Hi Fi 基礎談 四十:揚聲器篇‧電動式揚聲器(六)

(相片來源:wikimedia.org)

電動揚聲器的概要,已講得差不多。一早就提到,凡有音圈、聲盆的揚聲器,都是動圈式(Moving coil)揚聲器,也是電動式(Dynamic)。但兩個字的含義相差都幾遠,本來動圈式的統稱比較貼切這一類製作,但到頭來電動式的名稱却更流行。其實,非動圈式揚聲器都是必須有電到才有聲,嚴格說,一切音響器材都是電動式。

本期內容,希望把前幾期所講的東西加以補充及總結。

Horn 咀影響音色

談半球形單元(Dome units)之時,講及號角(Horn)單元,沒有解釋那隻我們叫 Horn 頭的壓縮驅策器(Compression driver),現在補充一下。Horn 頭由一個重型磁鐵,一個音圈,一塊振膜組成。通常,振膜的形狀也是帶半球形的東西。這麼說來,Horn 頭其實也是一隻半球形高音單元,就算不配上 Horn 咀也能發聲。Horn 頭本身的聲波擴散度不高,要配上 Horn 咀,咀的效用都是引導聲波作有規律的擴散。Horn 頭是隻驅策器,壓縮的作用在 Horn 咀的末端。由 Horn 頭發聲出來的音波,在通過 Horn 頭末端的狹窄管道時先被壓縮,然後沿開口以最有效的曲線向前擴散。高音 Horn 具有十分高的效率,缺點是聲波沿着號角曲壁放射出外時產生彈跳(bouncing)效應,誘發一種獨特的線性失真,音色就如我們用雙手掬成筒狀套在咀邊講話。此外,金屬製的 Horn 咀也產生金屬聲諧振,和聲波在被壓縮的過程中會產生相位失真。

Hor n是最古老的揚聲器,留聲機時代的非電動式揚聲器系統,也要靠它。Horn 的高效率(等於低互調失真)特性,對電聲專家永遠存在誘惑。數十年來,Horn 驅策單元及 Horn 咀的設計不斷在研究中。用木造的 Horn 咀可以消滅金屬聲,各式整理相位的物理裝置可以調理相位,最先進的 Horn 中高音,據講可以消滅大部份 Horn 的短處而保留它的長處。

利用 Horn 負載原理炮製的牆角 Horn 或摺叠 Horn,前兩期已約略介紹過,要補充的,是這類低頻輔助聲箱的發音原理,是把低頻之形成過程在聲箱內部進行。牆角 Hor n的結構,是將牆角作 為Horn load 的開口,摺叠 Horn 若非為牆角設計,則要把一個完整的 loading 長度「摺叠」起來,裝進聲箱裏。將低頻之形成過程塞進摺叠號角裏進行,即是話號角的開口就有可聞的低音,毋需在 Horn 的外界佔用空間。換言之,你想在一個細小狹窄空間裏聽到極低頻的話就要用 Horn load 出低頻。將 14 呎長的 Horn 管摺叠成一個實用體積,理論上坐在 Horn 口就可聽聞 40Hz 低頻。本來,這是解決斗室低頻的最佳方式。但,音響物理學決非這般一廂情願。我們不妨想像一下,在一間丁方 100 呎的房間裏擺一對 Horn 口就有 40Hz 聽得到的巨無霸會是怎樣。小房間裏的駐波、諧振波肯定亂過亂世佳人,Horn 口的聲波跟聲盆前端的聲波之相位差誤,也產生慢半拍的感覺。日本都巿發燒族的聽音室,好多細過 100 呎,擺對大 Horn,連轉身空間都騰不出來。日本著名的音響專家高島誠形容這一族為:Head in the Horn!

斗室聽最低頻

附帶一提,要在斗室裏聽到真正的最低頻,絕對可以,而且保證相位狀態完整:是聽耳筒。耳筒也分非動圈及動圈結構,今日最頂級耳筒,有重播清晰 40Hz 能力。記得,在基礎談一早講到低頻要有足夠空間形成半波才有可聞度時,有位讀者寫信媽叉我說:耳筒點解又聽到低音?

耳膜在響應耳筒的低頻時,基本上的物理作用是直接交連。耳筒振膜每秒振 40 次,耳膜也在交連情狀之下被振 40 次。我不知,但有理由相信,耳膜穿了的人雖非聾子,但他們戴上耳筒聽音樂時可能有麻煩。

還有一種採用永電體(Piezo-electric)原理的高音單元,通常也靠配上 Horn 咀發聲。永電體發音單元在接上音頻訊號時,會按頻率作出振盪發聲,響應範圍高達 40 至 50KHz。這高音單元不屬動圈式,它的優點是本身具有極高之阻抗,使用辦法簡單,它可以不經分音器,隨意駁在全音域喇叭之外(例如與任何揚聲器並聯接)而不虞燒燬(因為高阻抗特性令它具有自然的中頻滾降特性)。同時,永電體單元可與任何阻值並聯接而當為該阻值之元件使用。換言之,並聯 8Ω 電阻,它就是隻 8Ω 單元。

不知道這兩年永電體發展到甚麼程度,個人認為這是價廉物美的東西,但無 Hi End 條件。 (原文刊於 1989 年 8 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)