从外到内了解音箱——箱体结构篇
写在前面的话：本系列文章希望可以帮助到那些尚处于入门阶段的音响爱好者，以及音箱DIY玩家们能够更进一步地了解音箱的各项参数及其相关词汇的含义。由于UP主只是一个普通的低端发烧友而并非业内专业人士，如果文章中出现了任何理论错误的地方，还请各位大神手下留情并提醒我改正。
既然要由外至内认识音箱，我们自然要从音箱最外面的壳子——箱体开始。我们的音箱为什么需要箱体呢？由于扬声器单元所发出的声波为前后反相，如果我们只是将扬声器单元直接放置于空气中的话，那么波长较长的中低频声音就会因为振膜正面辐射的正相声波绕射到背面与背面辐射的反相声波相互抵消白白浪费掉了。而扬声器的箱体就是将反相声波密封起来，阻止它们和振膜发出的正相声波相遇的装置。因此，一个音箱的低频素质绝大程度上都由它的箱体来决定，不同的箱体结构又会带来各种不同的声音特色。我们的音箱自从诞生至今，已经发展出了几十种不同的箱体种类。其中很多类型要么由于性能并不突出，要么由于缺点过于明显而导致市场占有率极低，逐渐被业内淘汰。亦或者是由于设计方法过于复杂，制造和使用成本过高难以被厂家和市场所接受。所以UP主就专门挑了市场上最为常见的三种音箱箱体结构来为大家简单地介绍它们各自的特点以及优缺点。（其实就是懒得每个都写，摸了！）
Victor Zero-L10音箱 老胜利最后的超弩级音箱，采用密闭式设计。
密闭箱是近年来开始慢慢淡出人们视野的箱体形式，但在上个世纪70和80年代是很常见的设计。由一个完全密封的箱体和扬声器单元组成的设计即为密封箱（sealed box），是所有音箱设计中最简单的一种形式。密闭箱与其他两种结构的箱体相比有着最低的失真以及出色的响应和瞬态特性，同时由于结构上的原因，相较其他两者有着更佳的空间适应性。缺点是低频段的重放效率是这三种常见的箱体结构里最差的，因此密闭式音箱的低频往往听起来有着非常凌厉的速度感和高级的质感，但是量感却很少。
使用软件模拟出一种密闭箱的低频频响曲线图，由于所使用的单元并不是为了密闭式箱体而特别设计的，可以看出其低频的素质并不理想。因此密闭式音箱对于扬声器单元的某些参数有特别的要求，并不是所有的单元都适合做成密闭式音箱。
还有就是密闭箱的散热也不好，所以需要长时间大功率运行的专业喇叭极少会采用密闭式的设计，而如果箱体内部的空气温度和扬声器单元的温度过高的话，则会严重地影响到音箱的声音质量。（顺便一提，由于密闭式音箱的箱体是几乎完全密封的，对于不需要大音量播放的家庭环境来讲其实是有着相对更长的使用寿命的）
（这里UP主多嘴一句，由于密闭式音箱的下盘普遍难推，所以千万不要使用一些绣花枕头类，肾虚类的功放来推密闭箱，否则结果可能会很diu人）
典型使用过密闭式设计的品牌：ATC 、Kripton、 Magico
02 倒 相 式 音 箱
JBL 4350音箱，它一共使用了6根倒相管。
倒相式音箱是目前业界应用最为广泛的箱体结构。一般来说，在箱体上拥有一个或者数个可以用来通气的管或孔的箱体即为倒相箱（Bass reflex/vented）。不过由于近些年来越来越多的非常规形式的倒相箱出现，称之为开口箱似乎更加严谨一些。与密闭箱比较的话，倒相式音箱有着更宽的有效低频重放区域（倒相箱的f3参数几乎是肯定要高于密闭箱的）密闭箱的低频曲线会比倒相式音箱更早的开始滚降。倒相箱还可以减小扬声器单元在低频重放下限频率附近的振幅，可以在特定区间内获得比密闭式音箱更低的失真。倒相式音箱往往有着量感丰满、下潜出色的听感，但是它同样也有很多缺点。相比较密闭式音箱，倒相式音箱往往有着更差的瞬态表现。以及，因为倒相式音箱的结构关系，在低于扬声器的低频重放下限之后，扬声器的振膜运动是不受扬声器本身控制的，此时倒相式音箱的失真会远远高于密闭式音箱。一些有经验的鼓手更是可以听出一些倒相式音箱在重放特定区间的低频时音阶是完全错误的。
使用软件模拟出同一单元在同样容积的箱体下，倒相式与密闭式箱体不同的低频频响曲线。上图中黄色为倒相式设计，蓝色为密闭式设计。各位可以直观的看出两种箱体结构的低频重放能力的差别。
使用软件模拟出同一单元在同样大小的箱体下，音圈运动幅度的变化。可以看出，黄色线条代表的倒相式音箱在特定区间内音圈的运动幅度会远小于蓝色线条表示的密闭式音箱（此时的失真会比音圈运动幅度更大的密闭型更低），而在超过f0以后的扬声器失去了对振膜的控制，从而造成非常不线性的音圈位移。（此时失真会很大）
同时由于倒相管的存在，扬声器单元所产生的其他频率的声波也会从管口反射出来。（甚至在大音量下还会因倒相管附近的空气流速过快而产生风噪）因此，倒相管的位置不同，带来的负面影响也不近一样。比如倒相管在前面设计的音箱会因为倒相管流出的中频和低频声波带来声短路和干扰的影响。而倒相管放在后面设计的音箱虽然避免了上述两种缺点，但是却带来了相对较高的空间要求和延迟效应。
典型使用过倒相式设计的品牌：JBL、 TAD（使用倒相式设计的音箱实在太多了，这里就暂时列出两位最屌的）
03 被 动 辐 射 式 音 箱
Marten Coltrane Momento音箱以及它背后的4个铝合金材质被动盆
被动辐射式音箱（passive radiator），是使用一种类似于扬声器单元，却不含音圈和驱动系统的被动辐射盆来代替倒相管的设计，也被称作为被动盆式或者空纸盆式音箱。被动辐射音箱一开始是作为倒相式音箱的替代品出现的，他们之间的设计方法和特点非常接近。（不过因为近年来很多厂商研究出了改良版的倒相结构，使用被动盆式设计的音箱甚至变得比密闭式音箱还要少见）被动辐射音箱的特性和倒相式差不多，同样有着较高的效率，以及降低特定区间内单元冲程的优点。而它最主要的优点有两种，一是它消除了倒相管的声染色（管口处的风噪声和泄漏出来的高频声），二是对于那些箱体很小的小口径音箱，可能会产生倒像管长度无法放进箱体的问题，这时使用被动盆设计就可以解决，所以被动辐射式设计也多半会出现在一些小口径的音箱上。缺点则是比倒相式音箱更陡峭的截止曲线、更低的截止频率和更加混乱的瞬态稳定性。
上图中红线代表被动辐射式音箱，黄线代表倒相式音箱。从图中可以看出被动辐射式音箱有着更加陡峭的截至曲线和更低的截止频率。
上图中红线代表被动辐射式音箱，黄线代表倒相式音箱，深红色代表被动辐射器。可以明显地看出在多数情况下被动辐射式音箱有着低于倒相式音箱的音圈冲程，这也就意味着更低的失真。
上图中红线代表被动辐射式音箱，黄线代表倒相式音箱，使用软件来模拟两种音箱的群延迟特性，可以看到被动盆式音箱相比倒相式音箱有着更加陡峭和混乱的曲线，代表其瞬态的稳定性会差于倒相式音箱。
此外，由于被动盆式音箱几乎可以等于密闭式的倒相式音箱，因此倒相式音箱具备的通风散热的优点它并不具备，所以也很少看见这种形式的音箱出现在专业音箱上。
典型使用过被动辐射式设计的品牌：Marten、Sonus Faber、 Focal
到此为止，3种我们平时最常见的音箱结构就给大家介绍完了。至于不同形式音箱之间摆位的要求以及DIY需要注意的事项呢，也许以后有机会的话再单独写一篇文章给大家吧......
合作投稿微信号：jian
g13911458766(←长按复制)拆个痛快！钻进两款智能音箱内部，我明白了 Sonos 为什么急着 IPO
编者按：Ben Einstein是一名产品设计师，也是硬件爱好者。还是Bolt风投公司的创始人、合伙人。他拆解了Sonos One和Echo Plus智能音箱。让我们看看他有什么发现。
在过去8年里，许多企业卷入战争，原本这些企业不可能成为对手。这是一场血腥的科技战，最终，它成为过去几十年最残酷、代价最昂贵的一场战争。如果成为赢家，就可以拥有最受欢迎的商品，进入无数人的家庭。一切都从音箱开始，而音箱却是100年前发明的。
为什么会发生这样的战争？因为消费行为出现了巨大转变。直到最近，在家庭之中只有很少几个产品和服务能立足，比如电信公司提供月付费服务。
几年前，现代科技公司发现，即使不提供付费服务，也可以轻松说服消费者，深入渗透千家万户。亚马逊、苹果、谷歌开发的语音控制音箱与消费者紧紧联系在一起，因为消费者对科技设备感到困惑，这些设备有太多App、界面、按钮和控制。第一批设备已经在商业上取得巨大成功。
对于消费者来说，这种取舍真的有益吗？现在还不能下结论，但是有一点很清楚：它能帮科技公司赚到更多钱。Sonos虽然是一家创业公司，但它也在推广智能音箱技术，现在公司准备上市了，融资1亿美元。
虽然我们看到过许多分析报告，听到许多市场传闻，记者们还细细审阅了Sonos S-1文件，我却不太一样，如果想了解一家公司的未来，我会钻进它的产品，寻找真相。在显而易见的产品之下隐藏一些东西，它能告诉我们这场争夺消费者的战争会如何继续下去。
两种类型两次拆解
在家庭音控设备市场，玩家可以分成两类。第一种是大型科技企业，它们想从消费者手中获得更多数据，强化核心业务。第二类，这些企业属于更加传统的音频设备制造商，它们想为产品增加智力，满足消费者的期待。如果想深入理解它们，有必要看看它们的产品。我从两大阵营中挑出旗舰产品，进行拆解：一款是亚马逊Echo Plus，还有一款是Sonos One。
从硬件角度看，二者完全不同，但是它们都植入了Alexe服务。两种产品明显瞄准相同的消费者。
拆解：Sonos One
Sonos One是一款旗舰Alexa音箱。Sonos在音箱市场蛮有名，已经创办15年，它想用Sonos One帮助自己再创新高。Sonos One的建议零售价是199美元，比Echo Plus贵了50美元。有些人可能会认为，Sonos One之所以贵，主要是因为安装成本更高的组件，或者音质更好，但我却不是这样认为的：我相信这是一个信号，告诉我们有一家公司在不可能的战争中挣扎。
打开底盖，我们会看到音箱公司的标记：零售序列号，无处不在的编码。黑色白色版本有不同的编号，日期为2017年9月，PC代表聚合物是100%聚碳酸酯，意味着成本更高一些。由此可以看出，Sonos的供应链相当长。
继续深入，处处都能看到传统设计、制造工艺的身影。例如，音箱格栅就是一块平坦铁片，卷成圆形正方体，焊接与缝合都很严密，上面涂了黑漆。虽然组件看起来不错，但是没有什么创新的地方。
将所有音箱组件全都拆开之后，才能看到复杂的内部结构。实际上音箱有两部分，它们粘合在一起，缝合严密。这种设计我们习惯上叫作“block and chisel”，意思就是说最开始是很大的一块，然后切掉塑料，让组件匹配。你没有办法用模具直接造出整个组件。
为什么选择这种工艺？可能是因为这样制造能增强音质，同时又能降低成本，造出高端音箱箱体。聚合物是ABS加10%的玻璃纤维，对于传统消费电子组件来说用得比较少，但它的确可以增强音质。如果使用玻璃纤维，设计工具处理起来成本更高，难度更大，表面工艺也会差一些，但是机械性能更出色。
接下来看看主电路板，我们可以找到更多证据，证明Sonos正在探索新技术。电源组件与通信、MCU、音频输出组件印在同一块电路板上。在我研究过的产品中，大多都是独立的，装在独立电路板上。可能所有Sonos都是这样设计的，因为放在一起可以减少电路板数量。
你可能已经发现，所有通信组件全都放在一块独立PCIE模块上，它是Sonos自己制造的，围绕Atheros AR9580-AR1A设计。将通信组件放在一个独立模块上，这种技术还是蛮常见的，因为大企业想在众多产品中统一音频组件，简化FCC认证流程。从这里也可以看出，Sonos拥有许多的产品。
细看产品中最重的部分：后面板。它是用压铸锌制造的，可以帮助音箱散热。再看看电路板上的主要处理元件（蓝色箭头处）以及匹配的压铸锌组件表面（红色箭头）。从设计可以看出，微处理器会生成大量的热。
我们看到的微处理器有如下几种：
——飞思卡尔NXP SoM SC667517EYM10AE
——Cypress NAND Flash 8Gb S34ML08G101TFI000
——美光DDR3 内存4Gb (2x) MT41K256M16TW-107-P
如果你熟悉消费电子产品，就会知道这些音箱组件相当精密，价格也不低。智能音箱安装这样的组件完全可以理解，因为它需要在设备内处理大量数据，快速处理音频信号。
再看音箱上方，我们能找到麦克风阵列、音频处理电路、所有按钮、UI LED灯。这块电路板看起来像是不同团队（或者个人）设计的，也可能是外包的，因为设计与电源、通信电路板不同。上面有6个微机电麦克风(MEMS microphones)，搭配2个德仪PCM1864 四声道前端ADC。数字音频信号通过排线进入电源和处理器电路板，最终连接到Alexa。
接下来让我们再看看亚马逊的作品。
拆解：亚马逊Echo Plus
亚马逊率先让智能音箱流行起来。当它刚刚进入智能音箱市场，就取得了巨大成功。虽然Echo营收只占亚马逊总营收很小一部分，但是它意味着亚马逊创造了一个新的产品类，打造了全新的业务模式，亚马逊并不想依靠销售消费电子硬件赚钱。
亚马逊音箱的设计与传统音箱不太一样。整个产品看起来像管状塑料三明治，所有组件垂直连接，中间是一根轴，工程师管这种设计叫“堆叠”。设计音箱时，这种方法经常用到。
将堆叠的第一层塑料组件拆掉，就会看到音频、蓝牙主板。主板底部是数字电路，负责生成、处理音频信号，顶部是放大器、电源输入连接器、音频输出连接器、EFR32MG12蓝牙芯片（EFR32MG12P232F1024GM48，据说快2倍）。EFR32MG12有一个组件是专门为Zigbee家庭网络协议准备的，Zigbee协议是未来低能耗、物联网家庭网络标准中最有潜力的协议之一。由此我们可以看出，亚马逊希望Echo能够成为进入家庭的入口，不只是音箱那么简单。
接下来再看堆叠组件的第二层，这里有高频扬声器，播放高音。高频扬声器、中音驱动器向下发音，在消费电子音箱中，这种设计很少见，如果是柱状产品，一般都会这样安排。在音箱底部有反射体，关于这个组件，有几点值得说说：
——本来这个组件很简单，但是Echo Plus却蛮复杂。上面有许多的凹凸物、切口，排成奇怪的几何形状，一般消费电子组件中很少看到。
——外表面没有斜度（意思就是塑料壁没有任何角度）。一般来说，如果是注塑组件，都会有拔模斜度（为了方便出模而在模膛两侧设计的斜度），所以说，反射体实际上由两部分组成，内部/上部是注塑组件，外部表面是用挤压或者机械工艺制造的。这种选择不太常见，它很漂亮，但是成本也会高一些。
——锥形反射体和外表面组件的成本更高，光从外面看会觉得便宜，实际上比预想贵了3-5倍。
将音箱栅格拆开，就会发现里面一个秘密：这是一根挤压塑料管，用静态旋转钻孔工艺制造。我拆了多年的电子设备，还是第一次看到有人用这种工艺生产如此大的组件。计算一下生产时间，我猜亚马逊是用多头钻、旋转轴钻出这些洞孔的。如果用CNC钻出每一个孔，那样太费时了。不难想像，这是一个很贵的组件。
再来看下一个堆叠层，也就是高频扬声器箱体。没有太多可看的东西，只是觉得它很复杂。一位机械工程教授曾经说过这样一句话：“塑料是免费的”。所以说，增加塑料组件几乎不会增加什么成本，只是看起来奇怪。
拆掉这些堆叠层后，我们就能看清亚马逊花了多少心思，远比我们认为的多。老实说，这个主结构件（装有主电路板，还有中频驱动器）太复杂了。看看拔模斜度（蓝色箭头和点状线），我们就会知道这个组件是垂直从注塑模具中抽出的，用这种工艺制造成本高，而且设计时也会受到许多限制。
为什么亚马逊要这样干？超出我的理解。亚马逊将中频驱动器（它比较重）放在高频扬声器之上，这种设计不太常见。一般来说，设计扬声器时会将最重的磁体放在尽可能靠近底部的地方，这样可以让产品更平稳。
主电路板安放在产品中央，用到了联发科组件（第一代Echo用的是德仪组件）。上面还有一些重要芯片：
——联发科MT8163V ，它是主要的微计算机/处理器，和PC上看到的组件差不多。这款处理器频率达到1.5GHz，有4个内核，内置图形显示芯片、DDR3内存，支持Wi-Fi、蓝牙、摄像头功能、GPS、FM收音功能，还有其它一些功能。有趣的是，这套芯片系统与6代亚马逊Fire HD是一样的。
——联发科MT6323LGA 电源管理芯片。
——Cypress/博通CYW43569PKFFBG 5G WiFi蓝牙芯片。
——SK海力士H9TQ64A8GTAC DDR3闪存。
终于到了最后一层了，它位于产品的最上方。上面有音量控制键、两个按钮、麦克风阵列/用户界面PCB。音量控制方法很有创意，按钮环绕连续旋转电位计排列，相当优雅。不复杂，也不贵，但是设计相当出色。
将用户界面组件拆除，就能看到定制音量控制系统由多少组件组成。亚马逊愿意花钱开发有趣、不同的东西。上面有8个定制注塑组件，组成音量旋钮，与Sonos One不同，Sonos产品只有一个组件，安装电容传感器。
再看麦克风PCB，我们会发现上面有7个麦克风，比Sonos One多一个，多出的一个装在电路板正中央，可能是定向用的，上面还有12个LED灯，它会显示Alexa声音的音量和方向。我很喜欢Echo产品的LED灯，但是有一点让我糊涂：为什么LED灯不是均匀排列的？
创新技术巨头VS音箱公司
虽然两款产品的目的几乎是一样的，但是设计意图却有很大不同。拆解之后就会发现，Sonos追求的是智能，它必须这样做，因为要与其它企业竞争。作为一款标价更低的音箱，亚马逊下的成本更大。至少与Sonos One对比更舍得。
为什么？亚马逊既是OEM，又是零售商（销售时不求利润），这是一个原因，还有就是亚马逊有着长远的考虑，它想统治初生的智能音箱市场。如果不深入研究每一个定制组件和购买的组件，要估计BOM成本是一件很难的事，照我的猜测，虽然亚马逊Echo Plus标价低了25%，但是是它的成本却比Sonos One高15-20%。亚马逊有三个不公平的优势：
优势1：零售商与OEM
亚马逊销售Echo主要依靠零售渠道，换言之，它没有必要向其它零售商付费。有哪家企业可以独自销售数以千万计的产品？恐怕只有亚马逊吧。从实际角度看，销售产品时，零售商会拿走35-50%的钱，亚马逊可以用这些钱开发更好的产品。
从另一方面来说，Sonos必须向零售商付费。正是因为这个原因，亚马逊产品的制造成本更高，但是价格却低不少。音箱是大众产品，价格是消费者主要的考量因素，你没有好办法反抗亚马逊战略。
优势2：控制平台
虽然Sonos音箱的Alexa基本上是一样的，但是它由亚马逊控制。真正的IP与价值不在于金属、塑料，在于软件、数据、系统，这些都归亚马逊所有。
我们已经看到这种战略开始凑效，参加2018年CES展会，就会听到所有人都在说Alexa。亚马逊Alexa平台正是这样建立起来的，在亚马逊面前，平台的节点（比如Sonos）总是渺小的。
优势3：差异化
Sonos音箱是Sonos的全部业务，它的收入全部来自实体产品。这样的生意其实很难做，在多个产品循环周期内，只有少数几家公司的营收能够达到较大的规模（营收10亿美元）。亚马逊不一样，为了搞副业，它可以随随便便亏掉几十亿美元，这些钱来自其它业务，比如AWS、零售、Prime。亚马逊的业务模式更加多样化，所以Sonos等企业很难与亚马逊竞争，因为这场游戏不是零和游戏。
看好还是看衰Sonos
你可能已经注意到，我对Sonos的未来并不是特别看好。如果新星Sonos想推出下一代消费级音箱，它们应该好好考虑一个问题：从零开始、以系统化方法打造自己的音频产品，尽可能自己控制平台。可惜，它们销售的产品讲述一个完全不同的故事：为了跟上竞争对手，一家传统音箱制造商添加了一点点技术，而且还是增量式技术。从长远来看，这样的策略是无法制胜的。
编译组出品。编辑：郝鹏程
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