雷明專欄：揚聲器睇真 D（10）
重播靚低音之基本
擴音機與揚聲器之匹配，當然影響低音。此事發生於任何類型揚聲器身上，不僅於反射式聲箱。擴音機出力愈大，它也就令揚聲器「谷」得出更多低音。或者，擴音機的阻尼系數（Damping）愈大，它也就令揚聲器的低頻效果演出更好。但這些講法並不全對。
發燒友認為採用大功率，高阻尼擴音機是利多於弊。事實上，就算承受力低的揚聲器都能夠用大功率高阻尼擴音機推策而提供較佳低頻質素。但使用時要注意音量控制，若懂得適當調節，揚聲器是不易因過荷而燒燬的。燒音圈的禍首，是互調失真，入力過大只屬其次。而大功率高阻尼功放的平均失真率，必遠低於小功率低阻尼功放，所以對揚聲器反為較「仁慈」。
性能欠佳及保養失宜的真空管（膽）機，若然具有超高頻鈴振和大量互調失真者，甚易燒單元。半導體機如有直流電壓輸出，亦會燒單元，但近來這毛病已甚少發生。
一般認為，單元的磁通量密度（Flux Density）愈大，則低頻響應愈勁。非也，理論上，磁通量密度的改變勢必影響聲箱的 Q 值。同一聲箱，假如換上磁通量密度更強的單元，聲箱 Q 值便降低。反之，若換上磁通量較弱的單元，聲箱 Q 值便增高。設以 Q = 0.7 的標準密封式聲箱舉例，換上磁通量強一倍的單元，Q 降至 0.18，聲箱呈過阻尼（Overdamped）狀態，低頻出現 -6dB 衰減。換上磁通量弱一半的單元，聲箱變成 Q=3 的欠阻尼狀態，中頻部分響應有 -6dB 衰退，但低頻近諧振區卻產生一個不受控制的 +6dB 波峰。這磁通量密度弱一半的細磁鐵單元遂相對地提供了 +12dB 的低頻響度。無疑聽得出是箱聲，但卻是「廉價低音」的來源。
基於同樣理由，阻尼系數低的膽機實不適於驅策 Q = 0.7 或以下的高阻尼聲箱。膽機推氣墊聲箱欠低頻，非因膽機欠低頻，是阻尼匹配不妥而已。最高質膽機如單端純 A 級 3 極管擴音機，功率輸出低於 20W。憑它巨如枕頭的銀線輸出變壓器，有本事重播超過 100dB 聲壓的深潛 20Hz。這裡，揚聲器的匹配舉足輕重。
反射式聲箱的優點，正隨著科技之進步而發揚光大，它的缺點亦日漸被克服。總的來說，反射式聲箱的最低頻部分演出效果，無疑仍略輸給密封式。主要問題，是氣管出口聲波的瞬態響應和相位失真略遜，很多人認為這些音染頗難接受。歷來，人們想出了很多改善反射式聲箱的有效辦法，其中最成功的要算是 B&W 的 Matrix 聲箱和頗流行的被動式擴散器（Passive Radiator）。
聲箱與低音的關係
B&W 經多年研究，在 1987 年發明了 Matrix（矩陣）式調諧管聲箱。簡單講句，它的內部結構是將聲箱分成無數小格。Matrix 方式不僅杜絕了（幾乎！）箱殼的抖動，還緊密控制了諧振波峰。缺點是效率降低和製作成本增高，但總的來說 Matrix 反射聲箱無論在商業上及科技上都具有一定成就。B&W Matrix 系和 B&W 其他把高音單元分體安裝的聲箱，為高頻擴散聲波提供更多空間，避免箱邊反射的繞射（Deflection）情況，音場容易做到較寬闊。其實，把中、高音用細箱安裝的方法源自 KEF，音場拓寬效果如立竿見影。
被動式擴散器（Passive Radiator 簡稱 PR）是反射式聲箱的變體。PR 通常是 1 個和低音單元一模一樣，但沒有磁鐵沒有音圈，只有聲盆和懸邊的「假」低音。以 PR 來取代調諧管（Vent 或 Duct），PR 聲盆的震動與驅動體單元成反相，但失真率則低於調諧管。有人認為，數碼錄音既能輕易地提供 100 ~ 105dB 響度的超低頻，經由調諧管進出的空氣（例如 50mm Vent）便產生可聞的風吼聲。改用口徑較大的氣管可降低吼聲，採用 PR 則可消滅吼聲。但 PR 的延遲效應對驅動單元構成聲阻（Acoustical resistance），聲箱內部體積遂變為非線性，效果接近密封式聲箱。
一般被動式擴散器標榜「雙倍擴散面積」優點，使發燒友相信 1 個 10＂單元加 1 個 10＂PR 便相應有 2 × 10＂的震膜面積，是百份百錯的引導。此外，PR 式聲箱效率也低於反射式。高聲壓傳送所引入的熱損耗（Thermal loss）問題，數碼時代更不容忽視。從前，熱損耗現象見於高音單元，在重播高頻至某「飽和」響度時，由於音圈發熱損耗能量，單元聲壓不再提高。直至有人發明把液體磁灌入音圈的辦法（相當於水冷式音圈），才大大地改善高頻「熱損耗」毛病。低音單元在重播 100dB 以上聲壓時，熱損耗不能避免。明顯地，密封式聲箱產生的熱損耗肯定遠超透氣的（風冷）反射式。實驗証明，某些高質反射箱入力 100W，輸出 116dB 時，其熱耗損高達驚人的 4dB！但也有低至 1dB 耗損的優異製品。
綜合一切密封式、號角式、反射式聲箱的特性，可知世界上仍未有一款功能重播 100dB 以上低頻而不受制於熱耗損，相位互調，諧振……等毛病的單元。但解決的辦法卻十分簡單而有效。就是，每聲道使用 4 只（或以上）低音單元，並聯起來。
這方式，正是巿面上一般極品級超低音柱，例如 IRS，Genesis 和 Martin-Logan 等，均同出一轍。個人認為，超低音重播體系，無論反射式或密封式承載，都必先符合音響物理之基本條件才行。有關低頻怎樣形成，怎樣得以被聽聞的原理，本來只屬初級常識，奈何發燒友一概不管，更胡亂堆砌一些自以為是的東西來扮代表，令有識之士啼笑皆非。
有空氣才有 Hi Fi
Hi Fi 一物，是讓人們安坐家中欣賞從揚聲器播出來充實於空間裡的聲響，包括音樂和世上一切自然界及人造聲響。而音波之得以形成及擴散，則要靠空氣。雖然音波可以藉固體和液體傳播，但人類聽 Hi Fi 仍較喜歡選擇在空氣中的環境多過在水中或固體中，故此大氣層是傳播 Hi Fi 的最佳媒體。況且，音波在真空中是無法產生的。在科學家們未做到用電線插入人類神經系統傳遞不經空氣的聲響之前，Hi Fi 發燒友玩揚聲器仍須按音響基本法辦事。
在「雷明專欄」裡，音響基本法已被雷明講到「譖」！可惜發燒友們很多仍不計較播低音和聽低音的起碼條件。最近跟幾位電子專家討論音響物理學，他們都不同意聲波是只有正（Positive）而沒有負（Negative）的講法。
要知道，地球大氣層永遠是處於「絕對正」狀態（Absolute State of Positive），大氣分子稀薄至 0 狀態，便是真空，是「絕對零」，物理學上不會可能有「負」氣壓狀態。因此，若以「絕對零」線作為聲波的絕對功率參考（X 軸）線，即 Absolute Power Reference X Axis 的話，任何聲波的坐標曲線必定高高地劃定於 0 氣壓 X 軸之上。換言之，聲波的上下半波和它們的相位關係，和差關係（Sum and Difference），以及一切物理效應，絕對絕對都在有氣壓的，絕對功率參考線以上的坐標位置進行。電子學家說，這有什麼稀奇，只要將功率參考線提升至半波的起點看，不就有 Positive 和 Negative 之分啦。又說，若全部「正」那來反相？
有所不知了，0 氣壓的 X 軸是絕對的，不能移動的X軸，不是什麼參考軸。無論把參考軸移到氣壓區的哪一點作為 0 位，也改變不了聲波是在「絕對正」狀態的大氣內產生的事實。
以上一節，說明了聲波和電波的基本性格頗不相同。我們在處理聲波的時候，若下意識地將它當作電波一樣，最終是咎由自取。
在 20Hz 至 20KHz 之間聲頻範圍內的電波，每個全波的長度講出來肯定嚇親人，但卻有條數計得出：
電波（包括無線電波和電磁波等）在真空中運行的速度，與光波相同，為每秒鐘 186,000 英里。一個 20Hz 的電波全波長度便是 9,300 英里。奇妙的是，這 20Hz 電波可輕易通過一條 10 呎長的電線由擴音機傳送至揚聲器。但揚聲器要在空氣中製造出完整的可聞的 20Hz 聲波，就困難重重。
物理學上，可聞的低頻具有幾種不同的活動形態。它或是大量空氣作短距離移動，例如大鼓，或較小量空氣作較長距離移動，例如低音號角。而管風琴和低音大提琴群奏的音響，就是有大量空氣長距離移動的形態。至於自然界的低頻，由於牽連巨大殘響迴聲成分，運行形態都屬於大量空氣長距離移動一類。
原文刊於 1999 年 2 月《Hi Fi Review》 作者：雷明 先生
