喇叭的奧秘大公開 　

2008-01-08 16:52 作者:俊金專業音響 黃日興 如何客觀分析喇叭產品？這是許多音響迷想知道的。然而若單單只從某種角度來判定何種喇叭的設計是最好的，是非常的不恰當，因為各種的設計方式有各種不同的特性，為了達到設計者主要的要求，總會有其它地方的妥協，因此絕對沒有一種方式是最好或是不好。如密閉式與反射式，各有不同的特性，單就型式而言則無法論定誰是誰非，因為喇叭的設計，不只是從結構或是單體的材質來論定，必須要先根據產品之用途，選擇適用的單體，進而選擇板材及適合之音箱結構，最後再依據單體的頻率特性設計分音器。接下來我們將分成四項，來揭開喇叭的內部奧秘，使樂迷更瞭解喇叭的特性，進而選擇自己適合的喇叭。

壹、音箱板材的選擇：
　　音箱板材必須要視其單體的特性，來選擇適用的板材，例如單體本身在低頻的能量較不足時，便必須採用‘質輕而堅'之板材，使單體容易藉由音箱共鳴，發出較多量感的低頻，來補足單體的缺點。因此不是板材‘薄'的喇叭就一定差，硬的像石頭的聲音就會最好。這都必須根據單體的特性，來選用最適當的板材，使聲音達到最佳的平衡點。
　　一般音箱板材可分為兩類：
一、‘原木（非合成木）'：未經處理的木板。其密度為非均衡的質材，簡單來說，就是以手敲打原木板的每個部分，並無法獲得相同的聲音。因此在生產音箱時，每支喇叭在聲音及品質上均較難掌握。除非原木能夠在初始加工處理時即得到極為精密的控制與要求，否則還是只以其美麗的木紋做為外表裝飾較為適合。
二、‘合成木'：先將木材以化學藥劑處理，使其有防水或防蛀等功效，再由高壓處理完成。例如：甘蔗板（易因潮濕而損壞）、密集板（MDF）、夾板、防水夾板（具防潮處理）及鋼琴用夾層響板（質堅且密度最高）。合成木本身的密度非常均勻，品質也相當一致，且在聲音共鳴的特性上也非常的好，因此對喇叭系統的開發及量產較容易掌控。
　　此外，音箱板材也常因用途上的需求而有其特別的要求，例如演唱會的喇叭，由於大部分都在戶外使用，因此為防止雨水的淋濕而造成喇叭的損壞，通常會採用具有防水功能的防水夾板。還有像是為了搬運方便，必須採質輕的塑膠材料，以減輕時常搬移的工作量及碰撞時對喇叭的傷害。

貳、單體的特性：
　　單體是由紙盆、磁鐵、線圈等材質組成，其各項材質零件對單體的特性曲線及品質好壞都有重要的影響，因此常聽見有人光以外表的振膜材質及單體尺寸，就斷定其音色的好壞，事實上這是非常錯誤的。例如，有兩支皆採相同紙盆但尺寸不同的低音單體，其並非以尺寸較大的單體就能獲得較多的低頻特性，因為可能尺寸較小的單體，其內部採用較大的磁鐵，擁有較高的磁數密度，因此能比尺寸大的單體有更好的低頻特性。以下我們就單體的結構與種類加以分析：
一、 高音單體：
◎結構分類：
◆ 前振膜式：為一般喇叭所採用。將振膜直接置於前方，可看見振膜材質。其發聲是將聲音直接經振膜振蕩後，釋放至空氣中。
◆ 後振膜壓縮式號角單體：將振膜直接置於後方，無法看見振膜材質，其發聲方式是將振膜振蕩出的聲音經由壓縮導管將聲音予以擠壓，使聲音能均勻擴散至空氣中，聆聽者能獲得較佳的定位與較清晰的高解析音質。此外，其可將分頻點分至較中頻部分，因此採用壓縮式高音號角的喇叭能獲得較佳之中音，較厚實之人聲。
◎內部材質：
◆振膜：藉由推動振膜的快慢，來產生高低頻率。包括鋁絲帶、陶瓷、蠶絲、鈦、鈹。以鈹的材質為最輕。
◆磁鐵：包括Alnico（天然磁鐵）、釹、Ferrite（鐵）。以Alnico磁數密數（磁力）最高，釹其次，鐵最低。磁數密數越高，控制力越佳，越能獲得真實的聲音。
◆線圈：以金屬線依圓周方式纏繞，其經由電流的導通而產生極性，再藉由與磁鐵的相吸與相斥，來推動振膜面，發出聲音。其纏繞的方向會影響單體的相位；使用的金屬線的粗細形狀及材質則會影響單體的整體效率與耐熱的程度（是否可承受大功率）；線圈纏繞的長度則會影響喇叭的阻抗。一般採鋁扁線、圓形線。以鋁扁線較佳，其能使線圈與磁鐵最密合，間隙最小，因此效率最高，但缺點為纏繞線圈時，製作較為不易。
二、 低音單體之內部材質：
◎振膜：藉由振膜的推動，來發出聲音。以相同材質而言，較大尺寸的振膜能獲得較佳的低頻響應。其一般材質包括紙（紙與玻璃纖維混合）、PP、Kevlar、鋁等。以紙的低頻特性較佳，為百萬級以上喇叭之單體所採用。但因生產速度較慢，因此漸漸被其它材質所取帶。
◎懸邊：將紙盆與框架相互接合，其使用的材質會影響單體的低頻響應。一般材質包括海棉邊、橡樛邊、布邊（W形及M形）。
◆ 海棉邊雖能容易獲得較多低頻，但其速度慢、控制力差，且容易受氣候潮濕而損壞，壽命較短。
◆ 橡樛邊亦能獲得較多低頻，與海棉邊一樣速度感及控制力較差，但使用壽命較長。
◆ 布邊能獲得較佳的速度感與控制力，且使用W形布邊會比M形布邊的低頻來的更好。此外，使用壽命最長。
◎T鐵：主要在支撐磁鐵與線圈的位置，其散熱孔的設計影響單體散熱的程度，磁鐵與T鐵的間隙則會影響單體的效率。
◎磁鐵及線圈：使用材質和高音單體相近。

參、音箱結構的設計：
　　音箱結構的設計，對於喇叭的整體效率、音色取向皆有重大的影響。然而受到使用的用途所影響，在結構的設計上也就大為不同。例如在專業的演唱會裡，便會有低音號角式喇叭，其藉由號角的形狀，將低頻輸送至遠的距離。接下來，我們將以家用與專業的角度來剖析一般常用的音箱結構。
一、 家用音箱結構：
◆反射式音箱：為最多的設計方式。當單體振膜發聲時，其聲音打到後板所反彈的聲波，藉由反射導管將反相的聲波傳遞出來。其反射孔的大小與導管的長度皆會影響低頻的延伸，因此必須根據單體的特性，設計出適合的孔徑與導管的長度，以取得最佳的速度感與良好的低頻延伸。
◆密閉式音箱：其音箱完全採密閉式，雖然能獲得不錯的低頻音色，可是此種設計方式會大大降低喇叭的效率，若要獲得良好的控制力，就必須採用超大功率來推用，否則其低頻的速度感會有遲頓的現象。

◆背輻式音箱：屬於密閉式音箱，主要多增加一支只有振膜的單體（稱背輻式低音單體），當低音振動發聲時，其藉由空氣來推動背輻式振膜，以增加低頻的延伸。但有效率低及速度慢的缺點。
◆等壓式音箱：能增加低頻的能量，但密閉式的設計會造成效率較低，且當兩支單體同時發聲時，若聲音有不同步的問題產生，也會影響喇叭的暫態反應。
◆傳輸式音箱：藉由較長的傳輸管道來增加低頻的延伸，但過長的管道會導致低頻速度慢。
二、 專業用音箱結構：
◆反射式音箱：其設計原理同家用的反射式音箱。
◆號角式音箱：利用號角擴散性佳的特色，先將低音予以擠壓，再經由號角的擺盪，能將聲音傳送較遠處。在戶外大型的演唱會上，一般的低頻並無法傳送較遠處，因此必須藉由號角的擠壓將低頻傳送出去，使後方的觀眾也能感受到低音。缺點為低頻延伸較差。
◆被負載號筒式音箱：在音箱內部擁有傳輸管道，以增加低頻延伸，再由號筒將聲音打出去。其比號角式音箱能獲得較多的低頻，且亦能將聲音傳送至更遠處。
◆耦合（壓縮）式音箱：為兩支單體面對面，當單體發聲時，藉由互相擠壓產生出更低頻率。此外，由於兩支單體皆鎖在音箱裡，因此必須有開口設計在兩支單體的中間。

肆、分音器的設計：
　　分音器能完全決定喇叭聲音的走向，因此分音器的設計相當重要。如何設計一個良好的分音器？首先要根據單體的特性曲線，選擇最佳的頻率段，進而決定喇叭的分頻點，此外，還要依據高低音單體的效率與阻抗，來設計出最適合此音箱與單體的分音器。
　　在家用的領域上，分音器的設計是儘可能使喇叭擁有最平坦的頻率曲線。但在專業的領域上則不然，例如在舞廳的喇叭，為了使喇叭能擁有強勁的力道，因此分音器在中低頻段上會特別的加強。另外，分音器的設計也會影響喇叭的效率，當使用的零件越多，相對也會減少喇叭整體的效率。
除了認識喇叭的內部結構外，我們特別要提出的兩點，當您在選擇喇叭及安裝系統時需特別注意。
壹、效率：
　　常有人以喇叭的承受功率來判定喇叭所能發出的音壓，事實上這是非常錯誤的，應該是要先看喇叭的效率才對。何謂效率？簡單來說，就是輸入一瓦的能量，在距離喇叭一米處以麥克風測量其發出的音壓（單位為dB）。例如，當兩支不同效率的喇叭，輸入相同的瓦數時，效率較高的能獲得較大的音壓。因此，就算低效率的喇叭擁有較大的承受功率，但其最大音壓未必能大過高效率但承受功率較小的喇叭。
　　高效率喇叭有許多的好處，除了只需搭配小瓦數的擴大機，還有能擁有較多的細節，較寬廣的動態。和低效率喇叭相比，高效率的喇叭在小音量時，依然能保有全頻段的細節，相對於低效率喇叭可能只剩下中頻段的聲音，必須將音量開到某個音壓才能獲得較佳的解析。因此對於現今流行的家庭劇院系統，其特別強調高動態及高解析的音質，如果能選擇效率較高喇叭，將會是最佳的選擇。
貳、相位：
　　一支單體的相位決定在線圈的纏繞方式，以順時鐘纏繞和逆時鐘纏繞兩者相位相差一百八十度，簡單的說就是兩者的正負極性會相反。此外，分音器的設計也會影響相位，因此不同廠牌的喇叭可能會有不同的相位。在傳統的兩聲道系統，一定是使用兩支相同喇叭，所以根本不需要考慮相位問題。但在現今的多聲道系統，如果您使用的多支喇叭是來自不同的廠牌，且當您依喇叭的正負極性連接，卻覺得低頻段非常的硬而不瀋，這很可能是喇叭的相位不同，造成相同頻率相互抵消，一般以低頻段影響最大。解決的方法，可以利用相位測試器來檢測喇叭相位，使所有的喇叭單體皆為同相，如此，必定能大大改善低頻段的量感。
　　在此我們並不是狹義的探討何種喇叭的設計是最好的，而是在告訴您何種設計有何種特殊的聲音走向，以供您在選擇喇叭時，有更多方面的考量。況且每個人對聲音的喜好多少會有不同的認知，因此就算您沒有接觸過或對這方面學養有限時，那倒不如將聲音的選擇，放心的交給自已的耳朵。