Hi Fi 基礎談 四十一:揚聲器篇‧屏風式揚聲器(續完)
屏風式 Planar 揚聲器,也分電動式及非電動式兩大主流,而以非電動式(Dynamic Loudspeaker)之靜電式為 Hi-Fi 史上屏風式揚聲器之鼻祖。屏風式,又名雙極式(Dipole),前後都有聲出,我們通常當雙極式揚聲器是 360 發聲,其實它的發聲擴散圖形是一個 8 字,屏風邊沿不發音。8 字形擴散屏是兩個 0 的耦合,按設計者的理論及邏輯,兩個 0 的擴散音壓量可能一致,可能前大後細,也可能前細後大。前細後大的邏輯,是應用較多反射音來構成音響台形象,Magnepan 屏風,便是將向前擴散面加以處理,令向後發射的音壓量較大。Infinity 雙極單元側在背面略加吸音,但又特別加裝一隻向後放射的高音單元。Apogee 屏風前後擴散量相等。此外,絕大部分雙極放射的靜電屏(也有單面放射的品種,例如已停產的 Janzen)都是前後同量發射。另外,以前和現在都有將普通圓錐形喇叭裝成屏風式的,例如近來惹起發燒熱潮的加拿大 Mirage。
單看上一段,已可推測雙面揚聲器非常考究擺位,與及跟聽音室音響效果有更大的糾纏關係。因為,雙面揚聲器是借重很多反射波來營造效果的東西,室內的駐波諧振,和房間的形狀,對屏風的影響都比單面揚聲器致命得多。
結構方面,所有電動式屏風都大同小異,把圓錐形振膜演變成一塊很薄很薄的“屏風",(或由一格一格單元組成),振膜的原料是鋁,或其他合金或塑料。音圈的結構不一,Magnepan 屏風是把磁鐵網一前一後將振膜夾在當中,達成推挽式工作。
非電動式揚聲器主流,是靜電式,又稱電容式。振膜被夾在兩面電極之間,形成一塊可變電容屏。電極變動改變電容值,令振膜推動空氣發聲。
所有屏風式揚聲器, 若屬開放障板(open baffle)式,屏前與屏後的聲波便會在屏沿上互相碰撞,引起反相作用氣漩,產生抵消低音效應。屏風面積愈大,滾降頻率愈低。但屏風揚聲器亦可以靠擺位技術來調節平衡度,令可聞的低頻有所增加。以目前科技水平來說,一般巿面上流行的屏風,如 Quad ESL63、Magnepan MG3a 等,其可聽重播頻率在理想環境下可低至 50Hz。舉凡屏風式揚聲器,都有個共同點,就是沒有聲箱(薄箱身,作屏風狀的不算),沒有隨聲箱而來的音染,這特質已具吸引力。推挽式磁場控制的屏風,其反應速度敏捷,音色透明度高。Quad、Magnepan 等的絃樂音色,的確別具一格(有毒)。迷上它的人都說這是最像真的絃樂,無屏風不歡。此外,雙面揚聲器能提供很深很闊的 3D 音場。
屏風的雙面發聲特性,却是愛與恨的交織。它需要環境去配合,需要耐性去調校。屏風與牆的距離,是決定直接 / 反射波混合成份,屏風的 toe-in 角度,影響音場闊度,屏風的垂直角(斜後或仆前)影響音場高度。上述擺位招數,雖然一樣改變有箱(單面發聲)喇叭演出,但遠不及對屏風之干擾性。屏風的 toe-in 角度和垂直角之改變,可以因環境不同而產生相反效果。自由獨立(free standing)離邊牆背牆都相當遠的大廳,便分分鐘和體積較細,屏風與牆角頗貼近的中廳有完全相反效果。
屏風的優點,故此,對某些發燒友來說,也是屏風的弱點。有些人提起屏風就耍手擰頭,因屏風靠撞聲建築音場,亦即靠撞。反對派說,屏風也會因撞聲而引起音染。單面揚聲器的聲波擴散,中、高頻都向前,較易控制。雙面揚聲器所提供的人聲和獨奏樂器,通常尺碼較大,這是無可置疑的事實。
雙面揚聲器比較上輸了超低頻,配 Subwoofer 是一項對音樂平衡度及 Hi-Fi 常識的最嚴格考驗。
零質重揚聲器
理想的揚聲器,其振動體質重是等於零。只有零質重發聲體才有條件 100% 即時響應訊號的變化。零質重的物質是空氣。
50 年代,已經開始有電聲專家著手研究以空氣為振盪體的零質重揚聲器。
一對電極在近距離跳火發出避啪聲,是零質重空氣揚聲器的發聲原理。只要兩電極有足夠的電壓,它們在放電時,就能發出巨大的聲浪;行雷閃電就是這樣。
最實際的零質重揚聲器,是把空氣控制在兩個電極之間,產生電離作用(Ionization),同時令空氣振動發聲。
電離作用的副產品,一是離子(Ion),二是臭氧,三是極光(Plasma 即等離子區所發出的光采)。
最早出現的離子化高音單元(Ionized tweeter),60 年代由別超代理過。這東西不錯可發聲,但失真大,易壞,是高科技玩具。70 年代,歐洲 Magnat 推出原理相同但有顆頭像煤氣燈的離子化高音單元,外型嬌美,音色相當透明。同時,美國有轟動一時之 Plasmatronic 高、中音襯電動式低音的體系。上述三款零質重揚聲器,筆者全部領教過。最「渣」的是首款 Ionized tweeter,最貴是 Plasmatronic。
三款零質重揚聲器的共同點,是在操作時都產生臭氧,份量足以對人體有害,在美國被全面禁售。
未來揚聲器
現代高科技,已進步到九分。在室內重播 Hi-Fi,若聽室樂,聽者會產生如置身演奏現場的貼身享受。但,無論你的 Fi 怎樣 Hi,放唱馬勒交響曲時仍然小兒科得很。正因為這樣,好多專家就基本上否定了 Hi-Fi 和現場的關係。他們認為聽 Hi-Fi 最緊要好玩,像真與否絕不重要。
另方面,電聲界也在積極檢討 Hi-Fi 與現場的差別在哪裏。新一派的音響重播學問,着重聽覺心理。其實,Psychoacoustics 這門學問不是新課程。只不過從前的人連 acoustics 都不懂不理,Psycho 更屬多餘。
展望將來,揚聲器設計要兼顧聽覺心理學。目前,Polk、Bose 等的創試僅屬起步矣。
又或將來的擴音設計把一組綫與內耳及腦部神經中樞耦合,音響訊號直接輸入人體,在真空裏也聽到 Hi-Fi。
(原文刊於 1989 年 9 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)