薄入墙喇叭、超薄或挂墙式家庭影院系统中。
而小型2英寸、3英寸和8×13cm椭圆型扬声器，其厚度仅1.8cm。3英寸样品的典型指标为：88 dB/1m/2.83V，6Ω，100Hz～20kHz(装入 1升1.8cm厚的闭箱)，5W，THD5%。该性能完全可以满足 平板电视的伴音要求，甚至可以满足未来OLED的厚度需求。并且灵敏度高，伴音功率可大大降低，有利于解决平板电视的节能和散热问题。
笔者目前正在改进11mm厚的1英寸和1.5英寸的微型扬声器，灵敏度高于同尺寸的传统扬声器，声音听感要厚一些，耐听度高。但厚度仅为11mm，这对Mini可携带音响的设计的影响是很大的。因为整机的厚度可以减薄约三分之一，便携性与时尚性可以有很大的改善，外形设计有更多发挥空间。
笔者还有意将此技术延伸到音乐手机用微型扬声器上去。因为SP2技术的核心就是更薄的厚度、更宽的频带，这在手机扬声器的设计上恰恰是至关重要的。
