雷明專欄:揚聲器睇真 D(8)

數碼時代需要 Horn

電聲科技進入數碼時代之後,人們需求的揚聲器效率大為增高,至目前為止,所有電動式(動圈式)揚聲器若要臻達大動態便必先具高效率,故此 Horn 承載的重要性愈來愈受高檔發燒友垂注。立體聲初期發燒友趨向於小體積聲箱,以補償雙聲道揚聲器一賣開二所佔的雙倍空間。60 年代,氣墊式密實箱成為一面倒大熱門。半導體技術引進大功率擴音器,更與低效率氣墊箱湊成天仙配,一時間,發燒友再無懼於氣墊箱的低效率,因為有合乎經濟效益的龐大功率擴音器來推動足夠音量。這理論在 90 年代實已過時;擴音器功率仍是大好過細,但揚聲器效率亦然。90 年代的高檔電動式揚聲器,已不再考慮體積的問題。由兩對 JBL K2 組成的環繞聲系統,其地動山搖之聲壓,是必引人入勝。

技術上,要做出一個闊頻帶全音域(例如 20Hz~20KHz)的 Horn 承載是沒有可能的事,一台全音域的全號角聲箱就會是一頭長著大中細三隻 Horn 的怪獸。這樣,中 / 高音分音器設計便需要極之深奧的學問。驅策器(Driver)若跟號角直接耦合,號角會產生高頻截止作用,截止頻率之波長相等於號角起端口徑。解消這物理現象的辦法,一般是在號角起端喉部加插「承載柱塞」(Loading plug),或稱「相位柱塞」(Phase plug),這東西的名堂及設計很多,都影響 Horn 咀高頻截切特性。把驅策器震膜直徑縮細無疑同時推高截止頻率,但亦推高了單元的低頻響應起點和降低了單元的功率承受量。

二路「半號角」聲箱,像 JBL K2 之類,中高音部份用號角承載,分音器設計比三路容易搞,但高頻截止點的安排也帶來麻煩,像 K2/S9500,為了大功率承受量而使用 4 吋震膜壓力驅動器 475Nd(鈦質震膜,釹稀有金屬磁鐵,價值連城),其高頻截止點就有人認為應該推高一些。後來,K2/S5500 改用 2 吋直徑的 275Nd 鈦膜釹磁驅動器,承受功率比 S9500 大為降低,但高頻響應卻顯著攀升。

為 JBL 度身造的鋁帶高音

有發燒友認為 K2 意猶未盡的,日本一個叫 GEM 的牌子,推出了一款扁帶震膜超高音號角,型號 TS208,相信是全世界唯一能配襯 K2 的 Horn 超高。TS208 每件淨重 10Kg,零售價為日元(每對)¥1,200,000,折合港銀七萬餘(98 年 11 月)。TS208 在日本名堂極響,Stereo Sound 1992 和 1993 兩屆最佳器材(COTY)榜上都有它的份兒。94 年,傅信幸氏和 GEM 老板攜 TS208 一對訪港,由何森安排,分別在別超,金絃等試音室示範,贏得一致讚美而沒有訂單。這對 TS208 後來寄存在雷明 Hi Fi 房裡,與 K2/S5500 共渡九十日好時光。TS208 最大聲壓逾 101dB(7KHz 以上),入力 300W,音色完全吻合 JBL 275Nd,不愧為 Horn 超高之極品。可惜售價太昂貴,否則買 5 件玩 Surround 亦不錯也。

半號角聲箱那非號角承載的另一半,其換能效率固然遠遠低於號角承載,所以在匹配時要講點心思。除單元匹配外,分音器調制科技十分重要。中低音用摺疊號角時,其半球形中高音便必須是效率高逾 100dB 的極品。K2/S9500 配一對 14 吋巨無霸 1400Nd 紙盆低音單元,K2/S5500 配一對 12″ LE125S 等,都是特別為該中高音號角而泡製的。

日本 GEM TS-208 鋁帶超高音單元

影院專用號角

影院用的號角揚聲器,用號角承載中高音,屬半號角式,以前,單聲道電影時代的影院,可以只用 1 台 2 路號角,中高音號角的低頻截止週率低至 400Hz,扇形號角幅口至為巨大,提供強達 125dB/m 聲壓,擴散度至 15KHz 須維持 60 °。中低音通常孭 1 對 15 吋或 18 吋大磁鐵低音反射,聲壓仍然不夠,用 bi-amp 和 EQ 補足,勉強超過 100dB。單聲道電影的光錄音頻應,約限於 100Hz~11KHz,是輕而易舉的規格。中高音單元只要在人聲部份能做到 125dB/m,便過了關。事實上,電影聲帶經常在 1K 至 3KHz 範圍內增強 3~5dB,令觀眾容易聽到對白,號角揚聲器進一步又在同一音域內加料,人聲更形突出。所以,在家中裝置影院用號角放電影,其音響質素勢必刺耳非凡。

須記得,身歷聲(或立體聲)擴音,是首先在電影院裡出現的。多聲道立體聲加上弧形濶銀幕,大受群眾歡迎,迫令全世界電影院徹底改良音響設備。藏於銀幕後面的前聲道音箱,多至 3 個,採用高檔號角體系,臻達高聲壓,低失真境界。配合的旁置及後置聲道,則大多採用反射式聲箱。

反射式聲箱

自錄音技術進入數碼時代後,人們需要效率更高的揚聲器,反射式承載聲箱便一天比一天更受歡迎。反射式承載把單元背面發出的聲波通過一條管道擴散至箱外,音量自然比只用單元前面聲波的密封式為大。此外,空氣在管道裡產生諧振,諧振週率的音量又再增強。反射式又稱調諧式,聲箱的諧振週率能夠控制得頗為準確。只要知道發音單元的音圈諧振點,聲盆直徑等資料,任何人都可根據 Thiele & Small 制定的公式設計出一個體積適合的聲箱,配上容積適當的調諧管(管的形狀可圓可方),取得準確的調諧週率和計算中的音響效果。經驗豐富的音響工程師,善於運用調諧式設計,可以更徹底地發揮單元的演出。反射式聲箱設計,變化多端,是一門頗深的學問,因此說得上是易學難精。利用諧振管諧振來補償單元的非線性頻應,可臻達很優異的效果。

比方,1 只 12 吋單元的低週諧振在 40Hz 呈現 5dB 波峰的話,設計師可以用一條 60Hz 提升 3dB 的諧振管去平衡它,使到 100Hz 打下的頻應曲線補償為一條較平滑的,緩慢上升的曲線。

有些結構精密的調諧聲箱,把箱子分成多個諧振室,每個室各有獨立的調諧管去控制。總而言之,先進的反射式聲箱,功能充份利用調諧管特性去匹配揚聲器的音圈諧振,聲盆特性和聲箱的 Q 值等準則,而臻達較佳演出。

原文刊於 1998 年 12 月《Hi Fi Review》
作者:雷明 先生