古董喇叭單元好聲大揭秘 (上)
作者:梁文光

 我因工作關係接觸到不少 各類型古今的音響器材,也見識不少來自五湖四海的 Hi Fi 友,當然有愛發問題的問題 Hi Fi 友,間中有的趣事,例如眼前的 Fostex全音 3 吋小喇叭 ( 聲箱與 LS 3/ 5A 相若體積 ) ,第一個問題是問這小喇叭「爆唔爆得」?我通常好奇回問:「你期望爆甚麼」? 居住在香港這彈丸之地的發燒友,無奈大多數除了被迫長相長廝守地攬住小喇叭過世之外,其餘的只有加入輕度的想像力和期望、加少少苛刻要求也不為過; 不妨天馬行空地妄想三吋小喇叭若可以挑戰 JBL DD55000 或天朗西敏寺重播貝多芬九交響曲或柴記 1812 。對於某些 ( 或內地 ) 暴發戶,其家財幾乎可富甲一方,偶有豪氣話:「 老 15Ω Rogers LS 3/ 5A 玩過啦!忘記掉在那裡了!」啊!話中意 令人意會表示其家居寬大,八呎龐然巨物的喇叭才可進入他視線範圍。我想!富貴、豪氣、器材身價或大小體積,並不代表與好聲掛鉤。玩得好聲,「玩」是動詞,是與人扯上關係,那麼就牽涉到個人音樂修養、心思與耐性。

實際上揚聲器(喇叭)的大與小或物料製造,都是對不同音樂重播有相當的選擇和傾向性。口徑大的喇叭因物理特性,其驅動空氣量大,所能重播大型樂器之厚度與量感是優於小喇叭;另方面,聲音聚焦力、與輕盈活躍感 住住是小喇叭有的優點,大喇叭不易取代的。大與小都是因個別玩得好 而各自各精彩,小喇叭一族啊!不要因「小」而自卑。

所以,在地球上自從有音響以來,製造商對於喇叭不論在音盤、聲箱、物料方面都力求注視「變」這個字,喇叭形式上也有多不勝數的設計。回顧,最早喇叭的音盆是紙造,後來又有一派理論,揚言可取締紙的地位,於是出現聚乙稀、鋁膜、鈦、碳素纖維、石墨 …… 等喇叭音盆;但到現在有不少人認為紙盆喇叭聲音中性自然和人性味濃,因此又帶起一番熱潮。曾幾何時,榮譽為風靡一時的世紀突破設計,幾年間 轉過身來便消聲匿跡。

圖 (1) (左)3 吋紙盆全音、(右) 聚乙稀音盆低音。 圖 (2) 德國古董紙盆全音。 ( 2a ) 英國Lowther 紙盆全音

圖 (1)
圖 (2)
圖 (2a)

全音域喇叭聲音是直率,但對音樂重播表現不太全面,優點是因簡單設計而避免了分音器的結構零件所造成的相位失真及功率損失,例如:電容、線圈、電阻、保險絲 fuse----- 等。事實上一個喇叭單元的高與低頻率響應不夠闊,而且若要求全音單元有良好低音效果,就離不開巨大容積的聲箱;有了分音器,還可因分音器可大幅度衰減中音而令高低音部份在比例上有得益,因此聲箱的容積就可較小,於是就發展出二路或三路以上的分音器,分由高、中、低喇叭單元發聲,就可按不同頻率表現的喇叭單元各展所長。

最早期的喇叭體系,例如 Jensen 、 Altec 、 Western Electric 、 Tannoy 、 Goodmans 、 Lowther---- 等, 通常是 90db 至 100db 以上,即使使用分音器也是最簡單的。 後來又因研究的學者認為要造出分頻點準確的分音器,頻率曲線衰減滑落的速度越快,分頻點就越是準確,而且高低音分頻的重疊或失落的暗位就越小;這是一個數據理論,也得到不少人認同,因此各派的製造商紛紛生產低效率喇叭,繼而大功率晶體機就正是出世合時了! 圖 (3) Rogers LS-35/A 分音器 。 圖 ( 3a ) 是日本 Victor 的分音器。 圖 (4) 全音喇叭 Fostex 。 圖 (5) 全音喇叭 Lowther

圖 (3)
圖 (3a)
圖 (4)

到近這幾年又有不少用家認為低效率喇叭因分音器大食(低效率喇叭),同時針對著分音器所附帶的"相位失真"這不良副產品;越是大食的分音器,其相位失真越是嚴重,且令喇叭重播音樂時失落不少微細弱音;於是又給了全音域喇叭抬頭的機會。其實全音喇叭是在喇叭系統中最原始的理念,初時使用全音喇叭彼彼皆是,例如: Altec 與 Western Electric 的 755 系列, JBL "LE-8T" 、 Goodmans "Axiom 80" ;而 Lowther 由始至今都是矢志不移地堅持全音的理念;當時不以為然,但現今視為瑰寶。例如 Western Electric 755A 單元已接近五萬元港幣的二手價(2009年)。到底這些老古董的價值是物以罕為貴還是以聲論價?就見仁見智了!事實上這些單元經歷了半世紀,屹立至今並且已成為經典系列,並非浪得虛名。

若在擴音機的角度看,最原始的擴音機是膽機,普遍盛行期在 1930 初至 1960 末;是否人們見得多膽漸起厭意?在 60 年初開始有規模地生產晶體管機 ( 石機 ) ,石機派就憑藉效率高和熱能消耗少,便將膽機打到落花流水、不見天日,自此膽機就沉寂了十多廿年,這段時期稱為膽機黑暗期。又在某機緣之下,有人為膽機翻舊案,將老年爺爺的老膽機從地窖搬上檯頭,對它說:「膽機呀!拿起些鬥志來!你是不該死的」!自此膽機得到平反的機會。約在 75~80 年初給了膽來個大翻身,理據是晶體管聲冷不及膽的溫暖醉人的味道,直至今日 Hi Fi 膽機友與日俱增,勢力之強,誓言絕不再被石友打倒,立志吐氣揚眉。

膽友或石友呀!有誰可一面倒地贏過半世紀呢?成與敗似乎逃不過「潮流」這時代巨輪;某些人製造潮流,亦有些人被潮流牽著走,誰可獨善其身呢? 呵呵!總結就是人生如戲!我們可有問句為何要變?若將眼光視野擴闊地看,自從神創造地球以來,人類無論在對事物的態度、要求、觀念或情感上都加上一定量的主觀和偏愛、或易臣服於領導潮流者的知名度和權威力;當有人明白了大眾普遍好奇於新理論,繼而建立不少教派學說,而各門派各持己見,祗要各別有某些方面的過人之處 ( 不一定全面 ) ,沿著羊群效應這大道奔來的 fans 不計其數,看潮流領導人如何用智慧吸納人心,這就是生意之道了。

圖 (5)
圖 (6)
圖 (7)
我們可暫且縮窄討論範圍,焦點放在喇叭單元上,喇叭單元結構大體上由:磁、震膜(音盆)、音圈、喇叭支架所組成,可算簡單,但好聲與否?就大有學問了!若再將以上四項元件仔細劃分。可分類:勵磁、鋼磁 / 鈷磁、粉磁。震膜:紙、聚乙稀、鋁膜、鈦膜、碳纖維、油布膜。音圈:銅、鋁、銀。以上三項喇叭主要元件必須互相配合得宜才能有好聲表現,我們不應單憑一「磁」來定生死,斷定鋼磁喇叭必定贏盡粉磁、勵磁永遠佔鋼磁上風,這是以偏概全的講法。在客觀來講理論,鈷磁 ( 或稱鋼磁 ) 這種天然金屬磁,其磁場密度與集中度是勝過粉磁 ( 粉磁是以鐵粉材料經人工壓鑄成固態,再加工充磁 ) ;如果在相同條件比較之下鋼磁是優勝的,但我們不能忽略喇叭震膜、音圈與磁三方面配合的。 圖 (6) (左)喇叭的磁體是 粉磁、(右)喇叭的磁體是鋼磁。 圖 (7) 取自古董喇叭的鋼磁體 。圖 ( 7a )、(7b) 勵磁的工作原理是用有絕緣漆皮的金屬線圈 ( 多數採用銅線 ) 作為磁場起動,當金屬線圈通過直流電而產生磁場;有關其他的配件,其工作原理就跟鋼磁喇叭或粉磁喇叭相近。
圖 (7a)
圖 (7b)
圖 (8)
磁隙空間:即使很多人看重音盆物料,磁的物料、磁體的量、音圈或喇叭支架,這些無疑是喇叭聲音質素的決定材料,但甚少人注意到不易眼見隱蔽的磁隙與音圈的距離對聲音表現影響甚大;亦是喇叭單元製造廠一個重大取捨的決定。在理論與實質上磁隙距離越是窄、與音圈在其間活動對於磁力線越是直接緊密接觸;但總有極限,因為磁隙距離越是窄,音圈與磁隙就比較容易產生磨擦聲,而令喇叭產生失真;畢竟,人手安裝的音盆是不可能絕對正中圓芯,看 圖 (8)、(8a)、(9) 磁芯柱與導磁板的間隙。 早期的喇叭單元效率可高達 100db 或以上,也都是磁隙窄距離的功勞;另外磁隙窄對於微細音樂訊號的重播,可更真實和傳神;而且早期有些喇叭更將音圈分了面層和底層來夾住紙管,令音圈更有效的推動紙盆, 看 ( 9a ) 、 (9b)
圖 (8a)
圖 (9)
圖 (9a)

當時的研究員抱有一股藝術執著和認真、勇於挑戰 ,但同時面對技術上人手的極限;偶因絲毫不正中的安裝,音盆和音圈就要報廢、廢時又失事。他們有適量解救的辦法,就是安裝兩支或三支的活動螺絲來作「定心支片」的微調,即使有 0.1 至 0.3m m 的圓芯偏差也可用人手調校;後來不少廠商不願面對這麻煩的工序,流水作業生產、貨如輪轉才是生意之道,寧願向磁隙妥協,造闊一少點磁隙,生產工作就順利得多了。或許,可能加大磁體可補救少許不足,兼且有見擴音機輸出功率日增月大,有靠擴音機去補嘗喇叭效率的問題了。漸漸隨著時代轉變, Hi Fi 友不一定全部要求音樂的感性、微細弱音、直率坦蕩的音樂或音樂感染力。還有另一策略,假如在 Hi Fi 市場上挑起 Hi Fi 友玩音場、動態或衝擊力,那麼若配合大功率擴音機再加上錄音清澈又鏗鏘的音效唱片,就足夠消費者玩得痛快;因此音響市場的 Hi Fi 友或樂迷就更出現兩極化的發展,各持己見、自得其樂可以了。有些 Hi Fi 友為了找尋別人認同而四出拉票,儘力令異派加盟自己陣地,在無形中建立音樂派與音效派對峙的局面常有。

講到時代轉變的舉例 :Lowther 早期單元的紙盆是由內至外擴散的凸起放射紋 圖 (5) ,而近代的紙盆是圓環凸紋 圖 ( 2a ) 。暫且不論粉磁或鋼磁, Lowther 容易從紙盆去分辨早期或近期製造,眾所周知的是早期製造的聲音優於近期的,最大分別之處不在於紙盆紋理或物料,而是磁隙的闊度有所不同,明顯比較之下,早期製造的喇叭單元的磁隙是窄於近代的。即使近代的 Lowther單元,在製造時音圈或磁芯塗上導磁物料也對磁隙因距離闊度所帶來的損失無補於事。

圖 (9b)
圖 (10)
圖 (11)

我們就以電動式錐形紙盆揚聲器 ( 喇叭 ) 作例子解剖來研究,大體說磁回路系統,包括磁體、磁芯柱和導磁板組成。振動系統包括紙盆和音圈、支撐輔助材料有定心支片、盆架、墊邊所組成。

1 / 音圈:多數喇叭採用很幼小的漆皮銅線分兩層繞在紙管上,音圈製造材料常用的是銅、亦有少數採用鋁或銀,通常是幾十圈,圈數多寡是按著不同阻抗來定 ( 通常是 4 Ω、 8 Ω、 16 Ω ) 圖 (11) ,而音圈安裝在錐形紙盒的底部,懸浮地放置於磁芯柱與導磁板構成的空隙間,當音頻電流通入音圈,令音圈對磁力線產生反應而帶動紙盆振動。

圖 (12)
圖 (13)
圖 (14)
2 / 音盆: 喇叭音盆採用很多物料種類,通常多用紙或聚乙稀 ( 膠 ) 圖 (1) 、亦有鋁膜、鈦金屬。高音單元有採用紙、鋁、鈦、絹絲、尼龍、膠膜 …… 等, 圖 (2) 、 ( 2a ) 紙膜、 圖 (12) 鋁膜。音盆是揚聲器震動發聲的重要一環,對於採用不同物質對聲音的影響很大;另方面音盆材料的厚度與重量也對聲音有一定的傾向。例如音盆懸浮輕柔和薄材料,多用於全音喇叭;例如 Lowther 聲音傾向細膩輕柔,對於重播女聲或絃樂較為優勝。若音盆製作比較厚和重型的多適用於低音喇叭,重而厚的音盆產生的低音比較雄渾和氣勢強;但其高中頻響應不足,聲音傾向遲鈍。例如: JBL 的低音,應配合大功率擴音機來駕馭它的墮性。有人認為紙質音盆聲音較為人性感和自然,但在重播激烈的樂章時,紙音盆會因紙的纖維結構產生分裂的失真,於是有些廠家採用膠材料以求解決紙的弱點;不過膠的音盆又有膠的音色,研究人員費盡腦筋去尋找「好膠」;無論採用紙或甚麼高質素的膠,也是各有優劣,無一面睹的取勝。可知,喇叭總會是全套音響器材中之最高失真的一環節,由幾 % 至幾十 % 的失真算為等閒;又想有些石機的失真低於 0.0001% ,是石機的本事,怎可彌補喇叭這誇張的失真數值呢?其實又是一場數字遊戲。
圖 (14a)
圖 (14b)
圖 (15)
3/ 定心支片:是用作支持音圈和紙盆保持垂直而不歪斜地在磁隙中上下移動,限制著音圈不與導磁板相碰、也有防塵的作用。通用採用棕黃色的纖維壓製而成的定心支片 圖 (13) ,但 Lowther 為了取其柔順性,而採用海綿質的定心支片 ( 就如一般喇叭的海綿邊 ) ,但不耐用。另外,很早期的古董喇叭就有獨特的電木薄片 圖 (14) 、 ( 14a ) 、 (14b) ,這材料切割成很多不同形狀用作定心支片,就是令它與音盆和喇叭支架最小的接觸,同時亦要維持著音圈在磁隙間垂直活動,比較起纖維壓製的材料,就顯然易見古式的電木薄片在激烈動作時產生分裂噪聲的機會低於纖維壓製的定心支片了。同時,電本薄片因切割的形狀與彈性和韌力也是它大的優質性。我曾見識有些摩 (modify) 喇叭高手,將一般的纖維定心片平均的十字形切割,只是留下約 10 至 20m m 十字形的纖維材料作為音盆的懸浮定心片,好處是大幅度的減少諧波噪音、柔順度和失真也大有改善;筆者也嘗仿效,果然有意想不到的好收效。還有一些高手竟同時將喇叭邊平均切割,也是餘留下四點 10 ~ 20m m 懸浮支點。啊!太瘋癲了!實際上也應考慮喇叭的耐用性能,是嗎?在此正好說明定心片製造與理論在科技先進的年代不一定是進步的,只不是注視外觀和給使用者方便為宗旨罷了!還有一些採用風琴式原理的摺紙喇叭定心支片 圖 (15) ,也是比纖維材料的更為柔順和失真少,這都是成了歷史陳蹟遺物了。
圖 (16)
圖 (17)
圖 (17a)

4 /  喇叭折環:即是香港人俗稱的喇叭邊,現今最常見的有:海綿質 ( 俗稱海綿邊 ) 、橡膠、紙( 整幅紙盆原材料以風琴摺式 壓製出來 ) ,古董喇叭也有採用油布材料壓成風琴摺的喇叭邊。海綿邊耐用度是最低的材料,往往由一年至三數年就老化而碎裂,但最多廠家樂於採用,原因是成本簾宜或是易於計算喇叭的壽命而向你掏腰包?這都是個人猜測而已!不須太認真求証。

A/  海綿邊:柔順度很高,製作成本簾宜,詣震噪聲少耐用度是最低 ,圖 (16)

B/  橡膠邊:柔順度高、耐用、諧震噪聲少,音色淳美 但偏重味精,英國喇叭多採用, 圖 (1)

C/  紙風琴邊:低頻擺動幅度不高、耐用性高,全音喇叭多採用這紙邊,因紙邊和音盆相同材料,無須使用接合膠水,物料盡其簡單,聲音自然和中性是優點;相反,重播爆棚音樂或低音震幅大的音樂是它的弱點 圖 (2) 圖 (17) 、 ( 17a )

D/ 油布邊:採用柔順度高的布質材料壓製成的喇叭邊,再塗上黏性的樹膠,增加其柔順度和減低布纖維的諧震噪音 圖 (18) 。柔順度極佳、耐用、動態和高度擺幅是它優點,例如 AR -3a 的低音單元。這種油布邊也有不少廠家壓製成風琴摺的喇叭邊,可增強其彈性和柔順度,例如古董 ALTEC 755C 圖 (19) 、 EV 、 JBL 也有採用,亦有不少專業舞台喇叭採用這技術。喇叭邊的功用是保持喇叭音盆安裝在喇叭支架軸向上下的運動,同時阻擋紙盆前後空氣的流通,尤其是氣墊式聲箱設計的喇叭更顯其作用。

圖 (18)
圖 (19)

我們討論過喇叭單元結構,轉角度來看看成品揚聲體系(俗稱喇叭),通常分有全音喇叭和分音喇叭,有不少朋友使用分音器喇叭時,認為高音未夠通或低音未夠勁,就試圖找些昂貴的分音電容或線圈來摩改分音器 圖 (3)、( 3a ),我們有共通之處就是相信自己耳朵,拿來貴價的電容或線圈,又或換喇叭箱內接線,頓然喇叭聲音通透了,至令心中興奮到極!這是大部份發燒友的經歷,包括筆者也是過來人;或許有天你踏進玩 Hi Fi 的另一階段時,開始理智或明白了一些事情,原來分音器不是我們隨意可摩改的。當然喇叭已成了你家門之物,進行摩改何懼之有?不過!理智的點是,可有考慮擴音機與線材的配搭會影響喇叭的音頻域表現;而且環境駐波更是最大的影響。有時,因上述的因素而至令對喇叭作出不公平對待 ( 如果喇叭懂得叫冤枉就好了 ) !

我們嘗試了解有一定質素的揚聲體系,在製造廠的工程師研究,經過無迴響室測試,基本從 20Hz 至 20000Hz 作頻率掃描,儘量地在喇叭單元、聲箱諧振點與分音器零件互相配合而達到頻率曲線平直的響應。假如我們使用喇叭時,因家居因素對頻率有所扭曲 就一廂情願地認為喇叭分音器的用料未夠班,一擲千金的買兩粒貴電容回來,試取換原本的"雞料"電容 ( 香港俗語 ) ,高音似是通透了?喜上心頭之際,隨即拿起銀包狂奔住零件店掃多兩大碌分音線圈,啊!果然低音也勁了,得意洋洋地說:『哈哈!甚麼名廠設計?果真浪得虛名』;是否幾多初學摩 (modify) 機的小摩王,技術竟可輕易超越在工程師之上。冷靜一點,若果將這經過 勁摩改 的喇叭拿去足夠通透的音響系統比較,又或在無迴響室重新測試,就會發覺這喇叭佷大可能 "過火" 了!坦白說,不少發燒友…… 甚至筆者也有這經歷,不足為後人作笑柄 ;只是借鏡。

悟性高者可能較早一點明瞭兩路或多路分音的喇叭,其音頻平衡的重要性,例如:聲箱的諧振點、電容的Q值、電容頻率速度系數、電容與及線圈 (coil) 的內阻 …… 等一切,都是與各路單元的配合而取得平衡。或許某些人喜歡改就改,中性平衡與否自己知,實行任我行作風?那那悉隨尊便。