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一个关于音响知识和杂想的贴子
Wadia/James Shannon音響十問
作者:James Shannon/Wadia總裁 譯者:劉漢盛
譯者前言:
很感謝Wadia業務部總經理James Shannon以及認真回答以下十個問題的所有人們。James並不是逐題回答,而是把這十個題目當作整體來作答,可惜遺漏了許多問題。我知道在他們繁忙的工作中,要靜下來好好回答這些問題十分不容易(我們去函的廠商中,很多只是禮貌性的簡短回答,因為對讀者無益,所以我們無法刊登)。也因為如此,我更感激他們為論壇讀者所提供的這些精闢見解。為了對他們表示敬意,我決定親自翻譯這些文章。也為了去除論壇十週年請國外廠商歌功頌德的誤解,我把文章前頭慶賀論壇十週年的文字通通刪去。在此一併向他們致歉。
一、 請向音響論壇的讀者介紹您以及您的公司。
二、 當初是什麼理由促使您進入High-End音響工業?
三、在過去那些年,有哪些設計者或產品對您產生強烈的影響?
四、在過去十年間,有哪些產品是您樂意給予現階段最高技藝成就(State of the Art)美譽的?
五、身為一位High-End的設計者,您認為科技與音樂之間有什麼關連?
六、當您在設計一件產品時,技術測試與聆聽測試哪一項最重要?
七、當您在調整空間音響效果時,哪些是您認為必須優先處理的?
八、當您在為新產品作最後的微調時,您喜歡用哪些CD?
九、您的產品有哪些異於別人的特點?
十、請給予我們的讀者一些建議,好讓他們能夠正確選購音響器材。
Wadia Digital是由一群專注於數位領域且充滿經驗的工程師們在1988年所創立的。1980年代初期,CD聲音的降臨在音響工業界中引起很多的興趣與迷惑。雖然CD被說成可以永遠的提供完美的聲音,大部份的音樂愛好者卻發現新的媒體與過去的類比媒體相比,卻少了許多音樂性。由於對早期CD唱盤聲音的失望,Wadia的工程師們將當時已有的設計拿來測試,發現它們與其他領域的數位設計相比,並不是那麼的精細。
不幸的是,甚至對那些飽富經驗的音響設計師們而言,數位科技也是非常複雜與未知的領域。雖然許多音響設計師在類比線路以及零件上有廣博的經驗,但是他們之中許多人對好而精細的數位設計科技並沒有實際的經驗。如目前眾所皆知,數位訊號處理與以前的類比音響設計,在設計與製造挑戰上具有戲劇性的不同。
Wadia因為是第一家任認真致力於數位音響的公司,因此顯得與眾不同。它擁有許多在數位設計上經驗豐富與足以勝任的工程師。我們也能夠藉著其他已經發展成熟的數位設計、製造科技來改善數位音響上的一些基本問題。像數位電磁通訊、微波與射頻傳遞、醫學顯像與其他已經成熟且先進的數位科技等等。不論Wadia這個設計團隊有多強,如果沒有持續且認真的與現場音樂比較,沒有任何的科技能夠傳遞音樂的情感。我們的成功來自於對數位科技的獨特整合,以及對我們的工作成果持續不變嚴格的評價-在人類情感的背景下。
任何產品不論在技術測試方面表現多麼好,它只有在能夠輕鬆的傳遞演奏家訊息給挑剔的聆聽者時,才能夠說是成功的。我們腳踏實地的恪守一條途徑,那就是努力讓最先進的科技發展與簡單而主觀的嚴格聆聽評價得到平衡。
成果會說話。Wadia第一個產品是Wadia 2000 Decoding Computer,它被全世界挑剔的用家認為是突破性的產品。對許多音響迷而言,它是第一部證明CD就如一種具有音樂性的媒體般,它是有生存能力的。從這個第一個產品開始,我們繼續發展原創的科技、改進它、循這個途徑聆聽改善每一個設計上與製造上的細節。從Wadia 2000以降,新一代或更高級的設計陸續應市。在這條路上的每一步,我們都為CD的重播表現提昇了標準。
以下是過去十年來,我們的工程師搶他人之先所研發出來的科技簡表:
第一部機外數位類比轉換器。
DigiMaster專利程式(使音樂再生更完善的率波器)
第一家提供玻璃纖維光纖給家用音響的公司
第一家辨識出時基誤差是可聞失真來源之一的公司。
第一家製造出完美數位音量控制器的音響公司。
第一家製造出能與高級分離機一較長短的高級CD唱盤。
ClockLink Proprietary Jitter Reduction Technology時基環專利時基誤差衰減技術。
我們現在成功的邁入第十年,準備再定義數位音樂重播的極限。以下是一些我們最近所擁有的專利設計要點:
Modular Architecture模組化的結構:我們盡可能的以產品模組化來確定每一件Wadia產品的投資價值。這保證產品能保留原來投資的價值,且能改變而有可能接受新科技、新的輸入或輸出格式,或其他的進步。沒有其他音響公司能夠在模組化的潮流中,用如此包容性的做法去製造產品。
Resolution Enhancement解析力增強器:我們的增強解析力系統,如用在Wadia270轉盤中的,改善了整體表現,為CD重播的絕佳表現又提昇一步。我們的解析力增強系統小心的使用了Dither或亂數噪音去改善數位類比轉換的解析力,降低時基誤差,增加訊號自我類似(Self -Similar)的本能,與活生生的音樂特質更加吻合。
Direct-Connect Technology直接接觸技術:自從1992年,我們發展並改善技術,以獲得這種法則的最大利益。直接接觸系統讓我們藉著去除前級在音響鍊中的必要性,而更接近理想一步。
ClockLink時基環:時基環是Wadia歷史中最新且最有效的時基誤差衰減器。它有效使用一個放在數位類比轉換晶片附近的單一主時基環,去控制所有精密的時基功能,藉此從CD重播中去除為害最烈的可聞時基誤差。
Noiseblock output Stage噪音封鎖輸出級:每一部Wadia獨特的輸出級提供速度以及高速之下的清晰度。極寬頻帶的設計結合了仔細設計的好處以及相位的一致性。低通率波的設計讓人工製造的高頻數位噪音遠離至可聽頻帶之外。
Resolution-Matched Digital and Analog Stage解析力匹配的類比與數位級:我們是第一家在每個產品中讓類比級與數位級的噪音底(Noise Floor)相匹配,從而確認且提供好處的公司。這種匹配的結果清楚的強化了輸出的音樂性與解析力。
Power Supply Noise Reduction電源供應噪音衰減:我們比別的廠家評價與檢驗過更多的電源供應器噪音衰減技術。這項結果界分了產品,這些產品戲劇性的達成了非常低的電源供應噪音,不必去管電源柵噪音或工作電壓。我們的產品在全世界都被證明是最先進的數位產品。
我可以繼續述說Wadia所擁有的科技細節,但是我們相信這些摘要已經超過了你所分配給我們的版面。每一位Wadia設計群中的組員都有不同的音樂品味,我們相信每種音樂都有它的價值,我們也覺得每一件好的器材都應該讓各種音樂聽起來更容易接近與更能夠享受。當然,我們也覺得最好的音響器材應該能夠寬廣的搭配器材、以及與各種的空間有很好的結合。
我們仰慕許多喇叭、線材、LP轉盤、唱頭與擴大機等公司的同行,我們也知道音響圈中數不盡個人的努力成果已經延展開來。為了害怕會縮小許多在音響工業中非常努力想達到現階段最高技藝者的成就,我們不想單獨指出任何一個人或公司。我們希望你明白我們所關心者:我們無意輕視你的問題,只是想對我們圈中的同行表示敬意。
我們希望這些資料是有益的,並且支持我們的信心。過去十年來,Wadia非常清楚而堅定的專注在數位音響科技上,為所有家庭生產了可以買得到的、最好的數位音響產品。
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一个关于音响知识和杂想的贴子
在追求音響,享受音樂再生之美的旅途上。從最初擁有一套音響,用絨巾套在手上愛惜的撫抹每一旋鈕之珍惜病態,到十餘年後任器材滿佈塵埃尚懶得清理的懶散情形中,已清楚地勾劃出我對於用來欣賞音樂的手段一一音響器材,已經能以生活化的理念對待,意即較不為物所役。然而這並不表示我對於音響器材已經具有免疫能力,相反的,它對我的吸引力是愈來愈強,尤其是最近我因未能免疫而投入的一場策馬入林的奮戰,更是 令我胃緊衣寬
&圖1&RSI-B的分頻調整與IRS Beta一樣複雜,除了喇叭後面這兩個調整鈕外,另外還有一個令人頭痛的頻率及音量大小的控制器,想要將它完全弄通並調整平衡非得花上三個月到半年時間不可。
話說我常流連駐足位於復興南路上之歐美音響店,某日他們估入一對Infinity RS-IB。喇叭,原本它對我祇是一套遙不可及的Hi-End喇叭而已,每次到店裡面對它,心裡並未產生任何遐想,而當時我使用的喇叭是KEFlO5.2,在經過細心的調教後,也還能發出相當程度的美聲,並經過幾位音響界的高手前輩之肯定。原以為就這樣長相廝守下去,那知近日在該音響店中受了外號「9862」劉兄的蠱惑,他說以我那面積九坪且有黃金比例的音響聆聽環境,應該換此喇叭才對得起它。說也奇怪,他似無心卻有意的丟下了這話後,突然間,我再看RS-IB時它似乎在向我招手眨眼,希望我量珠聘它回家。在眾燒友起哄下我亦心癢難耐,再加上劉老闆願意讓我免費Test,如此良機,若讓他錯過不也憾哉?於是就僱車搬回家了。
馬野鞍小,難以駕馭
因為這對喇叭需要分音,故先向友人借了Mclntosh3500後級來推低音,並請二位音響界先進隨行評鑑。到家安裝妥當後,隨即開聲,不意發現右聲道音量較大,且極高和極低頻皆不如想像中表現的好,再加上定位亦不精確,我的心馬上涼了半截。在經過一番微調苦戰,如VTA調校和調換Tube……等,最後結論為該對喇叭不應發出如此聲音,而是我所使用的器材配它不上(打落門牙和血吞),我的前級Lux 34,後級Lux 3045(均經三泰小劉改裝過)及所借的 Mclntosh 3500,就這樣站在一邊。幾經研討,專家們建議更換器材如下:Audio Research SP-9或Sp-11 M Ⅱ,VTL l60和Mark Levinson 23XL也行,如此才能營造出更完美的聲音。但因我除了已選定評價錯、價格亦很迷人的後級Adcom GFA-555來推低音柱外,還未有換機的打算,所以也就暫時不作更動。這裏值得一提的是我曾先後借回Audio ResearchSP-9和CJPremierThree試聽過,可惜此兩部前級均因唱頭輸入增益不夠高,以致不能搭配我現使用的「音魂」唱頭:情況是當音量鈕轉1點鐘位置時,還不能發出正常的音量,若加裝昇壓器則X增益過荷,在九點鐘的位置,音量已太大,故不得不放棄,實在可惜。就因如此,擺在面前的道路,似乎更加的崎嶇了。
&圖2&圖中這些器材都不是特別貴者,依一般人的看法,要用這些器材來馴服RSI-B是要花相當大的精神,同時使用者自身也要有相當的本領才行。
接下來幾天,一有空便一頭栽進如生長著四棵大樹木的喇叭森林裏。因我的音響室面積有九坪(長:22.6尺,寬:14.4尺,高:9尺)依平常而言,也算蠻大的,但還是經不起它們的大軍壓境。若以美學的觀點來看,我的音響室因擺了它們而凸顯出擁擠及不協調的調子,理應不予購置為佳,但大喇叭畢竟就是大喇叭,其聲音的自然,餘裕,及透明度……等又豈是KEF lO5.2所能比擬,我中毒已深矣!當然,這跟見異思遷之心理完全無關。於是,隱藏在理性下的感性便抬頭了,就如同搖滾合唱團Led Zeppelin在一首「Stairway to Heaven」裏所唱:那個買了一把直通天堂梯子的女孩一樣,我告訴我自己,除非這把通天堂的梯子是壞的(左右聲道音量不一樣的毛病抓不出來)否則我買定了。從此,每天衣帶漸寬終不悔地調整著,在胃藥一天天吃下肚中的日子裏,希望能營造出一片蔚藍的天空。當然辛苦終必會有回報的,皇天不負苦心人,至截稿前,整個系統所發出的聲音,已堪慰我多日來的辛苦。至於調整的過程除了自己摸索外,當然不乏好友或先進們的相助,茲簡述如下,以表謝意。
布市余慨伸援手
(1)承蒙迪化街布行老闆余標平先生贈送影印該喇叭之使用說明書,是晚邀得劉紹明兄同返,先檢查左右聲道音量不均之毛病,經不斷的探求,最後發現原來問題出在那文中高音柱上所崁的7個EMIM單體,裏面有一支單體獨獨備有保險絲保護,而那保險絲的接觸點生銹了,經過擦拭乾淨再裝上後,聲音果然正常了。但試聽任何唱片,總覺得定位還是不行,就在有一搭沒一搭試聽時,突然劉兄發現說明書上的信號線接駁圖另有玄機,其圖示低音性的輸入喇叭線是經由分音器輸出的,意即推低音的後級,其輸出不能直接輸入喇叭,說來真是可笑,說明書是我先看的,卻沒有發現此問題,究其原因是我認為信號線接線圖還有什麼好看的,反正分音之接法都早已知道,那知此對喇叭由於分音器採伺服控制,低音柱不能直接接上推低音的功率擴大機,故接法不同,真是不經一事不長一智。當下立即改接正確,再放「母親教我的歌」 (唱片編號:North Star DS0004)咦!定位及音質馬上改善了,當場心裏的歡喜自不待言,兩人不禁相視一笑。這時我走近低音柱,打開面板,用手一摸單體,不禁吃了一驚!竟然寂靜不動,當然亦無聲。這就明顯地表示以前錯誤的接法導致低音的能量較膨脹,因分音器上低頻的音量鈕仍擺放在原錯誤接法的位置,故低音之推力不夠,所以才罷工。當下即選換一張試低頻的唱片R.R那張編號,RR-l2之Dafos.再重新調整後,當唱到B面第二首時,從喇叭傳出的音量竟將窗戶震得賈賈作響,整個地板也震動著,感覺像是地震般。真是過癮。
蔡醫師調教後進
(2)因先前已有了分音器使用不當的問題,於是對說明書上尚未能詳細解釋的幾個有關選擇鈕的用法,便愈發的重視其正確的使用法,而得知蔡克信醫師曾使用過此喇叭的消息後,便經由歐美音響劉紹文老闆的介紹,並帶引前往蔡醫師家聆賞他現使用的WATT加Entec喇叭,並順便請教用法。當我提出問題時,蔡醫師答曰關於此喇叭的由來、構造、及試聽使用過程均在已發行的「音響春秋」第3期內刊載過。並從唱片庫裏找出此雜誌贈送。回來後,經過細心地閱讀,終於瞭解較正確的使用法。當然,蔡醫師的功力深厚,其調整均可藉由熟知的唱片來操作,而我因功力尚淺,對於分音器的調整,總是有正確地位置究竟在那裏的疑慮。然我深知欲解決此問題最好的方法是請本刊老編,攜帶那部頻率響應測試儀前來測試並調整即可得一較理想狀況的頻率響應曲線。而對於在玩分音的朋友,這亦不失為一較科學的玩法。
後生仔陶侃搬磚
(3)因尚不打算更換器材,而所屬意推低音柱的Adcom GFA-555後級亦在未尋獲二手貨之下,在日月音響購買全新品,我所購買的機型與香港發行的「發燒音響」七月份所刊,該雜誌主筆徐家華先生用來推動RS-lB低音柱的GFA-555同款式,但是否為舊款就不得而知,因該雜誌及某些人說舊款較新款用料較好,聲音亦較美。至於推中高音柱部份,當初蔡醫師亦祇用了C-JMV-75A-1推動而已,故深信縱使不換器材,亦能從現有的這些器材中,加上所持有數十個不同品牌的tube來調整出美聲。於是祇見一下插上德律風根,一下換上西門子的tube,或一下器材下面用三角錐頂著,一下又換上茶杯墊著,一會兒低音柱在前,一會兒就搬移至後,一下喇叭擺斜,一下又擺正。而反復聽的亦不外是那幾張自己較熟知的唱片,這就是典型的「玩物喪志」症候群。而體重也明顯地下降二、三公斤。最後,終於將喇叭調適出自己認為最均衡的位置,而固定下來。因這對喇叭擴散性良好,故中高音柱若照以前KEF105.2的斜度擺置,則發生音像太肥大的缺點,而若照說明書所言的方法來擺放之時則放「母親教我的歌」時,小提琴的定位就會較亂,最後我將它向內傾入6公分。又低音柱因中高音性的距離拉的很大,如圖所示為257公分,故距離牆壁祇剩60公分,擺起來其外側祇離牆約十公分而已。心想推低音的後級也不是大功率,說不定因靠牆反而效果較好,況且若低頻會過多的話,由分音器上可控制音量,這樣還有什麼好顧慮的。惟一擔心的是右側喇叭前有音響櫃,高117公分擋到了喇叭,而距離又近,本想將櫃子拆除,把器材改放在聆聽座位前,但以此請教老編時,答曰:櫃子可不拆,若唱盤會有回授情形時,祇需唱盤移開就可。故將低音柱向內傾入13公分,此時隨手抓出一張史特拉汶斯基「彼得洛希卡」(Decca SXL-6883),及Lyrita的蘇格蘭舞曲,均表現出從未有的音響效果。
以牛換馬,稱心合算
(4)另外有關我現在使用的昇壓器Mark LevinsonJC-1 AC,在推動KEFlO5.2喇叭時,它的Gain是調在最小的位置,如此聲音明顯地較乏力道,整個音場往後縮,但弦樂的質感較豐富,少毛邊。今改用RS-1B,若Gain不變,除力道不足外,聲音也變得放不開、較沈悶的樣子。當將Gain增加3db並調換一粒較溫暖的tube去綜合後,很明顯地音響整體表現較活潑與真實,當然力道亦加多了勁。至此前期的奮戰應可告一段落。算算以KEF 1O5.2換RS-1B,所貼的錢尚稱划算,而獲得的進步亦有不少,心裏就相當欣慰了。
良駒粗鞍汝知否
某音響雜誌曾對蔡醫師用Adcom GFA-555推Apogee低音而戲曰「是開勞斯萊斯汽車,而配用裕隆的輪胎」。此點正是我欣賞的,因以蔡醫師的收入,改添置另一較高價位的後級應不是問題,然而他都如此搭配,這不正是充滿自信的表現嗎?這點也正是通常人較不能破除的心理障礙。這和外號「9862」劉仁陽先生的處事態度有些相似,認識劉兄的人都瞭解,他在添購任何器材時,均會認真比較試聽至物有所值或超值時才購買,完全不會因某種廠牌名氣較大,價格較高就添購而不管是否能搭配。也許,隔不久我會更換器材,但此點原則必是我應學習的。
後記:我常想,我對欣賞音響追求音響呈現的執著,是否太入魔了,平時祇要回到家,吃過晚飯便走入音響室,假日更是鎮日閉關,沒有帶妻女郊遊踏青,家居生活有所脫序,心中頗有一絲不安。記得曾在某本書上看過一句話:「藝術的追求沒有生活一半的有趣」。是否我也應有所節制呢?
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纯手工打造:喇叭架设计制作
在市面上的多的是不锈钢或是金属喇叭架,看起来并不是那么的有质感,若是执意要找对木制的,又像是跟荷包过不去,看来也唯有DIY 一途了。既然要DIY 那就做一对容易携带,轻巧一点的,比较适合离乡背井的游子,尤其是把房租拿去DIY 音响,一天到晚被房东追着跑躲房租的这些人。 文/张小官
想一想,写这篇文章似乎有点野人献曝的意味,当大家在玩数字电路,玩 DC Servo,我却冒出这么一篇一点也称不上是Hi-End 的东西,不过,征得立民兄的首肯,就把这报告给贴上来,让大家分享一下心得,反正也是音响用的,也算是沾上点边,就让我占点位置。 说起喇叭架的话,不用考虑,空心砖是不二选择,一来便宜,二来又稳重,搬家就扔了,到新地方再买一对就行了,我都把它称做拋弃式的,不过也不尽然都这样的理想,也许有人嫌它丑丑的,或者跟我一样为了空心砖老是掉沙子伤透脑筋(不晓得别人的空心砖会不会也是如此,或者是我买到海沙砖),上述这两样还有办法解决,当年我有个很天才的同学,花了十块钱就解决了这两件问题,他买了两张牛皮纸回来,把空心砖当礼物一样包得漂漂亮亮的,还在上面彩绘,可是第三件问题了来,如果是小喇叭,那怎么办,一层、两层或是三层的往上叠,看来有点可怕,空心砖本身并不是做得很平,叠太高又不稳固,如果把小喇叭摆上去,看起来又不搭调,好象堆城堡一样,或者说跟当年堆机枪堡差不多,所以啰,才会想要弄一对喇叭架。可是问题又来了,找一找,看一看,现在市面上的多的是不锈钢或是金属喇叭架,看起来并不是那么的有质感,若是执意要找对木制的,又像是跟荷包过不去,看来也唯有DIY 一途了。既然要DIY 那就做一对容易携带,轻巧一点的,比较适合离乡背井的游子,尤其是把房租拿去DIY 音响,一天到晚被房东追着跑躲房租的这些人。首先,首先想的是要做什么样的型式,原本想找找家里有没有现成的材料,拼一拼装一装就行了,不过,有是有只不过还要更多的加工,手上有的工具就只有锯子一把,原以为还有一把切割用的电动锯,哪知道在我开工之后才晓得被我老哥拿走了,这下真的是全手工了,在这次工做中唯一用到的电动工具就只有电钻一把,是最后要挖洞让线锯穿过的,所以,如果你手上也没有多少可以利用的资源也不要紧,凭着一把锯子,一把线锯,及万能的双手,依旧可以达成任务的,只不过当天洗澡时手有点不举(吃威而钢不晓得能不能治这种不举),如果你要买材料的话,顺便买点撒隆巴斯的,不骗你,会用得到的。工具就这么简单,材料呢, 我选用的有两种木材,一种是当平面板用的就是图一标号1,2,3,选用密集板(也有人说是密迪板,不过不重要,说错了老板也晓得) ,我买了一块四尺X 八尺的四分板,如果有小块的就买小的,算一算我用了不到六分之一块,剩下一堆只好继续想办法做下去,看是要做鞋柜,做书架。除了平片板之外另外要的就是柱了,我买的差不多是5 X 2.5 公分的柚木,其实什么木并不要紧,只是当初我在木材行看到,觉得还蛮好看的,而且表面也处理的不错,省得还要加工,平面板也是一样,用密集板的好处就是不用去刨平表面,不上漆也很迷人管他一天睡几个小时,还是一样晶莹剔透,另外在图片中可以看到最上面的那块是大理石,是我跟我老爸ㄠ的,他老人家还帮我切的平平整整的,不过我家不是卖大理石的,千万不要来跟我要,认识我的人也不要跟别人讲我家在哪里,要不然我家的库存就不保了,如果没有大理石也没关系,最上层的面板就用跟最下层一样的就可以了,只是重量比较轻。 接下来就进入看图说故事的时间了,先看图一,这是各部位的分解图,本来是要用画的,但最近懒懒的,自从上次画了半天的Orcad 被计算机吃掉后,就不太想画了,就去找台数字相机给它拍下来,不过似乎也没省事多少,为了把图片从PCIMIA 卡给读出来,还花了一翻心血,用了两台 notebook 还有PC ,最后还是觉得国产的notebook 蛮人性的,那个五十万日币恭迎回来的也没有比较好用。 (好象扯远了),ok!
图一中的三根柱子,就看各人需求,自己切成要的高度再用沙布用手工磨平就可以了,连着柱子的两片平面板(2&3)是要钻洞的,把洞做得跟柱子的大小一样,as good as you can,就尽量吧!把洞挖得像图一那样,柱子可以穿进平面板,这步骤完成后,将最下面的那一片及挖洞的那一片胶合(1&2),用的胶只要南宝树酯就行了,如果家里有小朋友做劳作,就跟他骗一点来用用就好了,同样的,上片的大理石板就跟另一块挖洞的平面板胶合(3&4),等胶干了,再把上下及柱子拼装上去就完工了。 如果说,钻的洞够刚好的话,柱子跟上下板不用上胶也可以很稳,当初的打算是不想上胶的,这样可以随时修改高度,而且也会比较 portable,如果洞没有那样的刚好密合,那就再去跟小朋友要点南宝树酯吧!要注意一下柱子是要跟地面垂直的, 然后,就变成图二的模样,恭喜你大功告成。
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为什么谈喇叭单元?简单,因为你听到的声音就是发自单元。无论用了多么厉害的音箱(或不用音箱),和多么完美的分音器,若是少了好单元,一切还是白搭。所以单元是很重要的,这点应无庸置疑。
& && &那么,一个中音单元,高不上低不下,有什么了不起?但有很多人都说中音是音响发声最重要的频段,这我举双手赞成。如果你曾像我这么无聊,尝试用单独一只高音单元听蔡琴唱歌,或用单独一只低音单元听帕格尼尼的小提琴曲,就会深切的体认到中音单元的可爱。我想你也会同意,若强迫你只能用一个单元听音乐,你一定会选一个看起来长得像中音单元的东西。原因无他,因为你知道(或猜想)它会发出中音域的频段,而我们地球人的听力主要就是在这个范围内,音乐的构成主体也是在这儿。
& && &中音单元的设计
& && &上回说的“一指蒋”高音的概念,可以继续延伸至中音的范围,因为任何发声单元都可以解构为发声振膜、振膜悬挂以及驱动系统。只不过因为工作频段的不同,这些构成要素在这么多年的演化下渐渐演变到一个特定范围的大小。然而,其形状和材质等却有较多的变化,尤其是振膜材质,近年来可说是花样百出。
& && &我们就先来一一检视:
& && &纸盆振膜
& && &这应该算是最古老的材质了。简单的说,把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上,纸浆便沉积其上,将沉积至适当厚度的纸浆抄出,再行干燥等后续加工处理,便成了一个纸盆振膜。而其中纸浆的成份,如纤维的种类、长短,及填料成份,和抄纸的制程及后段处理方式(如风干或热压等),都会影响最后成品的特性,也直接影响了发声特性,这些当然就是各家不外传的商业机密了(注1)……。
& && &(注1:多年前曾读过一篇洪怀恭先生现身说法所写的一篇有关纸盆制作的文章,除了浩叹纸盆所含的学问博大精深之外,更令我深深佩服洪前辈的研究精神。我在本文中轻描淡写的几句话,可是无法道尽多少年来先贤先烈们流血流汗所累积的精髓。)
& && &一般来说,纸盆的声音特性为平顺自然,明快清晰而不神经质。因为内含无数的纤维相互交织,因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉,形成很好的阻尼,因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显,滚降的截止带也就很平顺。这可说是一种很好的特性,因为这样就可以用很简单的分音器,不需额外的剪裁,系统的整合也就很健康。
& && &另外,纸盆的刚性颇佳,对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。别看手边常见的纸张都是软软的,在适当的形状和厚度下,纸的刚性是能够做得很不错。再者,若设计和制作得当,纸盆可以做得很轻,比最轻的塑料振膜还轻15%以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料,纸质还是稍重了点,但其实相差不大,因此发声效率高。Audax的6.5吋纸盆中音PR170系列,效率便高达100dB/W。
& && &纸盆可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化,因纸吸收了湿气后其密度会变高(变重)、刚性会变差(变软),所以发声的特性也会受影响。至于这样的改变是好是坏也很难说,英国的Lowther俱乐部成员便宣称在下雨天时,家里的Lowther喇叭特别好听。
& && &较令人担心的应该是干湿循环次数多了之后,可能会造成材料本身的疲劳,进而改变其原本的特性。但君不见许多古董纸盆单元在工作了数十年后还是照样唱得很好,所以这种情况应该还算轻微而渐进,有点像是熟化后进入另一个稳态的阶段,对我们用家来说应该是不成问题才对。
& && &近年来生产的纸盆单元,有一大部分便在这方面有各种改善的方式,使纸盆的特性可以更加稳定。常见的有表面涂膜,或是在纸质配方上作文章,有些厂家就宣称他们的纸盆能防水,从某些户外用的PA喇叭看来,应该有相当的可靠度。当然,就像先前提到的,对于这类事情,我们一般人顶多看看热闹,要瞧出门道就不是那么容易了。另外,千万别把纸盆的悠久历史和“落伍”划上等号。若以整体音响产业的视野来看,纸质锥盆喇叭单元所占的比重稳居各类单元的首位。不信瞧瞧你家的电视、手提收录音机、床头音响、计算机……等等,是不是大部分都采用纸盆单元的小喇叭?你说,嗐!这些东西怎么能跟我的高科技High-End喇叭相比!但换个角度看,若这些“次级品”都换用非纸盆单元,保证更难听,而且更贵。这是因为纸盆这种材料可说已经发展得相当成熟,所以能够获得很好的成本效益比。再者,更有许多经得起时间考验的传奇老喇叭和超级制作的新世代霸主都有纸盆的身影:WE/Altec
& && &755A全音域、Goodman Axiom 80全音域、Altec A5/A7、AR
& && &3a、Lowther全音域、TAD……等等族繁不及备载。一些热爱此道的资深玩家更是直接了当的说:“给我纸盆,其余免谈!”很多人也认为,将纸盆的制作称为科学还不如说是一项艺术,足见其引人入胜之魅力。
& && &塑料振膜
& && && &因石化工业的发达,在我们日常生活环境中便随处可见塑料制品,低廉的原料和加工程序简便自然就获得了各种产业的青睐,其中当然也包括音响工业。
& && && & 这里说的塑料振膜,是指用塑料射出成型或其它方式做出的一体成型锥盆,最常用的材质应属聚丙烯(Polypropylene,简称
& && &PP)。这种PP材质,我们最常接触到的应该就是微波炉用容器和保鲜盒一类制品,都是属于射出成型的。另外,常用于各类纸箱外加强用,黄色或灰色的打包带也是由聚丙烯纤维制成。由此我们可以体认到一件事,这种材料实在是非常的强韧。多数高分子聚合物的物理特性便是韧性特强,因为分子结构巨大且排列不规则,所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗,阻尼特性很好。这项优点和纸盆类似,就是高端的滑落很平顺,除了听感上柔顺自然外,能够使用低阶、简单的分音器也是一项利多。我们可以从许多欧系二音路小喇叭上感受到这些良好的特质,
& && &ProAc所采用的6.5吋透明PP振膜的Scan中低音单元,就可称之为这类单元当中最佳的典范。
& && &然而,相较于其它振膜材质,PP的刚性不甚佳,质量也较重。虽然用保鲜盒往脑门上K下去是很痛,但并不表示它在微观的高速小范围运动下就有很好的刚性,而这样的工作条件才是我们在单元振膜选用上所在意的。
& && &PP材质较弱的刚性造成了高速微动作时(高频段工作时),音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜,也就是发生了“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共振,但毕竟已无法作完美的活塞运动,失真率相对提高,听感上便是柔顺有余,解析力及动态却不足,有些以8吋PP振膜中低音单元为基础的二音路喇叭,
& && &会在中音到中高音域容易出现迟缓呆滞的症状,病因便在此。若在低音部份不要太贪心,选用较小口径的单元,便可在某种程度上减轻这样的问题。因为雪上加霜的是在大面积下要做到足够刚性所需的厚度相对较大,整体质量便水涨船高。所以,另一方面你也找不到高效率喇叭是采用PP振膜的单元。
& && &虽不像纸盆那样有吸水气的问题,但PP振膜会有随温度改变特性的倾向。幸好这点应该不至于困扰我们,因为就像纸盆和湿度的问题一样,这样的变化应属缓慢而渐进,就别太担心了!
& && &综观以上,PP好象因为刚性较差和质量较高的关系而不适于制作振膜,其实应该说是看我们如何在诸多妥协下作取舍了。就像前面提到的Scan单元,虽然用上被我批评得很惨的PP振膜,但一样还是可以做出很成功的产品,整体表现一样很出色。
& && &或者,更积极的作法是对这种材质加以改良,也就是以PP为基础,再混入一些添加物,以加强其刚性。这个动作的确能带来一定程度的改善,使得制作出来的单元在动态、失真率、细节表现,和发声效率上都有不同程度的进步。如Dynaudio和Infinity/Genesis都有采用此类处理的单元,虽然混入的添加物和制作方式不尽相同,但成效都颇明显。
& && &另外,既然石化原料和射出成型是这么的方便,所以当然有人会开发不同于PP的新材质,如Bextrene、TPX,或Neoflex的材质,其化学成份不详,虽看起来和PP很像,但这些材质的较佳刚性和较低质量能带来更好的动态及解析力,你应该能从各家喇叭的广告和型录上看到上述的材质,不妨有机会时验证一下。
& && &金属振膜
& && &既然刚性较弱会导致动态和解析力的缺失,那么利用高刚性的金属材质来制作振膜,应该会得到很好的效果才对。若不谈号角喇叭用的压缩驱动器,一般能看到用于直接放射的中音或低音单元所用的金属材质,应属铝金属或其合金产物为最多,最大的优势便是刚性很强,在一定范围的工作条件下不会变形,其结果便是很低的失真和很好的细节解析力。但是刚性强的另一面便是内损低,就像我上次提过的“一指蒋”高音一样,能量不会被振膜材质本身吸收,所以发生盆分裂时会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端,若不妥善处理,就很容易出现“金属声”。
& && &所谓妥善处理,首先可以在分音器的设计上尽可能将此共振峰压制,也就是把共振峰安排在滤波的截止带或以外,让进入单元的讯号不要含有会激起高频共振的频率,于是共振峰便会被分音器所“隐藏”起来,我们就不会听到金属声了。为达此目的,通常必须要采用至少二阶以上的分频斜率,才能有效滤除;若用一阶,斜率太缓,不足以有效压制。若再把分频点往低端移动,又会牺牲掉可用的频宽,这样的作法不太健康。因此,高阶分频和慎选分频点是采用金属振膜单元所必须特别注意的。
& && &或者,相对于消极的避让,也可积极的改进缺点,那就是加强振膜的阻尼:三明治夹层结构、涂布阻尼物都是不错的方式。市面上这类的产品已经愈来愈多,其中也不乏相当成功的例子,如上一期“彻底研究”介绍的Elac,或是声音和价钱都很高贵的瑞士Ensemble。
& && &除了高频共振不好对付之外,振膜重量是另一项不利因素。因为成本的关系,还没见过用钛金属制作的中音单元。所以,金属盆的中音或低音单元虽可在强劲驱动下表现出色的动态,但整体的发声效率事实上还是偏低,一般需要较大的功率来伺候。
& && &合成纤维材质
& && &历来似乎最先进的材料都会先用在杀人武器上,真是好斗成性的人类之最大悲哀,要是拿来用在音响上让大家聆赏音乐,岂不是一片祥和?在硼碳纤维及蜂巢式三明治结构应用于战斗机上获致极佳成效的多年以后,才有人将这类的材料用在音响上。
& && &既然是航空级的材料,当然就兼具了质轻和高强度的双重优点,可以做到比纸还轻,刚性比金属还强,而且强度不只超过铝很多,甚至还高过钢铁(注2),用来制作喇叭单元的振膜应该是再理想不过了!所以各家制造Kevlar或碳纤维单元的厂家,无不用力的标榜其高刚性、低质量、还有高阻尼的特性。前二项优点是成立的,但自体阻尼这一项则要视条件而定,并不一定就比较好。
& && && & (注2:这是指其它的成形方式所能得到的最佳成果,并不是指薄薄的单元振膜可以会你家的菜刀还硬,至少目前还做不到。)
& && &若没有妥善处理,这类高刚性的人造纤维会和金属盆面临类似的问题,也就是高频盆分裂共振。虽不至于像金属振膜那么严重,但这个盆分裂共振的确存在,也轻易地达到扰人的程度。在没有妥善处理之下,听感上容易造成硬质的中频上段和高频下段,更厉害些便开始刺耳了。我在几年前曾读到一篇器材评论,其中主笔对Kevlar中音的表现便是颇有微词。
& && &在加强阻尼处理(如三明治夹层或涂膜等),加上适当分频的条件下,这类单元就能够展现非常好的细节解析力、停动自如的瞬时响应、极佳的大动态及微动态,而且这些好表现只需一点点的功率。如Focal的Audiom
& && &7K,采用Kevlar及聚合物发泡三明治夹层振膜加乳胶涂布,效率可达98dB/W,即使稍逊于Audax纸盆的100
& && &dB/W,也算表现相当突出了(注3)。
& && && & (注3:比较一下这二个单元的资料,发现Focal Audiom 7K的磁铁明显较大(1132g Vs.
& && &880g),振动部分质量也较低(7.3g Vs.
& && &9.1g),结果发声效率还是比“火力”较小的Audax低,可见其它环节如悬挂顺服性、磁路系统的设计、音圈、振膜形状……等还是有许多的学问和妥协。)
& && && & 在较常见的Carbon和Kevlar Fiber单元制品以外,另有一种特殊的人造纤维振膜在数年前问世 ─ HAD(High
& && &Definition
& && &Aerogel),由Audax所推出,使用压克力聚合物凝胶和多种合成纤维(包括Carbon及Kevlar)所制成(注4),特性表现极佳,由测量上可看出非常好的瞬时响应,失真极低,同时又能得到平滑的高频滑落特性,完全没有出现高频共振峰,目前的制成品虽在发声效率上不如纸盆或Kevlar,但应该是磁路系统的设计企图心造成的差别,而其它项目的实力确也不容小觎。SWANS请来Stereophile名主笔Martin
& && &Colloms所设计的三音路Allure便采用了此种单元,我自己的短暂聆听经验是轻松自然有如上好的纸盆单元,解析力及动态表现又更加的现代化,听不出任何不良的僻性,称得上是非常成功的单元设计(当然,系统整合得当也应记一功)。
& && &(注4:这种凝胶与纤维的混合制程非常特殊,从制程的初期到完成,凝胶的体积会缩小至原来的十分之一。更妙的是,在此过程中聚合键结的长炼状分子会顺着事先加入的纤维而成长,所以其分子排列方向是可控制的,极佳的刚性和自体阻尼便由此而来。)
& && &其它材料
& && &其实,除了上述的四大类材质外,其它还有很多质轻强度佳的材质皆可制成喇叭振膜,如玻璃纤维、赛璐络纤维、石墨纤维、电木、丝质纤维、发泡聚苯乙烯、各种发泡塑料,以及真空烧结精密陶瓷……等,其中许多材料都大有可为,有些适于做高音,有些适于做中音,有些适于做低音,有些高中低音皆宜,各擅胜场。
& && &甚至还听过在日本有人研发出一种利用某种特殊的植物(就是霉菌啦),顺着设计好的模子,“长”出一个锥盆来!据称其发声之自然超乎任何材质。不过,我想这样的逸品应该是很难导入量产,因为成本实在太高(时间成本)。
& && &(在此要提醒一点的是,很多单元的振膜会做得让你看不出到底是什么材质;或反过来说,做得『很像』某种材质。基本上,这已几近仿冒行为,身为无助的消费者,我们只能小心为上)
& && &磁路系统
& && &看过了形形色色的振膜,我们再来看看磁路系统。前二期陈运双先生已介绍了许多的磁铁材质,在此便略过,而将讨论重点放在磁路系统的整体设计上。严格说来,磁路系统应包含音圈的部分,而不是只有磁铁和磁极结构,因为它们是一起动作,也应该在设计时一并考虑。
& && &简单的说,音盆之所以能动作就是靠音圈,而音圈的动作是靠其中电流变化的改变所产生之磁力与磁铁、磁极所产生的固定磁场相互作用而动作,这个原理大家应耳熟能详。其中,音圈的设计和磁隙的宽度、长度等有许多值得探讨的地方。
& && &音圈设计顾名思义,音圈就是发声用的线圈,是由漆包线加上特殊接着剂紧密整齐的缠绕在音圈筒上而成。漆包线的材质有铜、铝、银或其它合金,其横截面的形状大多做成长方形或六角形,以期能够达到最大的缠绕密度,也就是说在一定的音圈长度(注5)下能绕出较多的圈数,而较多的圈数便意味着更大的磁力,驱动力也就更好,音盆的加速度系数也就更高,结果便是能有高效率、大动态的能力。以扁线音圈来说,若横截面的形状做成长宽比1:5的扁长方形,绕制时以短边靠在音圈筒上,做出来的音圈将可提供比圆形截面的音圈高出30%的加速度系数、效率和动态。
& && && & (注5:音圈长度是指绕好的音圈在轴向上的长度,而不是绕线展开的长度。)
& && &音圈绕在音圈筒上,其压力总和是非常可观的。你可以做个简单的实验:用一段细绳(缝衣绵线、尼龙钓线或牙线皆可),使三分力气密密的绕在手指上,绕上十圈就好,看看有什么结果?相信不用几秒你就会急着将它松开。有些单元的音圈在高张力的缠绕下,对音圈筒所施加的总压力可达到以吨计!所以音圈筒必须是要非常的强固,同时,为抵挡音圈的发热,音圈筒也要相当的耐热才行。一般是用铝(合金)、Kapton,或其它质轻、高强度且耐热的材料来制造圆筒。一些较讲究的厂家会将绕好的音圈组合做多重热处理,以达到更佳的稳定性。
& && && & Klipsh的Jim Hunter便曾在“Speaker
& && &Builder”的专访中提到,他们曾收到顾客送修的喇叭,其中高音号角驱动器已从烧熔的塑料质号角喉部掉下来,可见当时整个驱动器实在是烫得不可开交,但拆开后其中的音圈组竟然还是好的!
& && &音圈尺寸的决定存在着两难,若求驱动力以达到高效率及大动态,大直径的长音圈应该能担当大任;但这么一来,重量增加,电感量也增加,又将不利于瞬时和高频响应。而长音圈便代表了音圈只有一部分被磁隙涵盖,如此磁隙中的磁场对音圈的控制力较弱,也较容易被音圈产生的磁场所调变,造成失真较高。若音圈做得很小,虽本身很轻,但驱动力又太弱,达不到理想的发声效率和控制力,承受功率也受限。所以,音圈的大小和振膜面积、形状,及磁铁的磁力大小等因素应该要有一个最适化的妥协。
& && &磁铁及磁力系统
& && &再来看看磁铁及磁极的结构。传统上喇叭单元中的磁铁都是轴向极化,也就是磁铁的两极方向和空心圆柱形磁铁的中心轴方向平行,然后再使用导磁材料做成的磁极将磁力线引导至磁隙中,构成回路。而音圈动作所需要者便是磁隙中的径向磁场,也就是磁场方向平行于半径方向,呈向心收敛或离心放射。磁隙中的总磁力强度和磁束密度便是源自于磁铁的磁力,而这其间和磁铁种类、大小有关。绝大多数单元采用的磁铁便是铁氧陶瓷磁铁(三氧化二铁),因为这种材质的抗温度变化力很好,对抗反充磁的能力很强,机械强度和抗蚀性也佳,最重要的是成本低。但缺点是获得单位磁力强度的体积和重量都很大,所以为了要达到高效率,你总会看到巨大的磁路结构。高音单元或号角驱动器就不用说了,磁铁的直径一定比振膜大得多。而有些6吋到7吋的中音单元,其磁铁直径也可做到和振膜差不多大。甚至有些专业的10到12吋的中低音,磁铁直径也和振膜一样大!
& && &高磁力是我们所希望的,因为它能带来高效率、高动态、高控制力等好处。但是大体积的磁铁除了看起来比较雄状威武,其它便不见得有什么好处,甚至于对音波的传播会有一些不良影响。因为巨大直径的磁铁直接挡在振膜后方,背面的音波就只好从四周的侧面挤出来,有一部分还会直接被反射回振膜。若这个单元又是固定在很厚的障板上,情况就更雪上加霜了,因为振膜和磁铁间的距离也许和障板厚度差不多,若无额外的加工处理,那么背波就会从剩下的一圈窄缝间“喷出”。此时振膜背面所面临的,就是很强的近距离反射波和剧烈的压力变化,对整体的频率响应和失真都有很严重的不良影响。
& && && & 所以若是用上了磁铁结构特大的单元,就必须要将障板的内面做适当的加工,削出信道让背波可以顺利导
& && &出,如Theil的喇叭就有这类处理。或者就使用高强度而较薄的金属障板也可避开这个问题。其实,更进一步看,单元的框架设计同样也会面临类似的难题,像旧式以铁板冲压成型的框架,就有着较宽的支撑部分,若同时又和音盆本身靠得很近,就会增加背波的反射而造成音染。新的铝质铸造框架则能做出较为理想的形状,同时兼顾强度、美观,及低音染的实用性。
& && &或者,使用高磁力小体积的磁铁来使单元背波得以充分地舒展。大约五年前,Vendersteen(注6)推出的三音路喇叭中所用的中音单元便是特别向Vifa订制,采用小型的Neodymium磁铁。而Wilson
& && &Benesch的旗鉴Bishop,因为采用特殊的面对面Isobaric低音设计,单元的磁铁直接朝外,所以除了采用更新的强磁小型化镍铁硼磁铁,磁极还做成圆弧流线形,就连框架也在高强度的前题下做到了最小的正投影面积,解决先前提到的问题可谓面面俱到。而我多次提到的传奇性全音域单元Lowther,虽问世已数十年,一样很细心的注意到这个问题。虽然Lowther所采用的磁铁很大,但在形状上已尽可能流线化,巧妙的让出了音盆后方的空间,框架支撑部分也设计成以窄边面对发声方向,减低背波阻碍的努力可说无所不用其极。
& && &除了上述的问题,还有一项影响单元性能的因素,就是音圈在磁隙中的动作还有与磁铁的交互作用。严格说来,音圈和磁力系统的动作实际上是互推或互拉,只因磁力系统被框架和障板固定住,所以看起来好象是磁铁在驱动音圈。
& && && & (
& && &注6:Vendersteen这家喇叭厂的设计理念颇为正确健康,总将成本花在看不见的地方,外观包装极为简单节省,声音表现中规中矩,音乐性也佳,应是爱乐者的良伴。可惜体形较不讨好,始终不得本地代理商及消费者的青睐)
& && &认清这个事实后,衍生出来的问题有:一、音圈本身产生的磁力会对磁铁进行反充磁,所以磁铁必须要挺得住,动态、驱动力和效率才不会打折扣。而磁铁对抗反充磁的能力和特性也会影响发声的特性,使用Alnico磁铁的喇叭在中高音域音色迷人,相信便和这个因素有关。
& && &二、音圈本身产生的磁力会扰乱磁隙中原本恒定的磁场,造成失真。这个问题可以采用镀铜的磁极或插入铜质短路环来消除磁场的调变,进而大幅减低失真。这个技术对于中低音单元互调失真的改善尤其明显,因低音域发声需要运动冲程较长,同时又要发冲程短而快的中音,这会使磁场调变的复杂度大增。
& && &磁力系统的两难 Vs. 创新的极化方向及磁极结构
& && &一开始谈到磁力系统的时候,我便提到传统上喇叭单元中的磁铁都是轴向极化,但无论如何到最后音圈需要的是径向的磁场。那么,为什么不一开始就把磁铁的磁场做成径向?因为制作上难度高、成本昂贵,一直到大约四、五年前才有人提出用径向极化的方式来制造喇叭单元。
& && && & 首先,传统的轴向极化结构有何缺点?一、体积较大;二、不易做到高磁束密度且深长的磁隙。体积大的问题先前已谈过,再来谈谈磁隙有啥蹊跷。
& && &传统磁力系统的磁隙长度就可说是等于上极板在磁隙端的厚度,在相同的磁铁条件下,要做到较高的磁束密度,首先可缩小磁隙宽度,但此举将使音圈的组合困难,增加成本;况且极板内的磁通量不可饱和,所以又要考虑极板材质和厚度。
& && &另外,若想做到长磁隙短音圈的组合,便势必会面临磁束密度降低的窘境,加上较短的音圈,整体发声效率将会降到很低。虽这样的组态可得到较佳的功率线性,但想同时兼具高效率,可要克服众多的两难。如Altec
& && &515系列和TAD
& && &160X系列,采用了短音圈长磁隙的架构,获致极佳的功率线性,同时又具有超高的效率,实在是非常的不容易,只能说这又是另一个人定胜天的例证。
& && &若使用径向极化的磁铁,兼具高磁束密度和长磁隙的磁力系统便轻易达成(成本还是不低,只是物理上的两难较少),等磁束密度的磁隙长度可比传统结构超出数倍,意味着单元的线性冲程也多出数倍!在高音压操作下的失真也就非常低。这样看起来便很适合于低音的再生,现在已有这样的产品,是一种用于专业领域的18吋低音(注7),据称其最大线性音压已让人耳无法忍受,而此时的失真仍非常之低!
& && && & ( 注7:Aura Sound 1808,请注意这不是B&W的副牌Aura,而是另一家公司。)
& && &可惜到目前为止,还没听说有用这种方式做成的中音单元。虽然中音不用长冲程动作,但这样的架构可以做到体积很小、磁力很强,对于中音发声一样是两大利多。相信在某家喇叭厂的实验室里便有这样的东西,很快的应该就会有量产品问世,我们拭目以待。
为什么谈喇叭单元?简单,因为你听到的声音就是发自单元。无论用了多么厉害的音箱(或不用音箱),和多么完美的分音器,若是少了好单元,一切还是白搭。所以单元是很重要的,这点应无庸置疑。
& && &那么,一个中音单元,高不上低不下,有什么了不起?但有很多人都说中音是音响发声最重要的频段,这我举双手赞成。如果你曾像我这么无聊,尝试用单独一只高音单元听蔡琴唱歌,或用单独一只低音单元听帕格尼尼的小提琴曲,就会深切的体认到中音单元的可爱。我想你也会同意,若强迫你只能用一个单元听音乐,你一定会选一个看起来长得像中音单元的东西。原因无他,因为你知道(或猜想)它会发出中音域的频段,而我们地球人的听力主要就是在这个范围内,音乐的构成主体也是在这儿。
& && &中音单元的设计
& && &上回说的“一指蒋”高音的概念,可以继续延伸至中音的范围,因为任何发声单元都可以解构为发声振膜、振膜悬挂以及驱动系统。只不过因为工作频段的不同,这些构成要素在这么多年的演化下渐渐演变到一个特定范围的大小。然而,其形状和材质等却有较多的变化,尤其是振膜材质,近年来可说是花样百出。
& && &我们就先来一一检视:
& && &纸盆振膜
& && &这应该算是最古老的材质了。简单的说,把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上,纸浆便沉积其上,将沉积至适当厚度的纸浆抄出,再行干燥等后续加工处理,便成了一个纸盆振膜。而其中纸浆的成份,如纤维的种类、长短,及填料成份,和抄纸的制程及后段处理方式(如风干或热压等),都会影响最后成品的特性,也直接影响了发声特性,这些当然就是各家不外传的商业机密了(注1)……。
& && &(注1:多年前曾读过一篇洪怀恭先生现身说法所写的一篇有关纸盆制作的文章,除了浩叹纸盆所含的学问博大精深之外,更令我深深佩服洪前辈的研究精神。我在本文中轻描淡写的几句话,可是无法道尽多少年来先贤先烈们流血流汗所累积的精髓。)
& && &一般来说,纸盆的声音特性为平顺自然,明快清晰而不神经质。因为内含无数的纤维相互交织,因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉,形成很好的阻尼,因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显,滚降的截止带也就很平顺。这可说是一种很好的特性,因为这样就可以用很简单的分音器,不需额外的剪裁,系统的整合也就很健康。
& && &另外,纸盆的刚性颇佳,对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。别看手边常见的纸张都是软软的,在适当的形状和厚度下,纸的刚性是能够做得很不错。再者,若设计和制作得当,纸盆可以做得很轻,比最轻的塑料振膜还轻15%以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料,纸质还是稍重了点,但其实相差不大,因此发声效率高。Audax的6.5吋纸盆中音PR170系列,效率便高达100dB/W。
& && &纸盆可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化,因纸吸收了湿气后其密度会变高(变重)、刚性会变差(变软),所以发声的特性也会受影响。至于这样的改变是好是坏也很难说,英国的Lowther俱乐部成员便宣称在下雨天时,家里的Lowther喇叭特别好听。
& && &较令人担心的应该是干湿循环次数多了之后,可能会造成材料本身的疲劳,进而改变其原本的特性。但君不见许多古董纸盆单元在工作了数十年后还是照样唱得很好,所以这种情况应该还算轻微而渐进,有点像是熟化后进入另一个稳态的阶段,对我们用家来说应该是不成问题才对。
& && &近年来生产的纸盆单元,有一大部分便在这方面有各种改善的方式,使纸盆的特性可以更加稳定。常见的有表面涂膜,或是在纸质配方上作文章,有些厂家就宣称他们的纸盆能防水,从某些户外用的PA喇叭看来,应该有相当的可靠度。当然,就像先前提到的,对于这类事情,我们一般人顶多看看热闹,要瞧出门道就不是那么容易了。另外,千万别把纸盆的悠久历史和“落伍”划上等号。若以整体音响产业的视野来看,纸质锥盆喇叭单元所占的比重稳居各类单元的首位。不信瞧瞧你家的电视、手提收录音机、床头音响、计算机……等等,是不是大部分都采用纸盆单元的小喇叭?你说,嗐!这些东西怎么能跟我的高科技High-End喇叭相比!但换个角度看,若这些“次级品”都换用非纸盆单元,保证更难听,而且更贵。这是因为纸盆这种材料可说已经发展得相当成熟,所以能够获得很好的成本效益比。再者,更有许多经得起时间考验的传奇老喇叭和超级制作的新世代霸主都有纸盆的身影:WE/Altec
& && &755A全音域、Goodman Axiom 80全音域、Altec A5/A7、AR
& && &3a、Lowther全音域、TAD……等等族繁不及备载。一些热爱此道的资深玩家更是直接了当的说:“给我纸盆,其余免谈!”很多人也认为,将纸盆的制作称为科学还不如说是一项艺术,足见其引人入胜之魅力。
& && &塑料振膜
& && && &因石化工业的发达,在我们日常生活环境中便随处可见塑料制品,低廉的原料和加工程序简便自然就获得了各种产业的青睐,其中当然也包括音响工业。
& && && & 这里说的塑料振膜,是指用塑料射出成型或其它方式做出的一体成型锥盆,最常用的材质应属聚丙烯(Polypropylene,简称
& && &PP)。这种PP材质,我们最常接触到的应该就是微波炉用容器和保鲜盒一类制品,都是属于射出成型的。另外,常用于各类纸箱外加强用,黄色或灰色的打包带也是由聚丙烯纤维制成。由此我们可以体认到一件事,这种材料实在是非常的强韧。多数高分子聚合物的物理特性便是韧性特强,因为分子结构巨大且排列不规则,所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗,阻尼特性很好。这项优点和纸盆类似,就是高端的滑落很平顺,除了听感上柔顺自然外,能够使用低阶、简单的分音器也是一项利多。我们可以从许多欧系二音路小喇叭上感受到这些良好的特质,
& && &ProAc所采用的6.5吋透明PP振膜的Scan中低音单元,就可称之为这类单元当中最佳的典范。
& && &然而,相较于其它振膜材质,PP的刚性不甚佳,质量也较重。虽然用保鲜盒往脑门上K下去是很痛,但并不表示它在微观的高速小范围运动下就有很好的刚性,而这样的工作条件才是我们在单元振膜选用上所在意的。
& && &PP材质较弱的刚性造成了高速微动作时(高频段工作时),音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜,也就是发生了“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共振,但毕竟已无法作完美的活塞运动,失真率相对提高,听感上便是柔顺有余,解析力及动态却不足,有些以8吋PP振膜中低音单元为基础的二音路喇叭,
& && &会在中音到中高音域容易出现迟缓呆滞的症状,病因便在此。若在低音部份不要太贪心,选用较小口径的单元,便可在某种程度上减轻这样的问题。因为雪上加霜的是在大面积下要做到足够刚性所需的厚度相对较大,整体质量便水涨船高。所以,另一方面你也找不到高效率喇叭是采用PP振膜的单元。
& && &虽不像纸盆那样有吸水气的问题,但PP振膜会有随温度改变特性的倾向。幸好这点应该不至于困扰我们,因为就像纸盆和湿度的问题一样,这样的变化应属缓慢而渐进,就别太担心了!
& && &综观以上,PP好象因为刚性较差和质量较高的关系而不适于制作振膜,其实应该说是看我们如何在诸多妥协下作取舍了。就像前面提到的Scan单元,虽然用上被我批评得很惨的PP振膜,但一样还是可以做出很成功的产品,整体表现一样很出色。
& && &或者,更积极的作法是对这种材质加以改良,也就是以PP为基础,再混入一些添加物,以加强其刚性。这个动作的确能带来一定程度的改善,使得制作出来的单元在动态、失真率、细节表现,和发声效率上都有不同程度的进步。如Dynaudio和Infinity/Genesis都有采用此类处理的单元,虽然混入的添加物和制作方式不尽相同,但成效都颇明显。
& && &另外,既然石化原料和射出成型是这么的方便,所以当然有人会开发不同于PP的新材质,如Bextrene、TPX,或Neoflex的材质,其化学成份不详,虽看起来和PP很像,但这些材质的较佳刚性和较低质量能带来更好的动态及解析力,你应该能从各家喇叭的广告和型录上看到上述的材质,不妨有机会时验证一下。
& && &金属振膜
& && &既然刚性较弱会导致动态和解析力的缺失,那么利用高刚性的金属材质来制作振膜,应该会得到很好的效果才对。若不谈号角喇叭用的压缩驱动器,一般能看到用于直接放射的中音或低音单元所用的金属材质,应属铝金属或其合金产物为最多,最大的优势便是刚性很强,在一定范围的工作条件下不会变形,其结果便是很低的失真和很好的细节解析力。但是刚性强的另一面便是内损低,就像我上次提过的“一指蒋”高音一样,能量不会被振膜材质本身吸收,所以发生盆分裂时会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端,若不妥善处理,就很容易出现“金属声”。
& && &所谓妥善处理,首先可以在分音器的设计上尽可能将此共振峰压制,也就是把共振峰安排在滤波的截止带或以外,让进入单元的讯号不要含有会激起高频共振的频率,于是共振峰便会被分音器所“隐藏”起来,我们就不会听到金属声了。为达此目的,通常必须要采用至少二阶以上的分频斜率,才能有效滤除;若用一阶,斜率太缓,不足以有效压制。若再把分频点往低端移动,又会牺牲掉可用的频宽,这样的作法不太健康。因此,高阶分频和慎选分频点是采用金属振膜单元所必须特别注意的。
& && &或者,相对于消极的避让,也可积极的改进缺点,那就是加强振膜的阻尼:三明治夹层结构、涂布阻尼物都是不错的方式。市面上这类的产品已经愈来愈多,其中也不乏相当成功的例子,如上一期“彻底研究”介绍的Elac,或是声音和价钱都很高贵的瑞士Ensemble。
& && &除了高频共振不好对付之外,振膜重量是另一项不利因素。因为成本的关系,还没见过用钛金属制作的中音单元。所以,金属盆的中音或低音单元虽可在强劲驱动下表现出色的动态,但整体的发声效率事实上还是偏低,一般需要较大的功率来伺候。
& && &合成纤维材质
& && &历来似乎最先进的材料都会先用在杀人武器上,真是好斗成性的人类之最大悲哀,要是拿来用在音响上让大家聆赏音乐,岂不是一片祥和?在硼碳纤维及蜂巢式三明治结构应用于战斗机上获致极佳成效的多年以后,才有人将这类的材料用在音响上。
& && &既然是航空级的材料,当然就兼具了质轻和高强度的双重优点,可以做到比纸还轻,刚性比金属还强,而且强度不只超过铝很多,甚至还高过钢铁(注2),用来制作喇叭单元的振膜应该是再理想不过了!所以各家制造Kevlar或碳纤维单元的厂家,无不用力的标榜其高刚性、低质量、还有高阻尼的特性。前二项优点是成立的,但自体阻尼这一项则要视条件而定,并不一定就比较好。
& && && & (注2:这是指其它的成形方式所能得到的最佳成果,并不是指薄薄的单元振膜可以会你家的菜刀还硬,至少目前还做不到。)
& && &若没有妥善处理,这类高刚性的人造纤维会和金属盆面临类似的问题,也就是高频盆分裂共振。虽不至于像金属振膜那么严重,但这个盆分裂共振的确存在,也轻易地达到扰人的程度。在没有妥善处理之下,听感上容易造成硬质的中频上段和高频下段,更厉害些便开始刺耳了。我在几年前曾读到一篇器材评论,其中主笔对Kevlar中音的表现便是颇有微词。
& && &在加强阻尼处理(如三明治夹层或涂膜等),加上适当分频的条件下,这类单元就能够展现非常好的细节解析力、停动自如的瞬时响应、极佳的大动态及微动态,而且这些好表现只需一点点的功率。如Focal的Audiom
& && &7K,采用Kevlar及聚合物发泡三明治夹层振膜加乳胶涂布,效率可达98dB/W,即使稍逊于Audax纸盆的100
& && &dB/W,也算表现相当突出了(注3)。
& && && & (注3:比较一下这二个单元的资料,发现Focal Audiom 7K的磁铁明显较大(1132g Vs.
& && &880g),振动部分质量也较低(7.3g Vs.
& && &9.1g),结果发声效率还是比“火力”较小的Audax低,可见其它环节如悬挂顺服性、磁路系统的设计、音圈、振膜形状……等还是有许多的学问和妥协。)
& && && & 在较常见的Carbon和Kevlar Fiber单元制品以外,另有一种特殊的人造纤维振膜在数年前问世 ─ HAD(High
& && &Definition
& && &Aerogel),由Audax所推出,使用压克力聚合物凝胶和多种合成纤维(包括Carbon及Kevlar)所制成(注4),特性表现极佳,由测量上可看出非常好的瞬时响应,失真极低,同时又能得到平滑的高频滑落特性,完全没有出现高频共振峰,目前的制成品虽在发声效率上不如纸盆或Kevlar,但应该是磁路系统的设计企图心造成的差别,而其它项目的实力确也不容小觎。SWANS请来Stereophile名主笔Martin
& && &Colloms所设计的三音路Allure便采用了此种单元,我自己的短暂聆听经验是轻松自然有如上好的纸盆单元,解析力及动态表现又更加的现代化,听不出任何不良的僻性,称得上是非常成功的单元设计(当然,系统整合得当也应记一功)。
& && &(注4:这种凝胶与纤维的混合制程非常特殊,从制程的初期到完成,凝胶的体积会缩小至原来的十分之一。更妙的是,在此过程中聚合键结的长炼状分子会顺着事先加入的纤维而成长,所以其分子排列方向是可控制的,极佳的刚性和自体阻尼便由此而来。)
& && &其它材料
& && &其实,除了上述的四大类材质外,其它还有很多质轻强度佳的材质皆可制成喇叭振膜,如玻璃纤维、赛璐络纤维、石墨纤维、电木、丝质纤维、发泡聚苯乙烯、各种发泡塑料,以及真空烧结精密陶瓷……等,其中许多材料都大有可为,有些适于做高音,有些适于做中音,有些适于做低音,有些高中低音皆宜,各擅胜场。
& && &甚至还听过在日本有人研发出一种利用某种特殊的植物(就是霉菌啦),顺着设计好的模子,“长”出一个锥盆来!据称其发声之自然超乎任何材质。不过,我想这样的逸品应该是很难导入量产,因为成本实在太高(时间成本)。
& && &(在此要提醒一点的是,很多单元的振膜会做得让你看不出到底是什么材质;或反过来说,做得『很像』某种材质。基本上,这已几近仿冒行为,身为无助的消费者,我们只能小心为上)
& && &磁路系统
& && &看过了形形色色的振膜,我们再来看看磁路系统。前二期陈运双先生已介绍了许多的磁铁材质,在此便略过,而将讨论重点放在磁路系统的整体设计上。严格说来,磁路系统应包含音圈的部分,而不是只有磁铁和磁极结构,因为它们是一起动作,也应该在设计时一并考虑。
& && &简单的说,音盆之所以能动作就是靠音圈,而音圈的动作是靠其中电流变化的改变所产生之磁力与磁铁、磁极所产生的固定磁场相互作用而动作,这个原理大家应耳熟能详。其中,音圈的设计和磁隙的宽度、长度等有许多值得探讨的地方。
& && &音圈设计顾名思义,音圈就是发声用的线圈,是由漆包线加上特殊接着剂紧密整齐的缠绕在音圈筒上而成。漆包线的材质有铜、铝、银或其它合金,其横截面的形状大多做成长方形或六角形,以期能够达到最大的缠绕密度,也就是说在一定的音圈长度(注5)下能绕出较多的圈数,而较多的圈数便意味着更大的磁力,驱动力也就更好,音盆的加速度系数也就更高,结果便是能有高效率、大动态的能力。以扁线音圈来说,若横截面的形状做成长宽比1:5的扁长方形,绕制时以短边靠在音圈筒上,做出来的音圈将可提供比圆形截面的音圈高出30%的加速度系数、效率和动态。
& && && & (注5:音圈长度是指绕好的音圈在轴向上的长度,而不是绕线展开的长度。)
& && &音圈绕在音圈筒上,其压力总和是非常可观的。你可以做个简单的实验:用一段细绳(缝衣绵线、尼龙钓线或牙线皆可),使三分力气密密的绕在手指上,绕上十圈就好,看看有什么结果?相信不用几秒你就会急着将它松开。有些单元的音圈在高张力的缠绕下,对音圈筒所施加的总压力可达到以吨计!所以音圈筒必须是要非常的强固,同时,为抵挡音圈的发热,音圈筒也要相当的耐热才行。一般是用铝(合金)、Kapton,或其它质轻、高强度且耐热的材料来制造圆筒。一些较讲究的厂家会将绕好的音圈组合做多重热处理,以达到更佳的稳定性。
& && && & Klipsh的Jim Hunter便曾在“Speaker
& && &Builder”的专访中提到,他们曾收到顾客送修的喇叭,其中高音号角驱动器已从烧熔的塑料质号角喉部掉下来,可见当时整个驱动器实在是烫得不可开交,但拆开后其中的音圈组竟然还是好的!
& && &音圈尺寸的决定存在着两难,若求驱动力以达到高效率及大动态,大直径的长音圈应该能担当大任;但这么一来,重量增加,电感量也增加,又将不利于瞬时和高频响应。而长音圈便代表了音圈只有一部分被磁隙涵盖,如此磁隙中的磁场对音圈的控制力较弱,也较容易被音圈产生的磁场所调变,造成失真较高。若音圈做得很小,虽本身很轻,但驱动力又太弱,达不到理想的发声效率和控制力,承受功率也受限。所以,音圈的大小和振膜面积、形状,及磁铁的磁力大小等因素应该要有一个最适化的妥协。
& && &磁铁及磁力系统
& && &再来看看磁铁及磁极的结构。传统上喇叭单元中的磁铁都是轴向极化,也就是磁铁的两极方向和空心圆柱形磁铁的中心轴方向平行,然后再使用导磁材料做成的磁极将磁力线引导至磁隙中,构成回路。而音圈动作所需要者便是磁隙中的径向磁场,也就是磁场方向平行于半径方向,呈向心收敛或离心放射。磁隙中的总磁力强度和磁束密度便是源自于磁铁的磁力,而这其间和磁铁种类、大小有关。绝大多数单元采用的磁铁便是铁氧陶瓷磁铁(三氧化二铁),因为这种材质的抗温度变化力很好,对抗反充磁的能力很强,机械强度和抗蚀性也佳,最重要的是成本低。但缺点是获得单位磁力强度的体积和重量都很大,所以为了要达到高效率,你总会看到巨大的磁路结构。高音单元或号角驱动器就不用说了,磁铁的直径一定比振膜大得多。而有些6吋到7吋的中音单元,其磁铁直径也可做到和振膜差不多大。甚至有些专业的10到12吋的中低音,磁铁直径也和振膜一样大!
& && &高磁力是我们所希望的,因为它能带来高效率、高动态、高控制力等好处。但是大体积的磁铁除了看起来比较雄状威武,其它便不见得有什么好处,甚至于对音波的传播会有一些不良影响。因为巨大直径的磁铁直接挡在振膜后方,背面的音波就只好从四周的侧面挤出来,有一部分还会直接被反射回振膜。若这个单元又是固定在很厚的障板上,情况就更雪上加霜了,因为振膜和磁铁间的距离也许和障板厚度差不多,若无额外的加工处理,那么背波就会从剩下的一圈窄缝间“喷出”。此时振膜背面所面临的,就是很强的近距离反射波和剧烈的压力变化,对整体的频率响应和失真都有很严重的不良影响。
& && && & 所以若是用上了磁铁结构特大的单元,就必须要将障板的内面做适当的加工,削出信道让背波可以顺利导
& && &出,如Theil的喇叭就有这类处理。或者就使用高强度而较薄的金属障板也可避开这个问题。其实,更进一步看,单元的框架设计同样也会面临类似的难题,像旧式以铁板冲压成型的框架,就有着较宽的支撑部分,若同时又和音盆本身靠得很近,就会增加背波的反射而造成音染。新的铝质铸造框架则能做出较为理想的形状,同时兼顾强度、美观,及低音染的实用性。
& && &或者,使用高磁力小体积的磁铁来使单元背波得以充分地舒展。大约五年前,Vendersteen(注6)推出的三音路喇叭中所用的中音单元便是特别向Vifa订制,采用小型的Neodymium磁铁。而Wilson
& && &Benesch的旗鉴Bishop,因为采用特殊的面对面Isobaric低音设计,单元的磁铁直接朝外,所以除了采用更新的强磁小型化镍铁硼磁铁,磁极还做成圆弧流线形,就连框架也在高强度的前题下做到了最小的正投影面积,解决先前提到的问题可谓面面俱到。而我多次提到的传奇性全音域单元Lowther,虽问世已数十年,一样很细心的注意到这个问题。虽然Lowther所采用的磁铁很大,但在形状上已尽可能流线化,巧妙的让出了音盆后方的空间,框架支撑部分也设计成以窄边面对发声方向,减低背波阻碍的努力可说无所不用其极。
& && &除了上述的问题,还有一项影响单元性能的因素,就是音圈在磁隙中的动作还有与磁铁的交互作用。严格说来,音圈和磁力系统的动作实际上是互推或互拉,只因磁力系统被框架和障板固定住,所以看起来好象是磁铁在驱动音圈。
& && && & (
& && &注6:Vendersteen这家喇叭厂的设计理念颇为正确健康,总将成本花在看不见的地方,外观包装极为简单节省,声音表现中规中矩,音乐性也佳,应是爱乐者的良伴。可惜体形较不讨好,始终不得本地代理商及消费者的青睐)
& && &认清这个事实后,衍生出来的问题有:一、音圈本身产生的磁力会对磁铁进行反充磁,所以磁铁必须要挺得住,动态、驱动力和效率才不会打折扣。而磁铁对抗反充磁的能力和特性也会影响发声的特性,使用Alnico磁铁的喇叭在中高音域音色迷人,相信便和这个因素有关。
& && &二、音圈本身产生的磁力会扰乱磁隙中原本恒定的磁场,造成失真。这个问题可以采用镀铜的磁极或插入铜质短路环来消除磁场的调变,进而大幅减低失真。这个技术对于中低音单元互调失真的改善尤其明显,因低音域发声需要运动冲程较长,同时又要发冲程短而快的中音,这会使磁场调变的复杂度大增。
& && &磁力系统的两难 Vs. 创新的极化方向及磁极结构
& && &一开始谈到磁力系统的时候,我便提到传统上喇叭单元中的磁铁都是轴向极化,但无论如何到最后音圈需要的是径向的磁场。那么,为什么不一开始就把磁铁的磁场做成径向?因为制作上难度高、成本昂贵,一直到大约四、五年前才有人提出用径向极化的方式来制造喇叭单元。
& && && & 首先,传统的轴向极化结构有何缺点?一、体积较大;二、不易做到高磁束密度且深长的磁隙。体积大的问题先前已谈过,再来谈谈磁隙有啥蹊跷。
& && &传统磁力系统的磁隙长度就可说是等于上极板在磁隙端的厚度,在相同的磁铁条件下,要做到较高的磁束密度,首先可缩小磁隙宽度,但此举将使音圈的组合困难,增加成本;况且极板内的磁通量不可饱和,所以又要考虑极板材质和厚度。
& && &另外,若想做到长磁隙短音圈的组合,便势必会面临磁束密度降低的窘境,加上较短的音圈,整体发声效率将会降到很低。虽这样的组态可得到较佳的功率线性,但想同时兼具高效率,可要克服众多的两难。如Altec
& && &515系列和TAD
& && &160X系列,采用了短音圈长磁隙的架构,获致极佳的功率线性,同时又具有超高的效率,实在是非常的不容易,只能说这又是另一个人定胜天的例证。
& && &若使用径向极化的磁铁,兼具高磁束密度和长磁隙的磁力系统便轻易达成(成本还是不低,只是物理上的两难较少),等磁束密度的磁隙长度可比传统结构超出数倍,意味着单元的线性冲程也多出数倍!在高音压操作下的失真也就非常低。这样看起来便很适合于低音的再生,现在已有这样的产品,是一种用于专业领域的18吋低音(注7),据称其最大线性音压已让人耳无法忍受,而此时的失真仍非常之低!
& && && & ( 注7:Aura Sound 1808,请注意这不是B&W的副牌Aura,而是另一家公司。)
& && &可惜到目前为止,还没听说有用这种方式做成的中音单元。虽然中音不用长冲程动作,但这样的架构可以做到体积很小、磁力很强,对于中音发声一样是两大利多。相信在某家喇叭厂的实验室里便有这样的东西,很快的应该就会有量产品问世,我们拭目以待。
&&难解的两难和矛盾
& && &振膜质量
& && &先前提到,要降低系统共振频率最简单的就是增加振膜质量;当然,这是很容易做到的。但是,为了高频响应和发声效率,这样又算不上是好方法。那么,我们不要硬碰硬,让单体在低频时“看到”较重的音盆,而在高频时就只看到较轻的音盆。
& && &听起来有点诡异?
& && &这是全音域单体的设计中非常巧妙的一招,也就是“机械性”分频。实际操作时的情况是,低音时,整个音盆一起动作,渐往高频时,利用盆分裂特性使得音盆较重且声阻较大的外围“来不及”跟着一起动。此时,真正随着音圈动的只剩下较内圈部分,相对上这个“局部”区域的音盆比起整个面积当然就轻得多了。所以,这样一来,随着频率的不同,音盆“实际有效”的运动质量就不同。如此,高频到低频的响应就可以同时达到。
& && &刚刚提到的“盆分裂”,说来轻描淡写,但稍微想想就可以体会到其中的重重困难。如何在某个频率以上使得一部分的振膜“来不及”跟着音圈动就很难控制了,再者,要让这些部分“既然跟不上就干脆别动”也不简单,因为,最怕的是跟不上音圈的驱动而自己乱动,徒然增加音染。而且要注意的是,单体实际在播放音乐时其中包含的频率很广,且时时刻刻在变。所以一旦这样的盆分裂不在控制之内就可以想见其失真之恐怖!
& && &驱动力
& && &先前有提到,若要让高频延伸,势必要有很强的驱动力来使音盆的加速度达到高频的需要。而驱动力的来源有二:音圈及磁力系统。把音圈的圈数绕多些就能产生较大的磁力,以便和磁力系统相互作用而产生较大的驱动力,但圈数多就意味着电感量的提高和质量的增加,这二者又都不利于高频,所以此路不通,音圈的设计仍要取一妥协。在此,“小而美”显然比“大而不当”要好得多。
& && &再来,我们只好增加磁力了。虽然先前提过,强大的磁路系统会造成很强的阻尼而使得自由共振频率不易降低,但是为了要达到高频发声所需的振膜加速度,磁力的强度还是要比一般单体强上许多,才有办法将“不轻”的音盆(注4)推出那种级数的加速度值,否则就和一般的中音单体没多大分别了。至于阻尼过度的问题,只好由放松机械性阻尼来做补偿了。
& && &系统整合问题
& && && & 不就只有一只单体,何来的“系统”整合?这里的系统整合指二方面:一是音域平衡的微调,二是装箱调谐的设计。此二者常相互牵动彼此。
& && &理论上,一个理想的全音域单体应该是在装箱后或固定在适当的障板上就可以直接连上后级,没有任何阻隔的发出天籁。但想想先前提过的种种进退两难的窘境,在设计者绞尽脑汁、呕心沥血,好不容易做出一只能够全音域发声的单体后,你还希望它能“全面性”毫无妥协的发出你想要的一切?请记住,在各种的进退两难中,绝大多数的出路便是“妥协”。
& && &若你对Stereophile熟悉的话,应该对他们刊出的各种器材测试图谱有些印象。一般来说,扩大机的频率响应图在20Hz─20KHz之间几乎就像是尺画的一样平直,若是管机,顶多在频域二端有些微的滚降;而喇叭的频率响应图谱就崎岖得多,用坏掉的锯子来画还比它规则些。若再看衰减瀑布图和离轴响应,那就更糟糕了,各种奇形怪状的高山深谷遍布全频段。
& && &为什么喇叭的频率响应没办法作到像扩大机一样的平直?因为喇叭是机械性动作的组件,一动起来各个部分的能量传递、释放和储存会非常复杂,且相互关联。如此,免不了会存在许多的能量堆积或相互抵消的状况
& && &能量堆积处形成共振峰;相互抵消处形成凹陷,这么一来崎岖的频率响应就不足为奇了。较佳的情况是崎岖的形态较缓和且均匀,如此可避免集中在一个特定的范围而形成明显的音染。若起伏很大或集中在一处就不妙了,强烈的音染不但扭曲了音域平衡,其共振峰处的能量不但较强,而且久久不散(常可在瀑布图上看出),所以会严重掩盖其本身和临近频段的解析力和微动态表现,就算用高Q值陷波器来加以衰减还是无法解决不干净的残余共振。
& && &另外,单体的阻尼状况也常会表现在频率响应曲线的走势上。若高端上扬,则是中低音域的阻尼相对上有些过度,听感上便是紧瘦结实,稍偏明亮;若是反过来低端上扬,则是中低音域的阻尼相对上有些不足,听感上就较为肥胖宽松而昏暗。
& && &说了这么多喇叭单体的“黑暗面”,不外是要提醒大家,就算历年来各“传奇”的全音域单体各自在不同的领域理皆有其“超级制作”之处,但在无可避免的众多妥协之下,免不了有其取舍,而很难做得面面具到。就连乐器的制作都要投注极大的心力,才能获得音色的完美和全音域响度的平均,更何况是喇叭单体这个“二线”的模仿者。
& && &所以,一个全音域单体,虽可以做到全音域发声,但不见得一定平直。常见的问题有:中音部分(有些是中高,有些是中低)有宽而缓的凸出,造成听感上某种程度的音染;还有部分是高端有缓和的滚降,造成听感上较为昏暗;当然还有过度阻尼造成的低端滚降,听感上自然是又瘦又紧,低音没有量感。
& && &若是频率响应有些微的凸出,而这个音染又令人无法忍受,只好用一个陷波器来将这个凸出压平。若症状不严重,这个方式多半能有令人满意的结果。别瞧不起这样的组合,虽然这样一来后级到单体之间有了一些“阻
& && &碍”,但这算只是频率响应的修整,比起多路分音的喇叭中频率响应复杂的交叠和扭曲的相位,这还是单纯多多。而且,这类陷波器线路其实在许多喇叭的分音器上都可以找到,所以也不算什么见不得人的东西。
& && &若是高端滚降,则多半是因为相对上磁力系统不够力所致,或者是音盆太大,用上“机械分频”的技俩还是拖累太重,如早年的12吋甚至15吋的全音域单体或多或少有这样的问题。此时,除了加个高音单体,别无他法。你会说,唉,这算是哪门子的全音域!别急着下定论,若妥善处理,将高音单体的响应从16─18KHz处(或甚至更高),以每八度-6dB的斜率缓缓切入,还是能够得到很好的结果,因为分频衔接处已避开了人耳敏感的音域,且一阶分音能保持相位一致,所以还是保有全音域的“大部分”好处。(若你手上刚好有Altec
& && &412C,又嫌它们没高音,请赶紧通知我,我很有兴趣购买。等我弄出好声,你就别想再买回去)
& && &最后一种情况就是低音部分的滚降,这类全音域单体具有较强的阻尼,低音的听感常紧缩而短促,好处是细节清晰。此时若能使用适当的装箱调谐或甚至用号角负载来提升低音部分的声阻而提高效率,整体响应便很理想。若制作得当,这样的组合能提供最佳的全音域发声表现。
& && &既然提到了装箱调谐,我们就顺势谈下去。一般市售的喇叭,90%以上都是密闭音箱或开口调谐(一般俗称『低音反射式』)。只要是箱型喇叭便大致脱不了这二种设计及其衍生物,只有少数例外。对于全音域单体来说,应该要使其低音域发声时的振幅愈小愈好。因为振幅愈大,不仅低音本身的失真大增,同时中高音更大受影响。想象一下大振幅全音域发声时会是怎样的情形:中高音的小幅度快速运动“骑”在大幅度慢速的低音运动上,中高音的振动时而向你靠近;时而离你远去,可想而知会带来很高的互调失真和都卜勒失真。虽说任何单体都会面临类似的问题,但全音域单体的工作频域远大于其它单体,所以这种情况会更明显而应极力避免或减少。
& && &在刚刚提到的二种主流装箱方式中,开口调谐应是较适合全音域单体的,因为这种方式可在系统共振频率附近(一般是30─50Hz,视设计情况而异)大幅减少音盆的冲程。如此便一举三得:失真降低、承受功率较高、发声效率也高。因为这个缘故,绝大部分的全音域单体都可以用这种装箱方式得到大致上不差的效果。
& && &另外,有些纯粹主义者认为,这么好的单体装在箱子里会被箱体共振所玷污,所以不用箱子,直接装在开放式障板上。某些本身低音部分就足够的单体便适于如此使用,可以获得最无染纯净的声音,如WE/Altec
& && &755C。据称,其中音瞬时快若闪电,比之静电喇叭毫不逊色,又有更佳的动态表现。但这个方式有一些缺点,首先当然是占地太大,因为系统的低音延伸取决于障板面积,为取得适当的低频响应,小则需要1公尺见方,大则没有上限,要将墙壁挖二个洞来装也可;再来是效率和承受功率都会较低,低频响应也会较弱;最后是双面发声会使得空间因素更形复杂难解,而二片大门板矗立眼前实在也不容易被大多数人接受。
& && &最后,便是最复杂的号角负载方式了。关于号角的种种,我们择期再详谈,现在只能大略的介绍一下。简单的说,号角就是一个呈喇叭状展开的管道,宽的这边称为“号角开口”,窄的那边称为“喉部”。号角的形状会造成喉部的声阻大于开口,使得位在喉部附近的单体振膜和空气分子间有很大的压力,也就是说这之间的能量可以的耦合得很好,因此发声效率很高。
& && && & 使用背载折叠号角的型式,在适当的制作下,中低音到低音部分的效率会有效的提升,刚好和之前提到的阻尼过度的单体能有几近完美的配合。
& && &单元简介
& && &历年来各厂家生产的全音域单元说来也不算少,我当然无法一一列举,以下便就我所知,举一些较著名的例子供读者参考,其中有些尚有新品产制,而其它便只能在二手古董市场才能找到。
& && &Jordan Watts
& && && & 非常特殊的设计,采用铝质音盆,在悬挂阻尼部分扬弃了一般传统的波状折纹阻尼,而使用特殊的线状悬挂,有很高的顺服性。我和Jordon
& && &Watts的结缘是由“花瓶”开始的,起初是因为商家清仓拍卖,而我又觉得这对“花瓶”的造型古朴可爱、颇有意思,所以就买了。原本还对它的声音没什么期待,没想到一听之下喜出望外,6吋铝盆发出的声音还算相当的“全音域”,在我10坪左右的房间里,低音有模有样,以中等音量听一些小编制的音乐,那种纯净和韵味真是令人感动。缺点是中低音有些音染,有一段听起来肥肥的,但我每一次听超过半小时后便不再查觉这个问题,不知是单元的Warm-Up,还是我的耳朵习惯了。另外就是效率过低,音量稍大时就明显影响整体的清晰度。
& && &同厂另有一款2吋直径的型号,一样是铝盆,除低频受限和效率偏低外,其余的表现可称得上经典,它在脉冲响应测试上尤其结出,主观聆听也非常之清新可人。
& && &Diatone P-610系列
& && &具有一段历史且广受好评的单元。采用6.5吋纸盆和Alnico磁铁,效率90dB/W,低频可达50Hz,对全音域单元而言已属佳作。其音盆表面的数道凸起的压纹就是用以控制盆分裂状态之用,正如先前提到的,可达到某种程度的机械分频效果。
& && &原来的P-610做到第四版,在1993年便已停产,后来少量推出纪念版,市面上的能见度极低。可惜我还无缘一听这个喇叭,但据可靠的消息来源,这个单元也许称得上是各项表现最“全面”的全音域单元,也就是说“妥协”得最巧妙,声音平顺甜美,超卓的结像力,微动态精巧清晰,且使用最容易,用一般的开口调谐音箱便可顺利工作。据称,与单端直热式三极管机是绝配,尤其是2A3,你若有兴趣,不妨一试。
& && && & “WE/Altec
& && &755A/C传奇性”的8吋纸盆全音域单元,效率很高,755A的标称规格为70Hz─13KHz,承受功率8瓦;755C则为40Hz─15KHz/15瓦。从音盆的正面可以看到一圈凸起的压纹,形状有如窄窄的悬边,这也是作为盆分裂控制用,达到机械分频的效果。
& && &这个单元的历史久远,WE制的几已杳无踪影,Altec制品我也只看过一只,而且还不太完整。从单元的外观及结构看来,似乎看不出有什么特出之处,甚至于框架和磁铁的构成还可能会有一些背波反射的问题。但一些国外的DIY玩家非常推崇这个单元,还将它的纯净无染与Quad静电喇叭相比,且具备更佳的动态对比。一位小提琴家兼业余音响DIY爱好者,Joseph
& && &Esmilla就曾“在Sound Practices”杂志发表过他使用Altec
& && &755A/C的心得,用极简单的开放式障板,搭配2A3或300B单端扩大机,能展现出无可挑剔的音乐性。
& && &Goodmans Axiom 80另一个“传奇”!
& && &我常到好友李建德处走动,基本上,他那里就几乎就是“铭器博物馆”,经常有些又旧又怪又可爱的老东西出没,久而久之,我也见怪不怪,习惯了。大约一年多前,我无意中瞥见一个喇叭单元高高的放在架上,只露出半截墨绿色的屁股(就是磁铁和框架啦),有种似曾相识之感,可是又不是真的见过,比较像是记忆中某张图片的印象之类的。于是我问李兄那是啥,他头也没抬,轻描淡写的随着口中的一缕香烟吐出一句:“就Goodmans啊”。GOODMANS!!!我一听,第一时间就冲上前去,不顾满地的WE后级,飞身扑上,一把抓住那截墨绿色的屁股,然后整个捧下来抱在怀里,虔诚而小心翼翼的细细端详,愈看愈觉得此物只应天上有,“看起来就觉得很动听”(注5),此时耳边似乎已响起它发出的天籁。正物我两忘,神游太虚之时,忽然间手上一轻,还没回过神来,只见李兄已将Axiom
& && &80抢回去,同时塞了一支拖把在我仍然颤抖的手里,说:“把地上的口水拖一拖吧!”
& && &原本想先筹些钱想办法把这对宝贝买过来,没想到那次的初相见竟是最后一面。因为在那之后没多久,李建德兄竟因为一些“看不爽”的原因退还给原主人。乍闻噩耗,我简直不敢相信,当场搥胸顿足、狂咆乱吼,好久说不出话来。一直到今天,想起这件往事,还忍不住要掷笔三叹。唉……
& && && & Axiom 80是英国Goodmans在五○至六○年代时期产制的一款经典全音域单元,事实上同时期Goodmans还有一些别的高效率又好声的全音域单元上市发表,但流传至后世,还是这款Axiom
& && &80最令人称道。
& && && & Axiom
& && &80,最特殊的地方是框架结构和悬挂的设计,这二者可说是独一无二,磁铁小巧,但应该是Alnico。可惜我找不到当初确切的设计资料,无法确定它各项细部的设计哲学,但这个单元看起来就是有一种“很对”的感觉,一种好喇叭当如是的

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