暢談揚聲器

kenho

以下的是小弟早前在書仔中寫過有關喇叭之技術文稿, 希望在這裏和網上朋友們一起分享, 從而幫助一些剛學發燒 Hi Fi 的好友和 已成資深高手的大家, 可以進一步了解喇 /叭揚聲器的一點技術原理, 明白喇叭究竟是甚麼東西, 啟發如何去分辨、選擇、匹配和使用，或者能認識怎去欣想那些名廠作品。

早前收到 AV 雙週讀者朋友的電郵，希望筆者一談揚聲器的題目，這樣當然不會是個問題呢，不過揚聲器的結構雖然簡單，但其技術原理郤是高深非常，涉及不少物理概念，因此筆會盡量從簡，希望以下的少少分享，可以為大家在發燒路上帶來一點點啟發樂趣。
       
喇叭的疑惑

在 Hi Fi 音響器材中，不論是發聲單元或是大型揚聲系統組合，我們都會俗稱為「喇叭」，而在一套完整音響器材之中喇叭的地位可謂舉足輕重，就如歌者的嘴巴一樣，如果喇叭質量差勁的話，器材綜是多貴多好，也是徒費心機。 因此在選配音響器材的時候，喇叭會是首個考慮因素，若針對喇叭之規格需求，對正下藥地配拾其他器材，便能更加事半功倍。

何謂揚聲器？

Loudspeaker 解作是揚聲器，把聲音大聲播出的意思，慣常會簡稱為 Speaker，而最早期之喇叭初型是由 1925 年一間名叫 奇異公司 的兩位美國發名家 Rice 與 Kellog 先生共同發明，當時的所謂喇叭其實只是由簡單的紙盒與線圈組成，利用電磁作用而發出聲音，當然這一種喇叭的音效，根本上是談不上甚麼好，但正在當時來說，的確是和該公司之名稱一樣「奇異」，令世人大為吃驚。 不過時歷 80 多年後，喇叭之技術仍是步邐緩慢，而且到目前為止，所有基本發聲構造都是源出一截，一脈相承，沒有很大的物理突破。

為何喇叭能夠發聲？

喇叭其實是一種「轉能器」Transducer，當訊源由擴音器放大，輸入至喇叭單元時，電能流通音圈產生磁力，與喇叭內置的磁鐵兩極互相排斥，造成推拉的活塞運動，推動音盆而發出聲音，假如從音源輸入正弦波 1 週(Hz) ，一半正一半負的訊號，喇叭的工作就如正弦波之波幅一樣，一下推、一下拉，頻率週期不同，音盆震動亦如此類推的變化，從而發出每個不一樣的聲音。





基準與影因素

在市面上大多常見的喇叭都會是 8 Ohms(歐母)阻抗的，而有的會是 6 Ohms、4 Ohms，又或會有更低的阻值，這些不同之阻值究竟是如何計算出來的？ 其有何用處呢？

電流之阻抗是以 Ohm (歐母)作為計算單位，喇叭的阻值是基於下列三個主要因素結合計算而成的。
1.喇叭的 DC直流電阻值，即是指音圈本身之電阻值。(這與頻率無關)
2.喇叭的電感值，因為音圈之圈數越多其對高頻的容阻值越大，但相反地對低頻之容阻值卻越低，因此喇叭阻抗值會隨頻率高低而不斷的改變。
3.喇叭的電抗值，因為電磁作用關系，喇叭在振動發聲運行中，線圈在磁極之上進出感電，產生了「反向電勢」與輸入之正常訊號抗衡，令電阻值就隨喇叭運動而不斷上升，亦減弱了喇叭應有效率。



言而在喇叭本身的生產過程中，大多廠家會以慣常用之可聽頻率來測量喇叭，例如： 500Hz、800Hz、1000Hz 等等之平均頻率值作為計算依歸，而所計算得之阻值約數，可用作為匹配擴音器材的安全基準，因為大家必須要明白，電阻值越是低小，負載電流卻會越是增大，若喇叭在工作時因頻率影，阻抗值下降至低於 1 Ohm 時，電流負荷量就等同直接短路一樣，而當擴音器之功率管承受不了時，便會馬上斷掉保險絲或是冒煙冒火燒機罷了。



大喇叭與小喇叭

經常會有朋友問:「究竟是個子較大型的座地型喇叭好聲，還是小巧精美的書架喇叭較好聲呢？ 」相信這個是爭議已久的家常題話，不過喇叭音色優劣與否，除了在其本身設計和品質高低關系外，也存在不少外來之影響因素，例如是擴音器之推動力、實際應用空間之大小、傳輸線材品質，喇叭擺位和聆聽座位之關系，以及聆聽者的主觀情緒和心理因素；甚至氣候濕度、溫度、氣壓也足以干擾聲音之波長，影響音樂重播效果。
不過，大喇叭與小喇叭那個會較好聲，都很大情度是在乎於用家的適當使用。

大型與小型的揚聲器之分別

由物理定律來說，大型的揚聲器不論在重播音域、音壓、聲場闊度；以及質感和比例上勻較小型喇叭優勝，特別是音壓越強大之喇叭，其對房間內的空間控制力就越好，這是因為聲音是靠空氣傳達的，若音壓不足，音色縱是美好，也都不能傳到你的耳裏。  不過，大型的揚聲器在負載上的要求卻會比小型喇叭高，而且體形較大和難於擺位，若在細小峽窄之房間使用，音量會求過於供，造成波長摺疊，注波重生，音效變得弄巧反拙。
然而，小型如書架式之喇叭是針對有限空間的設計，除了配置單元尺寸較為細小，佔用空間相對地少了，而且大部份小型喇叭都是易於推動 (當然亦有些設計是例外的)，在調較擺位與控制發揮上亦更能使用家方便稱心，至少連太太也不會投反對票呢。

多路與兩路

現今揚聲器的主流設計中，分為兩路和多路式分音設計，各品牌之創作理念皆殊途同歸，只在乎音色和規格上的品味要求而有所不同，在多路與兩路分音設計之喇叭上，各具其優勝與特點，可謂平分春色。




Bi-Wire or Single Wire

在現今市面上，很多品牌生產的揚聲系統，其背後都會設有兩組或多組的喇叭接線端子，兩紅(兩個 + 正極)、兩黑(兩個 - 負極) ；分別為高頻端子 H.F. 與低頻端子 L.F.，兩端有金钃片或短線 Jumper連接導通，這種接線設計稱為Bi-Wire connecting （雙線接法），不過除此之外，當然也有一些較為單純，只有一對接線端子的Single Wire（單線接法）設計。
那， Bi-Wire和 Single Wire 這兩類接線方式，在實際之設計上究竟有何特點分別？而兩者間誰又會比較優勝呢？ 這就讓筆者為大家一一去拆解分釋吧。

何謂 Bi-Wire？

故明施義Bi-Wire 即是指利用兩組完全獨立之喇叭線材去接駁喇叭，當然這喇叭是需具備相對的設計，否則在Single Wire 端子上駁上兩組線材，這樣只算作為假 Bi-Wire論。 然而，Bi-Wire 在實際設計上，是由兩組獨立的分頻器並聯組合而成，設計理念在於減低高低音頻域在同一端子上互相的干擾，減低電抗性，增加傳導的效率，另外在 H.F. 與 L.F.之輸入端各有不同的負載需求，H.F. 端在高頻域之頻阻性近乎零，而L.F. 端則剛好相反在低頻域之頻阻性近乎零，因此即使兩組喇叭線同接在擴音器的同一組喇叭輸出端子，高低頻兩域受到負載特性之影響，自然地對號入座，自動的分頻定向，好像加了一個虛擬之分頻器一樣，令高與低兩頻域之延伸力和發揮、匹配度和調較性上，提供了更多樣化的可配變數，更增加了發燒玩味。

何謂Single Wire？

Single Wire 當然是代表單對的接線方式，言而筆者在先前一段敘述得Bi-Wire是這的好，那又為何所有廠家不一致採用呢？
當然不是，這有很大的原因是廠家為了方便用家使用，不需再為線材配合或是擴音器接駁上是否恰當而大為煩惱，只要導線的單體優良，那就不愁沒有好的表現。
再者，亦有很多天價之品牌，會執意的採用Single Wire的設計，其意念在於高度保持個別品牌的一貫風格與音色取向，不會因用家在線材上配搭不周，而導致揚聲器之發揮大為失準。


如何選擇Bi-Wire 與 Single Wire 的揚聲器

其實選購Bi-Wire 或 Single Wire 的揚聲器，必需配合擴音器之規格為依歸，然而不一定是Bi-Wire接線就難以推動，亦不會單是Single Wire接線就容易處理，實在要視乎揚聲器之抗阻、靈敏度和見意推動功率之規格要求，而選定合適之器材匹配，方可事半功倍。  不過，在一般情上， Bi-Wire 設計的電流路徑較多，因此揚聲器對推動電流上的要求，是會比Single Wire 的大了一些，那功率較大或大電流輸出型之擴音器便是一個最佳搭檔了。

Bi-Wire配置小貼士

配置Single Wire 當然是很簡單呢，只需一對品質好的喇叭線就可以了，但在Bi-Wire 的設置上卻有不少的變化玩法，若選擇在Bi-Wire端只用單線者，可以更換原裝之喇叭接橋片 (Short Link)，而在芳間有不少的線材名品，也有提供此類產品，其效果明顯，不妨一試。 另外，基於負載特性是以路短阻抗低之故，喇叭線的接法不同，音色亦有所改變，例如把喇叭線正負一起接到 H.F.的端子一方，揚聲器所發出的高中頻就會比較豐厚，而低頻卻薄了一點，反之接在 L.F. 低頻就變得更為強力，但高中頻又暗了少許，此種乃屬是不平的玩法，若是要兩著皆優的話，實是必要脫掉 Short Link 正式接上兩對導線不可了。

以上的章希望可以對大家帶來一點點幫助或者啟發, 高手亦可以溫故知新 , 希望大家喜歡,

Thanks !!
Ken.