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HiFi音響系統入門:如何選擇揚聲器,揚聲器規格有哪些

前一篇我們談過HiFi音響系統入門:雙聲道家庭音響基礎認識與訊源介紹,接著就是揚聲器。選擇揚聲器通常要評估需求及預算,同時要考慮包括房間大小、常聽的音樂類型來決定。揚聲器是進入HI-FI 音響系統中相對重要的投資,一套簡單的音樂系統中,制約音樂品質的通常是喇叭,這也表示只要稍微好一點的喇叭,通常能顯著改善您的聲音。

  • 是什麼讓揚聲器高傳真?
  • 我應該購買書架式還是塔式(落地式)揚聲器?
  • 我應該購買有源還是無源揚聲器?
  • 揚聲器有哪些規格需要注意?
  • 我需要低音炮嗎?

重要提示:如果您已經擁有擴大機,則需要在擴大機的能力範圍內選擇揚聲器,這需要注意一些設備規格的支援度,我們會再另文詳細介紹。

不同尺寸的揚聲器
不同尺寸的揚聲器
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是什麼讓揚聲器具有高傳真度(Hi-Fi)?

我們每天生活都環繞著喇叭。手機有揚聲器,便利商店的門口開門時也有一個……甚至當你的白飯煮好時,發出嗶嗶聲的電飯鍋也使用了揚聲器。了解一般揚聲器與高傳真音響揚聲器之間的區別這變得相對重要,到底差別在哪裡? 揚聲器的工作是獲取音響訊號並將其轉換為我們可以聽到的東西,而 Hi-Fi 揚聲器進一步要求符合:

  1. 將訊源的聲音準確地重現:這是最基本也是唯一的標準,聲音重現。
  2. 能夠在寬範圍的頻率表現良好:人耳通常只能聽出 20 Hz 到 20 kHz(20,000 Hz)頻率範圍內的聲音。不過隨著年齡的增長,我們在聽力的高頻部分會失去了一些敏感性,成年人的平均上限接近 15-17 kHz。不管如何,您的揚聲器需要重現人耳可以聽到的大部分頻率。
  3. 整個頻譜的輸出應該相對平坦:僅僅表現特定頻率是不夠的;如果您的揚聲器能夠發出的高音超過 20 kHz,但輸出的低音卻壓倒一切,你同樣無法得到很好的效果。您的房間和位置同樣會對此有重大影響。
  4. 最重要的是,聽聽看,耳朵應該會聆聽到美妙的聲音。

依照房間大小選擇揚聲器規格與揚聲器類型

第一個需要考慮的因素是房間的大小。

一對揚聲器的音質在不同大小、比例的房間會有不同表現,這是房間聲學的影響,也是為什麼要考慮房間尺寸的原因。一個最簡單的判斷方式是,2音路分頻揚聲器在 25 平方公尺(7.5坪)以下的房間中會產生良好的效果,而 3音路音箱(特別是指落地式喇叭)在 30 平方公尺(9坪)以上的房間中可以表現清晰。一些型號可以在超過 70 平方公尺(21坪)的大音量下運行(例如Focal Sopra 3 塔式揚聲器)。當然,這些數字是主觀的,您可以考慮廠商的標示與建議。

除了面積之外,第二個要考慮的就是尺寸比例,包含房間的高度。這和剛剛提到的聲學有關。聲音會與房間環境產生相互作用。例如,如果你在一個小房間裡放了大型揚聲器,聲波從這些揚聲器發出的聲音會從牆壁反彈,最終會扭曲聲音或放大某些頻率,同時使其他頻率相對顯得安靜。相反,如果您在大型地下室安裝了小型揚聲器,您可能需要把音量轉大,否則會使揚聲器失真,聲音也可能會在整個空間充滿迴響的情況。

來自天花板與地板的反射音
來自天花板與地板的反射音

通常對於聆聽者而言,地板和天花板的反射是最先聽到的。有一個簡單的判斷是,揚聲器的高度應該不超過房間高度的一半。另一個需要衡量的是所在的空間類型以及聆聽位置與揚聲器之間的距離。舉例來說,如果房間後面有大片混凝土,大型的揚聲器可能會讓聲音多了一些反射;不過如果在一個舖有地毯的臥室裡,並且有很多吸音家具,可能就不會遇到這個問題。因此如果在有大量反射的空間中,就需要進一步研究聲學處理。揚聲器的擺位也是需要考慮的問題,大部分揚聲器可能都有反射孔,反射孔是背置的情況就需要為揚聲器與牆留一些位置。

雖然有這麼多因素影響房間聲學效果,但實務上很少有剛好的比例、尺寸的房間,使用者也不可能削足適履,因此先確定好房間尺寸,然後再考慮各種現實條件下如何改善。簡單的說,如果使用的空間不大,通常書架式喇叭都足以滿足空間的使用,因此您應該更注意調整書架式喇叭的高度以及擺位的角度問題

接著我們需要了解家中兩種最常見的 Hi-Fi 揚聲器型式。

揚聲器類型:書架式與塔式揚聲器(落地式揚聲器)

家庭立體聲的 HiFi 揚聲器主要有兩種類型:書架式和塔式(也稱為落地式)。書架式揚聲器體積更小,價格更實惠,而塔式揚聲器通常提供更深沉的低音和更多的聲音投射。

選擇揚聲器需要注意揚聲器規格,揚聲器的類型適合不同的環境。上圖兩側都是落地喇叭,最中間的是中置喇叭。中置喇叭旁的是書架式喇叭,安裝在專用的支架上。
選擇揚聲器需要注意揚聲器規格,揚聲器的類型適合不同的環境。上圖兩側都是落地喇叭,最中間的是中置喇叭。中置喇叭旁的是書架式喇叭,安裝在專用的支架上。

這兩種型式都可以做為一套 HiFi 音響中的核心喇叭。如果預算有限,首選書架式揚聲器。經過精心設計的書架式和塔式揚聲器聽起來很相似,但落地式揚聲器還是有一些優勢,它唯一的缺點應該就是體量巨大。

以升級的角度來看,一般剛入門的樂迷通常會從書架式喇叭下手,先做為一套系統的左右主喇叭,在預算充足後,再添購一組落地式喇叭,然後將書架喇叭移到後方左右,成為四聲道或杜比環繞音效。

揚聲器由驅動器、分頻器和箱體三個主要組件組成,您可以參考音響世界入門第一課:弄清楚揚聲器、喇叭與單體

高音單體(左上)與低音單體(右下)。低音單體直徑是音箱上最大的單體,高音單體則是較小的。
高音單體(左上)與低音單體(右下)。低音單體直徑是音箱上最大的單體,高音單體則是較小的。
  • 單體:您在揚聲器正面看到的錐體、圓頂或帶狀結構,對揚聲器的聲音產生重大影響。出色的單體在其頻率範圍內能表現出低失真的聲音。
  • 分頻器:負責劃分訊號,以便將適當的頻率分配給正確的單體,並確保單體能一起完美發聲。
  • 機櫃:支撐單體,並將單體放置在正確的聲學環境結構,使它們能夠根據需要發揮功能。

使用塔式揚聲器有什麼好處?

雖然書架式揚聲器可以非常接近落地式揚聲器的聲音,但落地式揚聲器通常具有更深沉的低音並能傳輸更多能量,意思就是聲音更大,這是因為它們的箱體尺寸更大的原因。與書架式揚聲器一樣,落地式揚聲器有無源和有源兩種,但大多數通常是無源的。有源代表的是有獨立電源,且音箱內有專門設計的放大器。

塔式揚聲器通常是超過3個單體組成的全頻揚聲器,具有專用的低音、中音和高音揚聲器單體,在整體音質中創造了更廣泛的動態。
塔式揚聲器通常是超過3個單體組成的全頻揚聲器,具有專用的低音、中音和高音揚聲器單體,在整體音質中創造了更廣泛的動態。

塔式揚聲器可以有更多的單體(和更大的單體)

由於這種更大的機櫃尺寸,塔式揚聲器可以擁有比書架式更大的機櫃以及更大的揚聲器單體,數量更多,而且多半配備了中高低全頻單體。塔式揚聲器通常採用多單體設計,這意味著它們具有專用的低音、中音和高音揚聲器單體,在整體音質中創造了更廣泛的動態。

一些塔式揚聲器聽起來更深沉、更有力

將書架式揚聲器和塔式揚聲器一起比較時,你通常會聽到人們將塔式描述為具有更多的堅固性、衝擊力。同樣,這要歸功於更大的機櫃尺寸。

塔式揚聲器有時效率更高

塔式揚聲器在低音表現更好,而不需要像書架式喇叭樣努力工作來產生擴展的低音響應。需要注意的是,較大的揚聲器通常設計用於從更遠的距離聆聽。因此如果空間不夠時,聆聽者離塔式揚聲器太近時,書架式揚聲器可能是近場聆聽的首選。

使用書架式揚聲器有什麼好處?

在家庭音響的早期,用於家庭的高品質揚聲器通常是大型落地式揚聲器,不僅音效好,聲音體量大,而且外觀上也更為醒目顯眼,可以做為奢華家具的補充。小型音箱則通常代表低價和低質量。但是目前並非如此,書架式揚聲器的進步,帶來更好的聲音質量,甚至部份品牌機型也超過某些落地式揚聲器。

現代書架式揚聲器的性能可以勝過許多塔式揚聲器

由於揚聲器設計的進步,書架式揚聲器提供了非常接近大型同類產品的出色音質。書架式揚聲器通常是 2 分頻揚聲器,但有些是 3 分頻揚聲器。除此之外,在著名品牌的系列產品設計中,目前有許多品牌進行涓滴科技的下放,將高階機種的設計下放到入門級的型號,這包括單體、音箱設計等。在產品行銷中,由於書架式喇叭體量與單價更有彈性,儼然成為引領新客戶進入品牌忠誠的的序曲。

書架式揚聲器結構緊湊、靈活,幾乎適用於任何家庭音響設置

書架式揚聲器結構緊湊,在許多高傳真系統中都能很好地工作,尤其是在中小型房間中(在適當的情況下,它們在較大的環境中也很出色)。

書架式揚聲器比塔式揚聲器提供更好的CP值

與落地式揚聲器相比,書架式揚聲器通常更具有物超所值的CP值。如果您預算緊張或空間狹小,書架式揚聲器是您的最佳選擇。

應該買書架式還是塔式揚聲器?

書架式揚聲器無疑是初學者進入高傳真音響的最佳選擇。對於預算有限或為較小空間構建系統的人來說,書架應該是您的首選。如果您有更大的空間,想要最好的性能,並且有更充足的預算,那麼可以一步跨越到塔式揚聲器。 決定使用書架式或落地式揚聲器後,下一步就是確定您需要有源揚聲器還是無源揚聲器。

有源揚聲器與無源揚聲器

有源(Active)揚聲器,音箱內有分音及獨立放大器推動,可直接由訊源傳送到喇叭,可避免傳送訊號時失真,聲音準確,因此大部份錄音室都喜歡用來作鑑聽之用!無源揚聲器(Passive),又叫被動式喇叭,音箱內只有分音器及單體,需要由擴大機接收訊號後轉化為聲音,受到不同因素(電源干擾、訊號線品質),但由於搭配更靈活、選擇更多,是追求 HiFi 的玩家樂此不疲的選項!

有源揚聲器
有源揚聲器

有源揚聲器有什麼好處?

內建擴大機針對揚聲器進行了優化

有源揚聲器最顯著的優勢是從一開始就配備了適合的擴大器。

由於將擴大器內置於揚聲器中,有源揚聲器可以使用專門設計的內部零件,為特定揚聲器提供更好的音質。在決定將哪些擴大機與揚聲器配對時,音響廠商的工程師已經為您完成了工作。

內建的附加特性和功能

一些有源揚聲器甚至內置了流媒體功能,在一個套裝(揚聲器、擴大機和音頻訊源)中提供完整的立體聲設置。雖然犧牲了靈活性,但對於那些尋求簡單設置的人來說,這是一個很好的選擇。

不過缺點也明顯可見,如果市場發佈了新規格或功能,可能導致無法升級內部結構。因此想想,回顧過去十年中看到的一些新功能:更新的藍牙標準、杜比全景聲、新版本的 HDMI、eARC 等。如果您的揚聲器沒有這些功能,那麼您無論如何都要插入外部源。

有源揚聲器可實現乾淨、簡單的設置

內建擴大器意味著您的架子上少了一項設備,內置流媒體可能更簡潔。如果您選擇了無線的有源揚聲器,這意味著連線路都沒了。唯一剩下的是一根電源線(並使用附近的電源插座)。

然而,所有這些花里胡哨的東西都是有代價的:有源揚聲器比無源揚聲器更貴。

但是,如果您是從頭開始,您可以結合您的揚聲器和擴大機預算來購買一套有源揚聲器(請記住,如果您將來想購買一套無源揚聲器,您還需要買一個擴大機)。

無源揚聲器有什麼好處?

無源揚聲器
無源揚聲器

無源揚聲器組成:木制箱體、高低音單元喇叭、分頻器、內部吸音棉以及喇叭接線端子。驅動無源音箱,需要用音箱線,把音箱接線端子與擴大機輸出端子相連。音量大小由擴大機控制。音源的選擇,高低音調解都由擴大機來完成,音箱只負責發聲。在討論音箱時,沒有特別注明,一般說的都是無源揚聲器。

更實惠的價格

無源揚聲器的第一大好處是它們比有源揚聲器更實惠。如果您已經有擴大機或接收器,您可能想節省一些錢並購買一對無源揚聲器。如果您還沒有擴大機,請確保留下足夠的預算。

更多的靈活性

無源揚聲器更靈活,因為沒有與特定的擴大機配置,使用者可以根據需要升級或更換機器,而無需把揚聲器也換掉。因此使用者可以混合和匹配不同的揚聲器和擴大機品牌,根據偏好訂製聲音。

無源揚聲器選項更多

無源揚聲器選項比有源揚聲器要多很多。

那麼應該買無源或有源揚聲器?

如果您想保持室內設備簡單,有源揚聲器是一個不錯的選擇,接上訊源就能播放音樂,幾乎不需要花費特別時間。如果您在很長一段時間內都沒有升級系統的打算,那麼可以選擇有源揚聲器。反之,則以無源揚聲器為主。

若選擇有源揚聲器,則不需要找到與您的揚聲器相匹配的擴大機。 如果想要更多自己搭配的空間,或者將來可能想要升級,那麼被動揚聲器是一個不錯的選擇,並且您將有更多的選擇。另外要注意的一點是,有源揚聲器意味著需要更注意廠商維修的問題,因為更多的機件代表更多的損壞風險,這也代表提供保固服務的廠商能夠及時提供服務。

我需要低音炮嗎?

簡短的回答?不。

如果您的空間狹小或想節省一些錢,則不需要低音炮來構建出色的音響系統。但是,如果您有充足的生活空間或想要獲得最身臨其境的體驗,您可能需要添加一個低音炮。當然,您不可以忽略低音炮可能帶來的擾鄰問題。低音炮專門設計用來再現音樂中的最低頻率(恰當地命名為次頻率),並為聲音增加深度和力量。

低音炮提供書架式喇叭額外低頻的補充
低音炮提供書架式喇叭額外低頻的補充

市場上的大多數 Hi-Fi 揚聲器只會下降到 40hz 左右(或略高),而你的耳朵會下降到 20hz 左右。一些低音炮甚至比這更低,並產生你能感覺到的聲音細節、力度,不僅僅是聽到,更多的是感受。

各種樂器的頻率範圍
各種樂器的頻率範圍

低音炮最適合什麼樣的聲音?

低音炮將增強低音吉他、底鼓和風琴。典型的低音炮頻率範圍在電子、嘻哈、雷鬼和流行音樂中被大量使用。低音炮增強了低頻,有助於增強深沉的聲音和電影音效,例如爆炸聲,因此如果您打算將立體聲系統用來欣賞影片,增加低音炮是一個很好的組合。

低音炮讓您的揚聲器專注於他們最擅長的事情

在您的系統中加入低音炮的另一個好處是,其他揚聲器可以專注於高低音、中音和高音,而您的低音炮則可以處理超低音,這可以產生更精確的整體聲音,但前提是您正確設置了分頻頻率(通常為 60Hz 或 80Hz)。

我應該購買低音炮嗎?

如果您剛入門且預算有限,並且使用的空間較小,可以暫時忽略低音炮。將預算用來購買揚聲器和擴大機是更好的選擇。這樣做當然會錯過低頻的一些表現,但選擇好的書架式或落地式揚聲器同樣可以表現許多低音細節。不過您如果偏好大量的嘻哈、雷鬼音樂,那麼低音炮應該先納入選購的組合中。

揚聲器規格有哪些?需要注意和考慮什麼?

揚聲器有許多規格,通常會在官方的網站對商品做標示,並且在喇叭的背面介面中會找到,以下是最重要的項目。

頻率響應 Frequency response

指的是喇叭的發聲頻率範圍,以「理論」而言,喇叭的頻率響應範圍當然是越寬越好,也就是說低音可以低到很低的頻率,在高音部分則可發出頻率很高的極高頻,發聲範圍越寬廣,所能重現的音樂範圍也就越廣,揚聲器可以產生的聲音越飽滿。頻率響應以赫茲(Hz)為單位測量。第一個數字告訴您揚聲器的音量有多低。第二個數字表示揚聲器高頻的上限。

Arendal Sound 1961書架式喇叭的頻率響應
Arendal Sound 1961 書架式喇叭的頻率響應 75-20KHz (+/-3dB)

嚴格來說,揚聲器的頻率響應定義為頻率範圍與聲壓變化幅度的關係,它是揚聲器在測量時,聲壓(聲音大小)穩定表現的範圍。頻率範圍是指揚聲器能夠重放的最低有效重播頻率,與最高有效重播頻率之間的範圍。頻率響應則加上聲壓變化幅度,我們通常期待一個揚聲器的聲壓變化幅度不要太大、穩定,這樣揚聲器才不會在某些頻率出現聲音忽大忽小劇烈變化。因此揚聲器的頻率範圍比頻率響應更大,但頻率響應對於評估揚聲器更有意義。

上圖就是 Arendal Sound 1961 書架式喇叭頻率響應圖,可以看出這喇叭在 75Hz 以下的「音量」就大幅衰減,高頻因為只標示到 10kHz,因此看不到衰減的圖示。不過你也可以注意到廠商標示的 75-20KHz 區間的頻率響應曲線並不是平直的,而是高高低低、上上下下變化。所以完整的喇叭頻率響應標示,應該在頻率範圍之後,再加上音壓變動的範圍,像是 75-20KHz (+/-3dB) 或是 90-20KHz (+/-1dB),前者表示 75Hz-20kHz 之間音壓變動範圍 ±3dB,後者則表示 80Hz-20kHz 之間音壓變動範圍 ±1dB,所以後面這個規格表示喇叭的頻率響應曲線平直很多。不過,是否喇叭頻率響應越平直,聲音就越好呢?這倒不見得,因為影響喇叭聽感表現的因素有很多,也有頻率響應相當平直卻並不好聽的實例。

靈敏度 Sensitivity

揚聲器的靈敏度等級說明將功率轉換為音量的效率。靈敏度越高,揚聲器在給定功率下播放的聲音就越大。靈敏度通常通過以一瓦功率驅動揚聲器並測量一公尺距離的響度,以分貝(dB)為單位來測量。靈敏度代表揚聲器將「電能」轉換為「聲能」的效率。同樣給予 1 W 的功率,不同揚聲器所發出的音量一定會有大有小,可發出較大聲壓的,靈敏度較高,反之則靈敏度較低。

靈敏度說明將功率轉換為音量的效率
靈敏度說明將功率轉換為音量的效率

如果您的擴大機功率不高,可以找具有高靈敏度(90 dB 及以上)的揚聲器,以充分發揮揚聲器的效能。不過一般而言,在家庭中使用的音響系統,並不需要特別注意靈敏度,因為家庭空間有限,不太可能需要播放巨大的聲音。一般揚聲器靈敏度在 85 以下算低靈敏度、86~90 為中靈敏度,91 以上就算高靈敏度了。靈敏度愈高,表示揚聲器可以用愈小的功率發出愈大的聲音,對擴大機的功率需求較小。

高靈敏度的揚聲器的好處

高靈敏度的揚聲器在房間、夜間聽音樂,所需音量較小的情況下還看不出來好處,但若是在演唱會等所需音量較大的場合聆聽時,優點就顯現出來了。在 1 公尺處若想獲得 110 dBSPL 的音量,靈敏度為 92 dBSPL/1W/1m 的揚聲器僅需 64 W 的功率就足夠,但靈敏度為 80 的揚聲器,則需動用到 1024 W 巨獸等級的擴大機,兩者所需的功率足足相差了 16 倍,近 1000 W!

揚聲器的承受功率標示也分為最大瞬間承受功率以及平均承受功率,後者才是有意義的數值。若是擴大機供給的功率超過揚聲器的承受範圍,多出來的功率會變成熱能逸散掉而非轉換為聲音,超過太多,揚聲器就有可能因為產生過多的熱能而燒毀單體中的線圈。高音單體與超高音單體由於線圈線徑較小,可承受的功率也較小,使用不當,往往會成為第一個遭殃的犧牲者。

了解靈敏度與功率的關聯還不足以判斷所需擴大機的功率大小。聲音的大小與聆聽距離息息相關,透過日常生活的經驗,可知距離越遠,聲音越小,因此,聆聽環境不同,對擴大機的功率需求自然也不同。是要擺在書桌上近距離聆聽?還是擺在客廳?在室內還是在戶外?距離與聲壓成反比關係,距離增加一倍,聲壓就減為一半。

需要多大的功率與個人喜好聆聽的音量大小也有關係,長期暴露在 80 dBSPL 的音量就會造成聽覺損傷。一般建議長期聆聽音量控制在 80 dBSPL 以下較佳。一般家庭環境中,如果沒有額外噪音,音量約在 70~75 dBSPL 即可。不過試聽音響時,音量會增加至 85 dBSPL,以求聆聽到更多的細節。

功率處理 Power handling

大多數揚聲器上都能看到推薦的功率範圍,這讓能您了解您的擴大機應該提供多少功率。揚聲器標示的功率範圍中,小的數字表示所需的最小功率,較高的數字表示揚聲器可以長時間處理的最大功率,因此請選擇擴大機的平均功率應該在揚聲器功率範圍間。

阻抗 Impedance

揚聲器的阻抗表示對擴大機供應交流電(AC)的「阻力」。與額定功率一樣,阻抗可能有點棘手,因為在播放音樂時,揚聲器的實際阻抗會不斷波動。為了便於比較模型,通常給揚聲器一個額定阻抗等級。常見的阻抗數值有 4Ω、6Ω、8Ω 等等,阻抗愈低,同一功率之下對電流的需求愈大,除了對擴音機是負擔之外,亦會影響音質

值得一提的是,低阻抗揚聲器(4Ω)可能會導致擴大機出現問題,這些接收器並非設計來提供大量連續電流。檢查擴大機的規格以確保它與您正在考慮的揚聲器相容。

揚聲器的單體材料

揚聲器的單體可以由多種材料製成,例如金屬、紙張、塑料和橡膠——每種材料都有自己的聲音特性。例如,由較軟的材料(如絲綢)製成的高音揚聲器往往具有平滑的聲音。大多數製造商選擇的單體材料在重量輕(更有效的運動)和強度(更清晰的聲音而不失真)之間提供了良好的平衡。優質材料通常比低成本材料產生更好的聲音。

雙線還是單線?或者說使用 Biwire 還是不使用 Biwire?

許多揚聲器都有設計四個端子來連接擴大機,使用者可以選擇雙接線,也稱為 Biwire 接法。使用單線式接法,高、中、低端的所有頻率都會同時發送到您的揚聲器。但是,如果您使用兩組揚聲器電線對揚聲器進行雙線連接,也就是 Biwire 接法,則擴大機可以分別驅動高頻和中/低頻訊號,理論上可以為揚聲器提供更純淨的聲音。若考慮使用雙接線,需要注意擴大機是否支持。

如果使用單接線連接到揚聲器,每對接線柱之間都帶有導電連接,因此您的音樂訊號仍然會傳送到每個單體播放。

揚聲器背面的接線柱,有單線與雙線兩種,圖中左邊是單線,右邊則是雙線 Biwire

揚聲器箱體外殼類型,對聲音的影響

揚聲器箱體外殼有各種形狀和尺寸,具體取決於它們的使用方式。材料、形狀、用料、尺寸和單體尺寸都是影響揚聲器外殼設計的因素。不過入門者挑選喇叭時,對於外箱設計,只要了解是哪種型式,以及該型式在擺位上是否有需要特別注意之處。

為什麼喇叭單體要裝在一個箱子,為什麼不能直接聽?

這是因為低音喇叭的錐盆前後運動,前後發出的聲音是反相的。當震膜往前震動,喇叭正面產生聲波的密部(壓力高),喇叭的背面則產生聲波的疏部(壓力低)。這兩個方向的波有相同的頻率、振幅、速度,但是相位相反。當相位相反的波相遇,會產生相消性干涉(破壞性干涉),能量減低,音量衰減。聲音的輻射模式隨著頻率的高低而改變,其中高頻波長短,方向性強,而低頻的波長較長,低頻波長達幾公尺,喇叭單體的尺寸相對於波長來說幾乎沒有阻礙作用,繞射明顯,前後反相的聲波繞射抵消,會使大多數能量損失。所以裸聽喇叭單體時,低音衰減的特別明顯。

喇叭音箱設計的發展過程

錐盆揚聲器發明時,喇叭是裝在一塊巨大的板子上使用,這塊板把喇叭前後的聲波隔開,避免低頻抵消,這就是最初的障板(Open Baffle)。要低頻好,這塊板的尺寸就需要非常大。理論上以低頻 20Hz,音速 340m/s 來計算的話,需要 17 公尺長的障板才能完全隔離,在現實中並不實際。

因此障板很快就被密閉式音箱取代。把喇叭裝在密閉音箱上,箱內填滿吸音材料,喇叭背面的聲波就不會和正面的聲波抵消了。不過密閉式音箱內空氣會影響到振膜的運動,這形同於一個氣動彈簧,因此,密閉箱的容積選擇也是一門學問。由於內部的空氣阻尼較大。優點來說,單元的反應速度得到提高,低頻十分乾淨和清晰。但缺點來說相對來說音箱的靈敏度比較低,所以密閉式音箱對於前端擴大器的功率需求會較高。

密閉箱再發展就是倒相箱,在箱體安裝一根倒相管,讓喇叭單元背面的輸出反相後再發出來,和單元正面的輸出不再抵消,而是共同輸出低頻,提高了喇叭效率,擴展了低頻下潛。因此,目前市面上的音箱 99% 都是倒相箱。

但是倒相箱也有缺點,就是倒相管發出的聲音會偏慢。有很多人不喜歡這一點,因此還是有一些品牌堅持使用密閉箱。

常見的揚聲器外殼類型

密封式揚聲器以外殼充當內部的空氣彈簧來緩和揚聲器錐體在低頻下的運動。因為這有助於調整單體的低頻,所以必須沒有漏氣。帶端口的揚聲器外殼(或反射端口)本質上是在外殼上增加了一個帶端口的管子,可以在比密封盒更小的外殼中進行更低的調諧。端口外殼可能必須比密封式更深以適應端口的長度,但改變端口的長度和直徑可以讓設計人員根據應用“調整”盒子以適應不同的諧振頻率。

無源輻射器外殼的操作類似於端口外殼,但可能比需要長端口的外殼更緊湊。由於無源輻射器可以實現與端口盒相當的共振,但佔用的空間更少,因此它們非常適合淺層家庭音響和汽車音響應用。

揚聲器箱的物理構造有助於其共振、抗振性和耐用性。揚聲器有很多種不同類型設計的音箱設計:低音反射(Bass Reflex)、密封式音箱(Sealed Box,聲學懸掛 Acoustic Suspension)和密封被動輻射式(sealed with a Passive Radiator)、傳輸線式音箱 (Transmission line)、障板式喇叭(Open baffle speaker)等等。從一方面來說,這也顯示對聲音的追求自由想像力,不過這幾種喇叭,主要還是以低音反射式最常見,也是入門者最容易遇到的類型。

各種音箱設計
各種音箱設計

密封式音箱(Sealed Box,聲學懸掛 Acoustic Suspension)

是所有音箱設計中最簡單的一種形式,箱體從外觀上沒有任何開口。密閉式音箱相較下有最低失真及出色的響應和瞬態特性,同時由於結構上的原因,相較其他兩者有著更佳的空間適應性。缺點是低頻段的重放效率是這三種常見的箱體結構里最差的,因此密閉式音箱的低頻往往聽起來有著非常凌厲的速度感和高級的質感,但是量感卻很少。密閉箱的散熱也不好,所以需要長時間大功率運行的專業喇叭極少會採用密閉式的設計。密封箱式揚聲器通常可以放在靠近牆壁的位置,因為可以增強低音響應。

密封式音箱與低音反射式音箱
密封式音箱外殼是完全密封的,空氣不會逸出。音錐的正向波向外傳播傳進外在空間,反向波只進入音箱。由於沒有空氣逸出,因此音箱內部氣壓不斷變化,當聲音向外播放時,壓力會增加,而當聲音變小或停止時,壓力會降低。密封式外殼的效率低於其他設計,因為放大器必須增強電信號以克服氣壓。然而,這樣可以產生更緊湊、更精確的聲音,順態響應最快。低音反射式則是設計了一個管道,低音振膜的向後運動將聲波推出端口,從而提高整體聲級。低音反射罩的主要優點是效率。

低音反射式音箱(Bass Reflex,Ported)

低音反射式音箱也稱為倒相式音箱,是目前業界應用最為廣泛的箱體結構,大部份的音箱都是這種設計。這種設計的音響從外觀上通常會看到一個圓形或長條型的開口,而這個開口可能在音箱的前、後、下、上甚至側面,箱體六個面都有可能。這個開口主要是為了產生更多的低音。透過低音反射管來達到較佳的低頻量感與延伸。反射管的面積、長度、音箱容積都會影響低頻的延伸與量感。

arendal sound 1723 THX系列的音箱有彈性的調整設計,低音反射孔可以透過塞入特製的泡棉成為密封箱。
arendal sound 1723 THX系列的音箱有彈性的調整設計(左),低音反射孔可以透過塞入特製的泡棉成為密封箱。當通空孔塞住時,音箱成為密封式,具有出色、準確的聲音重現、快速的瞬態響應和良好的阻尼脈衝響應,提供最小的相移,最容易與有源低音炮集成。1723 Tower S 在所有通風口打開的情況下,能夠得到最大的低音輸出,滾降更高。打開一個或兩個端口,將獲得低音擴展和電源推動之間的中間的平衡,提供使用者在不同的房間聲學特性與音樂喜好的彈性調整。
arendal sound 1723 S THX 的頻率響應提供了三個數值的曲線,包括密封式、1個通風孔、2個通風孔的型態下,不同的頻率響應。低音頻率在20Hz時,密封式維持聲量緩降。20Hz以上的頻率,低音反射孔就提供了更多輸出。
arendal sound 1723 S THX 的頻率響應提供了三個數值的曲線,包括密封式、1個通風孔、2個通風孔的型態下,不同的頻率響應。低音頻率在20Hz時,密封式維持聲量緩降。20Hz以上的頻率,低音反射孔就提供了更多輸出。

低音反射孔還可以減小揚聲器單體在低頻下限頻率的振幅,在特定區間內獲得比密閉式音箱更低的失真。因此低音反射式音箱往往有量感豐滿、下潛出色的聽感。不過選購低音反射式音箱(尤其是後端口設計)通常對放置位置更敏感,因為端口可能與房間牆壁產生交互作用。

klipsch RB-61 II
klipsch RB-61 II 的前置低音反射孔,位於低音單體的下方,這種設計對於喇叭擺位相對方便。

被動輻射式密封音箱(sealed with a Passive Radiator)

被動輻射式音箱是低音反射式的另一種延伸性設計。這種音箱很少,外觀看起來是封閉的,但除了正面有單體外,背面使用一種類似單體,但卻不含音圈和驅動系統的錐盆來代替低音反射孔的設計,也被稱作為被動盆式或者空紙盆式音箱。

被動輻射式密封音箱 FOCAL SHAPE TWIN
被動輻射式密封音箱 Focal Shape Twin。Shape Twin 是一款主動式的近場監聽喇叭。Shape Twin 為「2.5音路喇叭」設計,介於二音路與三音路喇叭之間。上下兩顆 5 吋單體中,下方的負責 40-180 Hz 的低頻到中低頻,上方的則負責 40-2.5kHz 的低頻到中高頻;這樣的設計可以讓 5 吋單體擁有像 8 吋單體一樣的低頻範圍,讓低頻可以下到 40Hz。中間為 1 吋的高音單體,負責 2.5kHz 至 35kHz 的高頻。喇叭的兩側各有一個 8 吋的被動式振幅器(passive radiator),取代其他有些喇叭會在背面開孔的形式。這兩個U型懸吊的被動振幅器,可以減少單體進入「晃動模式」(rocking mode)進而限制低頻輸出的問題;與背板開孔式的喇叭相比,可以放得離牆近一些。

輻射器主要是利用外殼產生的聲壓,透過特定頻率共振來產生低音能量。這種設計與低音反射孔一樣有效,但沒有低音反射孔的噪音。

缺點則是比低音反射式音箱更陡峭的音頻截止曲線、更低的截止頻率和更加混亂的瞬態穩定性。由於被動輻射式音箱幾乎可以等於密閉式式的音箱,所以通風散熱不佳,需要經過精密計算跟設計。這種喇叭通常價格昂貴,不過因為近年來很多廠商研究出了改良版的低音反射式結構,使用被動盆式設計的音箱甚至變得比密閉式音箱還要少見。

傳輸線式音箱(Transmission line)

傳輸線式音箱其實也是一種低音反射管的設計,只不過讓低音反射管延伸長度。可是在不改變箱體尺寸的情況下,如何做到呢?設計師在箱體內設計了一段段折疊的氣流走道,讓背波在走道內移動,透過走道裝置的阻尼物,逐漸吸收能量,最後只有繞射性強的低頻能夠從開口端溢出,產生的低音特別乾淨及沉潛,且幾乎沒有箱音(音箱共鳴的染色)問題,設計良好的音箱,低頻的下潛和控制相對於低音反射式更好。

左圖是一個傳輸線式音箱的側面圖,可以明顯看到折疊的走道。右圖是PMC設計的傳輸線式音箱
左圖是一個傳輸線式音箱的側面圖,可以明顯看到折疊的走道。右圖是PMC設計的傳輸線式音箱

傳輸線式音箱缺點也是超長低音反射管造成的,當低音從加長的管道中跑出時,基本上低音單體也運動結束,這樣會造成傳輸式低音有拖的情況,需要特別計算設計來克服。

背號角式音箱(Back loaded horn, rear loaded horn)

把一般常見的號角裝在單體背面,藉由把號角摺疊起來盡量縮小音箱的體積。一般而言號角有把聲音集中與放大的效果,因此背號角最大的特色就是把低頻放大。背號角式的設計常見於全音域喇叭,因為全音域喇叭低頻缺乏量感,加強低音可達到三頻均衡的需求。背號角的聲音最大的特色就是極為輕鬆舒服,而它的缺點就剛好與它的優點相反,低頻比傳輸式更拖、更濁,拳拳到肉的速度感與能量感幾乎與他無緣。網路上有很多各種不同想像設計的背號角式音箱設計,有興趣可以參考。

背號角式音箱
背號角式音箱

除了密閉式音箱,幾乎所有的音箱設計目的,都是要從背波擷取低音,但是背波利用效率最高的,非背號角式莫屬,單體的背波經過一個漸漸增大的氣道,所有的反射聲波都會往號角開口的位置溢出,低音反射式音箱的背波利用效率約 5%,大部分能量都轉換為熱能,而背號角式可以高達 75%。

Tannoy Westminster天朗西敏寺音箱有背號角式的設計
Tannoy Westminster天朗西敏寺音箱採用了背號角式的設計,低音單體為15″紙盆單體,透過複雜的內部”迷宮”,能獲得相同直徑 2.5 倍的低頻再生能力。皇家西敏寺箱體為純手工打造,使用最高級的美國胡桃木,表面手工上漆,前面板下方設有調整面板,高頻能量可以在±3dB 內做 5 階段增減調整,5kHz 上的頻率滾降,則可進行+2dB/oct~-6dB/oct 的 5 階段斜率增減調整。號角式高靈敏度達 99dB ,這款喇叭製造複雜,僅接受訂單預訂後才開始製造。

障板式喇叭(Open baffle speaker)

回到一開始的障板,其優良的瞬態,通透的聽感,依然吸引了不少燒友。當然那種巨大的障板顯然不符合實際,這也造就窄障板流行。但幾十公分寬的障板並無法解決低頻抵消的問題,因此需要用分頻器進行補償。因為障板後方是開放的,喇叭向後發出的聲音較強,所以也要求在擺位上要求遠離後牆,(至少1.5公尺),而且後牆要吸音好,但大多數玩家沒有這樣的房間條件。

揚聲器音箱設計型態之一:障板式喇叭。圖為QUINTET15 WALL OF SOUND 開放式擋板揚聲器
揚聲器音箱設計型態之一:障板式喇叭。圖為QUINTET15 WALL OF SOUND 開放式擋板揚聲器
  • 聲音速度 : 障板 > 密閉 > 低音反射 > 傳輸 > 背號角
  • 低頻延伸 : 背號角 > 傳輸 > 低音反射 > 密閉
  • 低頻能量 : 背號角 > 低音反射 / 傳輸 > 密閉 > 障板
  • 擴大機需求 : 密閉 > 傳輸 > 低音反射

這麼多喇叭型式,入門使用者其實只要注意到擺位影響,從低音反射式入手,了解各種優缺點後,再依照個人喜好延伸。最好的方式就是去試聽,但說實在,要在一家音響店找到這麼多類型的喇叭,應該是不可能的事。

為揚聲器準備的預算

對於大多數人而言,這個議題可能是最重要的,因為沒有預算,我們所談的各種喇叭都只是書上的介紹,預算合理才有可能買到心目中理想的喇叭。雖然預算不是畫分喇叭好壞的唯一條件,但預算通常是限制條件,因此如果您剛入門 Hi-Fi 世界,我們建議可以分配 10,000 到 30,000 元的預算來購買一對揚聲器。對於中階 Hi-Fi 音響需求,那麼30,000 元到 60,000 元之間的 Hi-Fi 揚聲器是非常不錯的選擇。如果您追求高端系統,請預留至少6萬元以上的預算,許多知名的書架式喇叭甚至需要花費十餘萬元,可以說往上無極限。

摘要結論

  1. 如果預算有限、房間不大,而且預算是最大考量,那麼可以購買有源書架式喇叭。如果考慮日後升級,那麼請選擇無源喇叭。
  2. 型式先確定,再縮小細節。如果預算寬鬆,房間小,以書架式喇叭為主。如果預算寬鬆,房間空間足夠,可以考慮落地式喇叭。
  3. 喇叭形式確定後,可以進一步開始列出試聽清單。清單列選可以參考各項細部規格的比較,這將有助於縮小選項。
  4. 清單選擇還可以參考各項評論,了解每個喇叭的優缺特點,最後再前往音響店預約試聽。試聽是主觀的感受,但試聽前請先做功課,才能在現場得到需要的感受,這部份又是另一門需要深入的功課,日後有機會再討論。

揚聲器確定後,至少在清單中縮小選項待選。接著就是選擇音響系統的核心,也就是擴大機。最好的方式是兩者一併考慮,才不會出現無法支援的問題。

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