|
原创 赖英智 新音响New Audiophile  市面上大家所看到的音箱，绝大多数都是多路分频设计，也就是透过好几个喇叭单元，分工合作发出不同频段的声音。书架式音箱多是两分频设计，落地式大音箱则是三分频为大宗，甚至有些还加上超高音、超低音成为四或五分频的设计。相对而言，只用一只单元所制作的全频单元音箱就比较小众。  我们知道音箱是整套音响发声的最后一道关卡，透过电能与动能的转换，将音乐讯号变为人耳可以听见的声波。理论上，健康年轻人可听闻频率从20Hz-20kHz（随年岁的增长范围递减，尤其在高频部分），因此一对理想的音箱应该能完整且平直地回放此频率范围内的声音讯号。虽然音箱的形式非常多样，然而以目前技术而言，很难以“单一发声体”完整涵盖20Hz-20kHz的发声范围，这就是大多数音箱产品采多路分频的原因，将20Hz-20kHz切割为几段，分别由不同单元负责发声。  多路分频音箱并没有错，只要负责不同频段单元的声音能完美结合在一起就行！问题是，实际上不同单元的发声要融为一体，难度可真不一般。不同品牌单元的结构、材料、效率、音色、速度都有差异，要让它们平顺衔接已经不简单了，更别提发声相位的一致性。部分音箱厂家使用特别订制的单元，再加上精心计算的分频器与箱体设计配合，能解决一部分问题，但往往要付出高昂的代价。 即使千辛万苦将失真渲染与相位偏差降至最低，分频网络导致的效率降低也无法避免。如果只用单一个发声体，不需要分频器，自然就摒除了分频点衔接、元器件音染与效率降低的疑虑，不但可以得到更的灵敏度与更丰富的细节，更有全频段相位一致的好处。  以全频单元制作的音箱，比普通多路分频音箱有更明确的音场、更精准的定位、更容易摆位。当然全频单元也有局限，除了无法完全涵盖20Hz-20kHz的带宽，承受功率与最大音压受限，还需要借助箱体结构来补充低频与提升能量。另一方面，由于没有分频器，全频音箱能很灵敏地反应功放所传送过来的所有讯号，别说哼声噪音了，连更换讯号线、电源线或零件的变化都能很清楚地显现出来，简直就如同照妖镜一般。正因为如此，全频音箱对前端器材“质”的要求非常高，除非是全频单元本身有问题，否则播出来的音乐不好听，往往是前端器材的错。  全频单元的由来已久。早在1877年，德国西门子公司的Erenst Verner就根据佛莱明左手定律，获得动圈式喇叭的专利。1898年，英国Oliver Lodge爵士进一步依照电话传声筒的原理发明了锥盆单元，与我们所熟悉的现代喇叭十分类似，Lodge爵士称为“咆哮的电话”。不过这个发明却无法运用，因为直到1906年Lee De Forest才发明了三极电子管，而制成可用的功放又是好几年以后的事，所以锥盆喇叭单元要到1930年代才逐渐普及起来。另一个原因是1921年以电气方式录制的新唱片问世了，它比传统机械式刻制的唱片有更好的动态范围（最大到30dB），人们不得不设法改良喇叭特性以为配合。  1923年，贝尔实验室决定要发展更好的音乐再生系统，包括新式的唱机与喇叭，立体声录音与MC唱头、立体声刻片方式等，就在这波行动中被发明出来。研发喇叭单元的重责大任，落在CW Rice与EW Kellogg两位工程师身上。他们所使用的设备都是当时人前所未见的，包括一台200瓦的电子管功放、许多贝尔实验室自己完成的录音，以及历年来贝尔实验室发展出来的各种喇叭，像是Lodge的锥盆单元雏形、用振膜瓣控制压缩气流的压缩空气喇叭、电晕放电式喇叭（今天叫等离子驱动器），以及静电喇叭。 没多久Rice与Kellogg从众多样式中挑选出两种设计:锥盆式与静电式，这一个决定使喇叭单元发展方向从此一分为二。动圈式单元是从舌簧单元的基础演变而来，问世之初由于永久磁铁强度难以配合，所以多采用励磁式(电磁铁)设计。  1930年代经济大萧条期间，爱迪生留声机公司倒闭了，其它人也好不到哪去，需要功放驱动的电气音箱因此推广不顺，老式Victorla机械留声机直到二次世界大战前都还很流行。二次战后经济起飞，各种新型音响配件成为抢手货，锥盆式喇叭单元再度受到严重考验。这段时间由于合金磁铁开发成功，动圈式单元由励磁全部改成永久磁铁，取得极大进步。为配合LP的问世及Hi-Fi系统的进展，锥盆喇叭努力在振膜材料上寻求改革，例如以较厚重材料制造低音单元，轻而硬的材料当高音；或者把不同大小的喇叭组装成同轴单元；也有在高音前面加号筒变成压缩式号角高音。  大西洋彼岸的英国，走出另一条道路。1926年在贝尔实验室工作的Paul Voigt研发出英国第一套电气录音设备，后来他自己创业，1934年推出Domestic Corner Horn负载号角音箱。大约同时期Gilbert Briggs于1932年创立了乐富豪(Wharfedale)，他的第一个产品是励磁单元，很长一段时间Wharfedale都是欧洲最大的喇叭生产商。Tannoy在1947年发表了同轴单元(Dual Concentric)，他们将一个号角高音放在低音单元的正中间，使用同一个金属框架与磁铁总成，此一设计解决了传统喇叭高低音单元发声点不同而产生的相位差，摸拟出接近自然乐器发声方式的点音源型态。 后来Voigt遇到了Lowther公司的O.P. Lowther，两人第一个合作项目是Lowther-Voigt收音机，像家具橱柜的器材中包含了无线电调谐器、功放和扬声器，针对奢侈品市场和最挑剔的音响发烧友定制。著名的Lowther全频单元，则迟至1951年才正式推出，距离取得专利已经很长时间。早期Lowther单元拥有超高灵敏度、带有大磁铁的纸质振膜、具有超高强度的双线绕音圈、狭窄的磁隙和励磁结构。  从结构来说，全频单元有单纸盆、双纸盆、ICT耦合的同轴结构等，另外衍生的多音圈同轴单元，严格来讲已不属于全频音箱，因它们实际上是由独立的高低音单元组合在一起(KEF与Tannoy都是)，仍需要分频器才能正常工作。不管哪一种结构，全频单元制作难度都很大，要播放20-20kHz的信号，低频部分就必须有一定的质量与面积来推动空气；而高频又要求振盆的强度够硬够轻，才能快速振幅还原成较高频率。显然这两者之间是矛盾的，因此很多全频音箱往往掐头去尾，极难实现真正的全频段播放。全频单元主要矛盾之处包括:  ●振膜重量 喇叭单元要降低共振频率获得更好的低频延伸，最简单的方法是增加振膜重量，但这会影响高频延伸和发声效率。以Lowther为代表的全频单元巧妙利用了“机械性”分频，双纸盆外圈部分面积大，重量足够表现低音；内圈部分相对轻得多，更适合表现高音。随着频率的不同，双纸盆实际有效的运动质量不同，如此高音到低音都可以一起发声。困难在于音乐包含的频率很广，且时时刻刻在变，如何精确控制“盆分裂”，让不该动的地方别动避免增加音染，尽量降低失真，这就是大学问了。  ●驱动力 要让高频延伸必须有很强的驱动力让振膜加速，而驱动力的来源有二：音圈及磁路系统。把音圈匝数绕多些，和磁铁相互作用就能产生较大驱动力，但匝数意味着电感量提高和重量增加，都不利于高频延伸。如果从磁路着手增加磁束密度，会有很强阻尼使得自由共振频率不易降低，但为了良好高频延伸所需的加速度，磁路强度还是要强一些，所以全频单元多用Alnico磁铁或如钕磁。至于阻尼过度的问题，只好由放松机械性阻尼来做补偿。 ●系统整合问题 这里的系统整合有二方面：一是音域平衡的微调，二是装箱调谐的设计，而这二者又常相互牵动。理论上，一个理想的全频单元应该是装箱或固定在适当的障板上，就可以没有任何阻隔的发出天籁。但因为前述进退两难的窘境，无论设计者或发烧友，都必须妥协。因为喇叭是机械性动作的组件，动起来后各部分的能量传递、释放和储存非常复杂，能量堆积处形成共振峰；相互抵消处形成凹陷，所以高低起伏的频率响应不足为奇。强烈的音染不但扭曲了音域平衡，共振峰处的能量往往久久不散，残余共振会掩盖临近频段的分析力和微动态表现。另外，单元的阻尼也会影响整体听感，中低音阻尼过度听起来紧瘦结实稍偏明亮；中低音阻尼不足听感上就较为肥胖宽松而暗哑。 以8英寸全频单元著称的Lowther，是双纸盆机械分频设计的祖师爷，白色轻量纸盆加上双绕线音圈与独特悬边，某些高级型号还有香菇型的中心相位锥，识别度很高。拿Lowther全频单元举例，其原理是中低频时整个音盆（或说二个音盆）会一起动，渐往高频时，外音盆开始发生盆分裂，而内音盆继续挺进。由于在结构上机械分频了两次，高频直接从内部音圈边缘发出，低频交给8英寸的外锥盆负责，配合中心相位锥避免高频声波不会互相抵消，使高频能量得以有效的幅射出来，同时也可改善扩散性。不同形状的相位锥更进一步与内音盆内侧形成狭缝负载，使高频段效率更高，以利与前方负载式号角箱体搭配使用。 简单说，全频单元可以做到全频发声，但不见得一定很平直。常见的情况包括中音部分有宽而缓的凸出，听感上有某种音染；另外高端有缓和的滚降，听感上亮度不足(早期12英寸、15英寸全频单元多有这样的问题)；还有过度阻尼造成的低端滚降，听感上又瘦又紧低音缺少量感。如果全频单元有较强的阻尼，虽然中高音细节清晰了，低音却短促紧绷，必须透过适当的装箱调谐或用号角负载来提升低音部分效率，整体响应便很理想。若制作得当，这样的组合能提供很好的全频发声表现。全频单元多半不用密闭音箱，而用开口调谐（倒相式)或号角负载。 我们希望全频单元低频段发声时振幅愈小愈好，减少互调失真和都卜勒失真，而开口调谐与号角负载设计可在系统共振频率附近（一般是30-50Hz）大幅减少音盆的冲程幅度。号角结构虽然复杂但效果更好，号角的形状造成喉部(窄的部分)声阻大于开口(宽的部分)，位在喉部附近的单元振膜和空气分子间有很大的压力，也之间的能量可以的耦合得很好，因此发声效率很高。使用背载折迭号角的型式，在适当的制作下，中低音到低音部分的效率会有效的提升，刚好和阻尼过度的单元有极佳配合。如此便一举三得：失真降低、承受功率较高、发声效率也高。 对纯粹主义者来说，优异的全频单元装在箱子里一定会被箱体共振染色，所以不用箱子，直接装在开放式障板上更好。某些大口径全频单元可以如此使用，获得最纯净的声音，如WE/Altec 755C。据称它的中音瞬时快若闪电，比之静电音箱毫不逊色，但有更佳的动态表现。障板的缺点自然是太占地方，因为低音延伸取决于障板面积，直接在墙上挖二个洞来装最好。再者障板设计会降低效率和承受功率，而且双面发声会让空间因素更形复杂难解。 全频单元的遗憾，售价绝对是最大槽点，不论哪一个品牌的产品价格都不低，德国Voxativ最便宜的AF–1n全频单元售价二千多欧元，励磁版本的AC-X2要价1.7万欧元，最贵的AC-XHB一对将近7万欧元，让人倒吸一口气!这也是全频单元始终为少数族群的原因之一，喜欢的人终身拒绝其他任何音箱，认为它具有绝佳的临场感，惊人的细节和即动即停的瞬态表现； 不喜欢的人则认为全频音箱连HI-FI边都沾不上，在测量上多数有中高音略为凸起的倾向，高频的离轴响应不好，聆听区域小。实际上全频单元搭配背载式号角箱体或迷宫式箱体，哪怕纸盆最大线性位移只有1-2mm左右，依然能得到足够低频量感与25Hz左右的低频延伸，同时又伴有如丝般光滑透明、开放且充满细节的中高频，资深发烧友很难抵挡这种诱惑。 我的看法是全频音箱在适当音量下，的确能带来绝佳的音乐性满足感，有全频段相位一致的优势，也没有讨厌的分频器来啃蚀宝贵的音乐讯号，精妙的微动态和音乐表情，更精湛的音场表现和结像力，这些都是多路分频音箱不能提供的。我认为全频音箱最迷人之处，应该在魅力十足的中频，这是人耳最为敏感的频段，更是绝大数乐器基音的精髓部分。 全频音箱独有的平衡度，弱信号的还原，超灵敏的反应，永远都不会发毛的高频，每一项音响元素都容易打动人心。真实、自然、流畅、醇美可口，本来就是全频音箱的天性。但是也请务必了解，天下没有完美的事物，若习惯听高音量播放的重金属摇滚，或经常在电影环绕声的枪林弹雨中冲锋陷阵，甚至偶而呼朋招伴引吭K歌，那么全频音箱并不合适，你和音箱都会很痛苦。小心珍惜的使用这些宝贝，用谦逊的音量播放简单的音乐，就会得到心灵上最大的震撼。此时，音乐的感染力将彻底勾动心弦，音量大小已不重要。 END |
|
|
