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喇叭,是一種管樂器,上細下粗,多用銅製成,又可指一種電聲元件,作用是將電信號轉換為聲音,也叫揚聲器。 還可用來形容替人鼓吹、宣傳的人。

1 喇叭 -概述

1.一種管樂器,上細下粗,多用銅製成,俗稱號筒。管樂器,上細下粗,最下端的口部向四周張開,可以放大聲音。

喇叭喇叭

 明戚繼光《紀效新書·號令》:「凡喇叭吹擺隊伍,是要各兵即於行次,每哨一聚。」《二十年目睹之怪現狀》第六八回:「忽然耳邊聽見哈打打,哈打打的一陣喇叭響。」茅盾《色盲》:「喇叭吹出嘹亮的音符,一個個飛來撞著林白霜的耳膜。」

2.一種電聲元件。其作用是將電信號轉換為聲音。也叫揚聲器。巴金《滅亡》一:「﹝車夫﹞先按一下喇叭,接著就開起車走了。」魏巍《東方》第四部第十六章:「在這危急的時刻,忽然聽見前面左山腿上廣播喇叭一陣嗞嗞喇喇地怪響。」

3.喻替人鼓吹、宣傳的人。茅盾《子夜》八:「虧你還說韓孟翔夠朋友,夠什麼朋友呀!他是趙伯韜的喇叭。」

2 喇叭 -歷史

喇叭喇叭

早在1877年,德國 西門子公司的ErenstVerner就根據佛萊明左手定律,獲得動圈式喇叭的專利。1898年,英國OliverLodge爵士進一步依照電話傳聲筒的原理髮明了錐盆喇叭,與我們所熟悉的現代喇叭十分類似,Lodge爵士稱為「咆哮的電話」。不過這個發明卻無法運用,因為直到1906年LeeDeForest才發明了三極真空管,而製成可用的擴大機又是好幾年以後的事,所以錐盆喇叭要到1930年代才逐漸普及起來。

另一個原因是1921年以電氣方式錄製的新唱片問世了,它比傳統機械式刻制的唱片有更好的動態範圍(最大到30dB),逼得人們不得不設法改良喇叭特性以為配合。1923年,貝爾實驗室決定要發展完善的音樂再生系統,包括新式的唱機與喇叭,立體聲錄音與MC唱頭、立體聲刻片方式等,就在這波行動中被發明出來。研發喇叭的重責大任,落在C.W.Rice與E.W.Kellogg兩位工程師身上。他們所使用的設備都是當時人前所未見的,包括一台200瓦的真空管擴大機、許多貝爾實驗室自己完成的錄音,以歷年來貝爾實驗室發展出來的各種喇叭-像是Lodge的錐盆喇叭雛形、用振膜瓣控制壓縮氣流的壓縮空氣喇叭、電暈放電式喇叭(今天叫電離子驅動器),以及靜電喇叭。
沒多久Rice與Kellogg從眾多樣式中挑選出兩種設計-錐盆式與靜電式,這一個決定使喇叭發展方向從此一分而二:傳統式與創新式。動圈式喇叭動圈式喇叭是從舌簧喇叭的基礎演變而來,在環狀磁鐵中間有一個圓筒型線圈,線圈前端直接固定紙盆或振膜上,但線圈中通過音頻電流,磁場受到變化,線圈就會前後移動而牽動紙盆發聲。動圈式喇叭問世之初由於永久磁鐵強度難以配合,所以多採用電磁式設計,在磁鐵中另外纏繞一個線圈來產生磁場,這種設計曾流行廿年之久。但電磁喇叭有它的問題,比如通過電磁線圈的直流脈衝容易產生60Hz與120Hz的交流聲干擾;而電磁線圈的電流強度隨音頻訊號而變動,造成新的不穩定因素。

喇叭喇叭

1930年代經濟大蕭條期間,愛迪生 留聲機公司倒閉了,其它人也好不到哪去,需要擴大機驅動的喇叭因此推廣不順,老Victorla留聲機直到二次世界大戰前都還很流行。二次戰後經濟起飛,各種新型音響配件成為搶手貨,錐盆式喇叭再度受到嚴重考驗。這段時間由於強力合金磁鐵開發成功,動圈式喇叭由電磁式全部變成永久磁鐵式,過去的缺點一掃而空(常用的除了天然磁鐵鈷以外,還有Alnico與Ferrite磁鐵,除了磁通密度外,天然磁鐵的各種特性都較優越,近年來高級喇叭則採用釹磁鐵)。為配合LP的問世,以及Hi-Fi系統的進展,錐盆喇叭於是在紙盆材料上尋求改革。常見的像是以較厚重材料製造低音單體,輕而硬的振膜當高音;或者把不同大小的喇叭組裝成同軸單體;也有在高音前面加號筒變成壓縮式號角高音喇叭;甚至有將高音號筒隱藏在低音紙盆後面的設計。1965年英國的Harbeth發明了真空成型(Bextrene)塑料振膜,是材料上的一大進步,這種柔軟但阻尼係數高的產品,在KEF與一些英國喇叭上仍可見到。後來Harbeth還發明了聚丙烯塑料振膜,這種新材料有更高的內部阻尼係數,質量更輕,目前仍被許多喇叭採用。工程師設計喇叭時變成有兩個思考方向:低音喇叭尋求音箱結構的突破;高音喇叭則進行單體的改良。所以這個時候出現的一些新設計,幾乎都是高音單體。比較成功的設計,就屬靜電喇叭了。靜電喇叭前面提到貝爾實驗室的Rice與Kellogg實驗喇叭,他們製造的靜電喇叭大得像扇門板,振膜由豬大腸外包金箔構成(塑料還未為上市)。當真空管的光輝照耀,發亮的金色龐然大物具有催眠作用,加上實驗室空氣中充滿豬腸腐臭味與臭氧味,兩位科學家也許會想到「科學怪人」與利用死人耳朵製成的貝爾「記音器」。但開始發聲后,它光彩奪目的聲音與逼真的音色,簡直讓大家嚇呆了,他們明白一個嶄新的時代已經來臨了。不過Rice與Kellogg在設計靜電喇叭時遇到了無法克服的問題:需要有龐大的振膜才能再生完整的低音,在技術難以突破的情況下,貝爾實驗室只得轉向錐盆喇叭發展,這一停滯使得靜電喇叭沉寂了三十年。1947年一位年輕的海軍軍官ArthurJanszen受指派發展新的聲納探測設備,而這套設備需要很準確的喇叭。Janszen發現錐盆喇叭並不線性,於是他動手試做了靜電喇叭,在塑料薄片上塗上導電漆當振膜,事後證明無論是相位或振幅表現都不同凡響。Janszen繼續研究,發現將定極板(Stator)絕緣可防止破壞作用的電弧效應。1952年,Janszen完成商業化生產的靜電高音單體,與AR的低音單體搭配,是當時音響迷夢寐以求的最佳組合。1955年,PeterWalker在英國的「無線電世界」一連發表多篇有關靜電喇叭設計的文章,他認為靜電喇叭與生俱來就有寬廣平直的響應,以及極低的失真,失真度比當時的擴大機還低得多。1956年,PeterWalker的理想在QuadESL喇叭上實現了(Quad是以他早年一種擴大機QualityUnitAmplifier-Domestic的縮寫來命名),它的準確性被譽為鑒聽新標準,不過仍有一些問題待克服:音量不足、阻抗負載令某些擴大機望而生畏、擴散性不足、承載功率也有限。60年代初期Janszen加入KLH公司為KLH-9的上市而努力,由於KLH-9的大尺寸化,解決了QuadESL的問題,一直到當1968年Infinity公司成立前,KLH-9靜電喇叭都是最Hi-End的產品。Janszen的成就不僅於此,在他協助下,koss、Acoustech、Dennesen等靜電喇叭陸續問世,Janszen企業的首席設計師RogerWest也自立創設了SoundLab公司。

喇叭喇叭
當Janszen企業出售時,RTR公司買下生產設備,推出Servostatic靜電板,Infinity的第一對喇叭就使用RTR的產品。Janszen公司幾經轉手,卻始終沒有消失,今天喇叭王之一-DaveWilson的WAMM巨型系統,裡面就用了部份Janszen所設計的靜電板。靜電喇叭的設計吸引許多廠商投入,比較有名的包括Acoustat、AudioStatic、Beverage、DaytonWright、SoundLab、Stax與MartinLogan等。AcoustatX本身附有真空管擴大機,可以輸出高壓訊號而不必使用升壓器;Beverage2SW除了附有高電壓擴大機、控制器,還有一對超低音。由於Beverage2SW兩公尺高的振膜裝在一個橢圓音箱中,利用聲波導板讓聲音由前方開口均勻傳出,可以形成非常立體的音像,它的建議擺位是放在兩側牆邊,然後面對面播放。DaytonWright的設計也很特殊,振膜裝在以六氟化硫惰性氣體密封的塑料袋內,用以增加喇叭的效率與輸出音壓。最貴的靜電喇叭,要屬MarkLevinson的HQD。每一聲道使用兩具Quad靜電喇叭,加上一個改良的帶狀高音與一個24吋的低音增加頻率兩端延伸,配上三台MarkLevinsonML-2后級與電子分音器,要價15,000美金,當時真的是天價。MartinLogan為解決大片振膜產生低音的問題,近年來混和錐盆低音的一系列設計獲得很大成功,再加上延遲線、聲學透鏡、波浪狀振膜等新技術的引進,讓靜電喇叭越來越可親,相信它還會繼續的存在。

3 喇叭 -分類

帶狀喇叭
喇叭喇叭

1940年末,一位年輕的加拿大發明家GilbertHobrough使用擴大機時,一時大意在音樂播出中拆下喇叭線,並讓發熱的導線靠近電線的接地端。這是很危險的動作,但Hobrough驚訝的發現電線開始拌動,併發出音樂聲,這個「具有增益的金屬線」不久后才明白是靜電效果。Hobrough進一步研究,才知道1910年左右已經有人提出這個問題,1925年在磁場內使用導電金屬片的喇叭已經於德國取得專利,當時人說這是帶狀喇叭。1920年與1930年代分別有兩種帶狀喇叭上市,不過曇花一現很快就沉寂了。帶狀喇叭的原理是在兩塊磁鐵中裝設一條可以震動的金屬帶膜,當金屬帶通過電流,就會產生磁場變化而震動發聲。在Hobrough重新發現帶狀喇叭時,Quad創辦人PeterWalker也在英國推銷一種號角負載的帶狀高音,這個高音並不成功,反而是1960年左右英國Decca推出很成功的帶狀高音。另一種類似的帶狀喇叭KellyRibbon由IrvingFried引進美國,他將Kelly高音配上傳輸線式低音而產生不錯的效果。1970年代,DickSequerra為金字塔(Pyramid)發展的帶狀喇叭,首次揚棄號角的設計。Hobrough發現帶狀喇叭后的三十年中,他以經營空中繪圖和靠著自動機械的專利貼補,持續進行研究,終於在1978年發展成功頻率響應低至400Hz仍然平直的帶狀單體(當時產品只能到600Hz),並且不會融化、破碎或變形,失真則只有1%。Hobrough與他的兒子TheodoreHobrough還獲得一項專利:與帶狀高音搭配的多丙烯低音所使用的無諧振特殊音箱。不過他們以JumetiteLab為品牌所製造的喇叭,一心想以較低價格提供給大家使用,在市場上卻沒有紅起來。後來包括加州柏克萊的VMPSAudio、愛荷華市GoldRibbonConcepts、麻州的ApogeeCorporation,都發展出比JumetiteLab頻寬更大的帶狀喇叭系統。

GoldRibbon製造了頻寬最大的帶狀驅動器(200Hz-30KHz),它們不是用鋁,而是以厚度僅1微米(百萬分之一公尺)的金製成振膜。不過最成功的,卻是Apogee公司。身兼藝術經紀人與音響玩家的JasonBloom,加上他的岳父LeoSpiegel-一個退休的航空工程師,共同組成Apogee。它們用古典帶狀驅動器負責中高音,100Hz以下使用另一種准帶狀驅動器,近年來也加入錐盆低音作混和設計,評價都相當的高。另外有一個帶狀喇叭家族的遠親-BES(BertagniElectroacousticSystem)脈動振膜喇叭。BES跟典型的靜電喇叭或Magneplanar平面喇叭一樣,都有一個開放的架子與一塊平面振膜,聲音向前後輻射。不過BES不是很薄的金屬板,而是厚度不一的泡沫塑料,外表有點像立體地圖。BES的設計使振膜表面有多種諧振模式,振膜的不同部份在不同的頻率部份振動,振動的方式不是機械活塞式,倒像隨著寬廣音頻而均勻振動的音叉。BES的設計引起很大爭議,最後當然就不了了之了。平面喇叭在帶狀喇叭演化的過程中,衍變出一種平面動態喇叭,也稱為假帶狀喇叭,它的問世要歸功於美國3M的工程師JimWiney。JimWiney原本是業餘音響愛好者,他很喜歡靜電喇叭,但又覺得KLH-9太過昂貴,應該有辦法降低成本才對。有天他獲得靈感,他發現用於冰箱門邊的軟性陶片磁鐵,質量輕、成本低、切割製造容易,很適於做磁性結構。這種磁鐵可均勻的驅動扁平、寬大的整個振膜表面,可用在雙極輻射型態的塑料振膜喇叭。JimWiney設計的喇叭振膜上有許多細小的金屬導線,金屬線接收來自擴大機的訊號,並配合永久磁鐵的磁場產生吸、推作用。1971年,Winey正式推出新型態的喇叭,起初命名「靜磁」(Magnestatic),後來改名為「平面磁」(Magneplanar)。Magneplanar上市后得到很大的迴響,包括Strathearn、wharfedale、JVC、Cerwin-Vega、Thorens等公司紛紛發展不同型態的平面動態喇叭,其中最有名的是Infinity。Infinity推出的QuantumReferenceStandard附有雙擴大機與電子分音器,它不是用一整塊振膜,而是由許多小振膜組成。QRS高兩米,寬一米,一共有20個高音單體,其中13個向前,其餘向後,垂直成一直線排列。中音則有三個單體,也是垂直排列。加上一隻15吋低音,使得QRS可以發出極為震撼的音量,頻率也超出可聞範圍。後來的EMIT高音(ElectroMagneticInduction)與EMIM中音,也是一種平面振膜,與後來Genesis所用的高音已經不太一樣,Genesis的高音可以視為帶狀單體與平面單體的混合設計,而中音部份Genesis的大喇叭都採用帶狀單體,與Infinity分道揚鑣。不過我們可以看到Infinity從IRS所建立的巨型喇叭架構,這麼多年來仍是Hi-End揚聲器的最高典範。平面喇叭也有其限制,它的磁結構使得只有磁場的邊緣通量能與振膜上分佈的「音圈」相互作用,因此效率都不高,到目前這個現象能然存在。再一方面,平面喇叭所用的振膜比靜電喇叭或帶狀喇叭都來得重,因此會限制它的頻寬,過去只有Audire一家公司使用全音域的平面驅動器,連Magneplanar自己的喇叭後來都改采帶狀單體的中高音,加上平面振膜低音組合而成。Burwen與日本山葉曾利用平面振膜製成耳機,Pioneer則放棄磁性平板,改用高分子聚合物來製造耳機,但這些產品似乎都沒有獲得肯定。海耳喇叭非傳統式喇叭中最成功的要屬海爾式設計,就在Winey完成第一個平面動態喇叭后不久,德國物理學家海爾(OskarHeil)研究出一種很高雅的帶狀喇叭變形物,他稱為氣動式變壓器(AirMotionTransformer)。
  
海爾的發明與平面動態喇叭很像,使用一層很薄的塑料振膜,上面覆以導電的鋁製「音圈」。不過海爾式喇叭的振膜不是拉緊的,而是打褶的、鬆鬆的掛在架子上,因此導線音圈位於一堆垂直磁鐵的間隙內,當磁力交替擠壓彎曲皺褶的振膜,再將它們推開,空氣就隨著音頻而擠壓發聲。這樣的設計有很高的效率,振膜上的強大磁力可降低有效質量電抗或音頻阻抗,這也是「氣動式變壓器」名稱的由來。事實上這種喇叭就是聲音變壓器,跟號角一樣,較低的有效質量使它的高頻可以往上延伸,普通的海爾驅動器有300Hz-25kHz的頻寬,完全不需要等化。雖然海爾博士對自己的設計信心滿滿,認為自己的喇叭才是合理,別人的喇叭都是奇特,但因為製造品質掌控不佳,低音單體的配合又過於簡陋,所以海爾喇叭逐漸淡出市場。會冒火的離子喇叭當貝爾實驗室的Rice與Kellogg面對許多未知時,稱為響弧(SingingArc)或環形放電喇叭的怪物,大概是最令人敬畏的。早於1920年代,無線電技術員就發現,用來調變發射機的高壓電訊號有時會形成藍色的球狀發亮氣體,廣播的聲音會從發亮的球體傳出來,聲音不大但很清楚,有人形容:簡直很火舌一樣。Rice與Kellogg並沒有認真去研究這個現象,因為這種發音裝置頻寬不足,還會發出大量臭氧。1940年代,法國核物理學家SiegfriedKlein再度發現此現象,並嘗試開發新的喇叭,1950年他替新產品命名為「離子喇叭」。這種設計沒有機械諧振,沒有質量,有無限的順服性,似乎是喇叭的一大突破。英國的Decca、法國Audax、德國Telefunken、英國Fane與日本Realon都紛紛投入離子喇叭的研究,但首先商業化上市的卻是美國Dukane(ElectroVoice),它們在1962年推出名為Ionovac的新產品,後來改由AmericanAudioCom.生產,持續了很長一段時間。至於SiegfriedKlein本身並未參與生產,他繼續研究,神奇的離子喇叭猶如燭光一樣,可以朝它用力吹氣而絲毫不損音樂播放。離子喇叭的另一優點是效率很高,105dB的音壓只需10瓦的擴大機即可達成,頻率響應也可降至1000Hz左右。SiegfriedKlein的設計由德國Magant生產,但美國禁止出售,因為臭氧量超過標準,而且另一個HillPlasmatronic的品牌也威脅Magant獨佔地位。雷射物理學家AlanHill所設計的Plasmatronic喇叭原理與SiegfriedKlein的離子喇叭相同,使用一隻裝有特殊氣體的石英管產生放電現象,使空氣電離而發出聲音,最簡單的說,它們的發聲過程好象是閃電過後的雷鳴現象。這種喇叭高頻特性極佳,但石英管壽命有限(每隔幾個月就要補充氦氣),成本又高,使用上並不方便。Hill的離子喇叭頻率從700Hz-20kHz,在10呎外仍有90dB的音壓,低音則交給傳統錐盆喇叭處理。這對喇叭有完美的相位與振幅線性,失真小於1%,可惜售價高達一萬美元(附贈A類擴大機一部推動高音,並且有電子分頻器),想當然的沒有幾個人購買。不過Hill與Magant的離子喇叭,仍在市場上存在許久。真正的錐型喇叭1985年由Ohm所推出的Walsh,其創意足以和BES相提並論,也是第一對真正的錐型喇叭,不但用錐型單體,喇叭本身就是個錐型。Walsh只用一個單體處理20Hz-20kHz的廣闊頻率,錐型驅動器放在音箱頂端,音圈和磁鐵在上面,振膜朝向音箱內部。Walsh以管制的分解方式工作,頻率上升時,對音圈起反應的紙盆範圍縮小;頻率較低時紙盆活動範圍增加。

未達到此一目標,紙盆由數種不同材料的同心環組成,同心環的作用等於低音濾波器。環越大,處理的頻率越低,最低的頻率使整個紙盆運動;高頻則只用很輕的振膜維持,以阻尼的方式維持頻率響應平直。這種設計不論相位或振幅都有很好的線性,最主要是它能180度發聲。另一個錐型喇叭的典範,是德國mbl的101喇叭。1975年左右,一家計算機儀控公司老闆Meletzky發現,球面單體最能符合他的理想,球型單體的振膜大於傳統喇叭單體,更能模擬出自然樂器在空間中的表現。於是他結合柏林大學的兩位教授以鋁片作成百褶裙狀的圓形單體,這個稱為100的產品並沒有正式上市。1987年mbl以碳纖維當材料,製造了可以360度發聲的中高音單體,再加上許多鋁片黏合成的葫蘆狀低音,推出令人驚訝的101喇叭。還有一種Orthophase喇叭,在整片塑料膜上黏附很輕的鋁帶,然後放在強磁場中,鋁帶通電而產生震動發聲。

號角喇叭
喇叭號角喇叭

1919年,美國 物理學家ArthurG.Webster發明了指數型號角喇叭,由於高達50%的效率(一般的動圈式喇叭的效率只有1-10%,Klipsch的號角喇叭效率約為30%),很快就被普遍運用在劇院、體育場等需要大音量的場所。號角喇叭最大的特色就是效率高,一點點功率就能發出極大的聲響。它的缺點則是不利於低頻回放,如果要回放低頻,需要有很長的號角,以回放50Hz頻率為例,號角的開口直徑要兩公尺,長度則要大於五公尺才行。1940年美國工程師PaulW.Klipsch設計了一種體積較小適合家庭用的摺疊式低音號角揚聲器,利用房間角落裝置驅動器,把房間的牆壁當成一個超大的號角,在Klipschorn慶祝五十歲生日時,這型喇叭仍然老當益壯的繼續生產中。1927年就創立的AltecLansing公司是另一個號角喇叭的傳奇,1956年所推出的A7「劇院之聲」,到現在仍有人捧場。1932年成立的英國Vitavox,在1947年推出可媲美Klipschorn的CN191號角喇叭,頻率響應已經可達20Hz-20kHz,目前也仍在預約生產中。號角喇叭的特性會因號角長度、形狀與使用的材料不同而有所差異。從早期的鐵制、鋁、鋅號角,逐漸演變而有塑料、水泥、木頭號角、合成材料號角等多種材料。設計得當,可以把號角喇叭音質較不細緻的問題做部份解決;設計不當,甚至會有吼聲效應出現。號角按照形狀可分為雙曲線型、拋物線型、指數型和圓錐型等,其中指數型號角最常被使用。有些號角的指向性過強,還必須在前端加掛音響透鏡(AcousticLens),以增加聲音擴散的角度。一些簡化的摺疊號角陸續被提出,有些設計以短的號角和房間牆壁加強喇叭背面所發出的低頻,同時直接從錐盆前方發出中、高音,這種背後負載的摺疊式號角喇叭通常都有不錯的效果。目前的號角喇叭多半搭配錐盆式低音使用,由於號角通常效率都在100dB以上,所以運用上並不是那麼容易,比較成功的廠商有JBL、Electro-Voice、北歐的Einstein、法國Jadis(獨特的Eurythmie11足可留名青史)、美國Westlake,以及義大利Zingali等。氣墊式喇叭除了單體本身的改良,從五○年代開始,工程師也在音箱上動腦筋,希望用同樣的單體就能表現出更好的效果。
其中最著名的設計有兩種,一種是氣墊式喇叭,一種是傳輸線式喇叭。

氣墊式喇叭
喇叭氣墊式喇叭

1958年立體聲唱片問世,音響進入立體世界,喇叭不像唱頭等需重新設計,消費者多買一隻同型喇叭就可以了。但也正因如此,體積龐大的喇叭不再受到青睞,大家需要小巧又有足夠低頻的新產品,氣墊喇叭應運而成。造成氣墊喇叭流行的背後功臣,應該是晶體擴大機,他提供了不發熱的大功率,來應付氣墊式設計帶來的低效率問題。氣墊喇叭同時也是大功率擴大機的幕後原凶,七○年代許多人都有這樣的觀念;不是大出力擴大機就不好,不是氣墊式喇叭就不夠高級。

氣墊式也就是密閉式的一種設計。當單體運動時,如果背波傳到前方,會造成低頻訊號抵消,所以有無限障板的概念產生。一個密閉的箱子也可以當作無限大障板,使前、后波彼此作用的機會降到最低。低音反射式則是無限大障板的衍生設計,由於錐盆的尺寸大小與共振頻率會限制喇叭的低頻表現,所以在裝一個具有開口的音箱可延伸低頻響應。開口的大小由音箱體積和單體的共振頻率所決定,當音箱反射發聲相移,使開口和錐盆發出的低頻相同而產生加強效果。

1954年AR的創辦人EdgarVillchur推出氣墊式喇叭,改善一般密閉式音箱的剛性空氣導致低頻快速衰減的問題。動圈式單體通常是由錐盆與音圈構成,錐盆邊緣由彈性物質支撐,這使得它無法有自由空氣振動頻率。如果在氣密式音箱中塞滿吸音材料,揚聲系統會產生有比單獨驅動器還高的振動頻率,EdgarVillchur把自由空氣振動頻率約10Hz的單體裝到1.7立方呎的氣密音箱中,揚聲器共振頻率提高為43Hz。這種設計一方面使系統的失真大為減少,一方面還能發出深沉的低頻,缺點則是效率大為降低。

傳輸線式喇叭 
喇叭喇叭

傳輸線式喇叭最早稱為迷宮式設計,喇叭單體被裝在音箱的一端,透過一個複雜而且很長的調協通道,單體的背波從另一端的開口被擴散出來。第一個迷宮式設計是BanjaminOlney在1936年為Stromberg-Carson所設計的,他將一個共振頻率為50Hz的單體裝入迷宮式音箱中,結果其共振頻率降到40Hz,並且在40Hz的半波75-80Hz獲得增加,從而產生良好的低音。但他同時發現響應曲線產生不少峰值,這些峰值來自音箱通道本身的共鳴,於是他在通道里鋪設吸音材料與導板,把150Hz以上的頻率在開口處截止。迷宮式設計可以獲得良好的低頻延伸,但它的製作麻煩,又比不上經濟的低音反射式獲致做簡單的密閉式有競爭力,所以五○年代Carson再度推銷迷宮式設計,仍然沒有成功。等到六○年代中期迷宮式喇叭重出江湖時,它有了新的名字-傳輸線式喇叭。

傳輸線式可以說就是在通道中塞滿阻尼物的迷宮式,其理論是由英國布拉福特技術協會(BradfordInstituteofTechnology)的A.R.Bailey教授所提出來。他認為低音反射式音箱由於急遽的低頻衰減,容易導致鈴振,就像用電子方式突然的把低頻切掉。如果在揚聲器背後設計一個無限通道可以吸收背波的反射,就能消除擾人的駐波,所以他用長纖羊毛等吸音阻尼物來替代無限的通道,極低頻的音波波長較長而可以從通道口逸出,增強了喇叭的低頻效果。Bailey教授的設計一度被許多廠商採用,包括IMF、Infinity、ESS、Radford等,它們有的是把通道當成增強低音之用,有些則專做阻尼之用。迷宮式的出口截面積通常等於或大於單體振膜的面積;傳輸線式的通道是逐漸縮小,出口截面積小于振膜面積。

英國RobertFris曾推介一種傳輸線的變體設計,名為「分離耦合抗共鳴線」DaLine(DecoupledAnti-resonantLine),這種設計號稱沒有共鳴現象,而且可以使用小尺寸的單體而獲得良好的低音,也比大尺寸單體有更好的瞬時效果。目前並沒有標榜以DaLine設計的喇叭,不過一些低音反射式音箱卻從這裡得到靈感而進行改良。習慣於密閉式或低音反射式設計的人,對傳輸線式設計一直有意見,傳輸線式較大的體積、複雜的結構,以及難以預期的效果,也阻礙了他的發展。目前生產傳輸線式較有名氣的廠商,只剩英國TDL(前身就是IMF)與PMC,PMC以傳輸線式成功的設計了錄音室鑒聽喇叭,再度引起大家對傳輸線式的興趣。

全音域喇叭
喇叭喇叭

喇叭單體從單一的全音域設計,逐漸發展成多音路設計,工程師發現到不同頻率單體間有許多銜接的問題,包括分頻點、分頻斜率、靈敏度、相位等都可能產生誤差,於是有兩種新的思考方向被提出來,一種是全音域喇叭,一種是同軸喇叭。英國Goodmans曾請E.G.Jordan設計AXIOM80單體,是針對錄音鑒聽所設計的,也是全音域單體的長青樹。Jordan與另一位英國人Watts在1964年組成了JordanWatts公司,當時所推出的ModelUnit單體一直持續生產了20多年。這個單體採用十公分的金屬振膜,鈹青銅製的音圈,以及方形的框架,非常有特色。1975年JordanWatts推出的flagon花瓶狀全音域揚聲器,一直到今天還在生產,是少數像藝術品的喇叭。1932年創立的英國Wharfedale,在二次大戰前後也推出不錯的全音域單體,1958年老闆換人後,開始往計算機等尖端科技發展,放棄了全音域單體的發展。英國另一家Lowther倒是始終堅持,60多年來一直浸淫於全音域單體領域中,它們單體的特色是白色獨立邊緣、中心均衡器等,現在台灣仍可買到它們的產品。

日本方面有多家全音域單體製造商,一度與Pioneer、Onkyo並稱為揚聲器三大老鋪的Coral,曾推出20公分大的全音域單體。Diatone在1946年成為戰後最早生產全音域喇叭的公司,它們採用OP磁鐵得到很大成功。1947年與NHK合作開發了P-62F單體,作為廣播鑒聽之用,之後改款為P-610,整個系列暢銷將近40年,成為日本音響史上的一個傳奇。在慶祝50周年前夕,Diatone曾推出限量紀念產品,造成一陣小小的轟動。1973年因石油危機而脫離Foster電機獨立的Fostex,曾推出許多有創意的產品,如雙錐盆全音域單體、生物振膜單體等,它們也推出全世界最大的低音單體EW800(80公分)。

同軸喇叭
喇叭喇叭

Guy.R.Foundtain於1926年成立Tannoy公司,1947年所設計的LSU/HF/15L單體,是38公分大的兩音路同軸設計,這顆單體開啟了同軸喇叭的新紀元。1953年Tannoy開始以同軸單體製造Monitor15Silver等錄音室用鑒聽喇叭,獲得許多大唱片公司採用,Decca的許多發燒天碟就是這個時代以Tannoy喇叭鑒聽錄製的。Tannoy的同軸概念來自三○年代全音域點音源設計,構造簡單,具有線性的對稱與方向性、失真低,音像準確等優點。為了得到足夠的低音,Tannoy不斷在尺寸上加碼,最後把38公分的同軸單體運用在WestminsterRoyal等頂級喇叭上,可產生相當深沉的低頻。近年來Tannoy除了設計雙音圈同軸單體外,也在高音單體裝置了鬱金香型導波器,提高頻率響應的平順。在Tannoy70周年慶時,它們推出新的旗艦Kingdom喇叭,中音部份仍採用同軸設計,另外加上超高音與超低音單體,這款喇叭也說明了同軸設計的限制。

Tannoy的最大競爭對手是英國同胞KEF(KentEngineeringandFoundary),它們的動作比Tannoy積極,1984年推出空腔耦合技術(CoupledCaviy),104/2喇叭的獨特構思與豐富低頻引起許多討論,這一年它們加入同軸喇叭市場。1989年KEF進一步改良,推出稱為Uni-Q的同軸技術,105/3喇叭同時使用空腔耦合技術與Uni-Q單體,表現更上層樓。KEF的Uni-Q單體是在同一個底盤上裝設大、小兩個磁鐵,發音時高音利用低音的振膜當作號角,達到同軸同時的目的;Tannoy的同軸單體並不在同一個平面上,所以並非真正同軸同時。
各種仿同軸的設計紛紛出籠,美國洛杉磯專門製造PA與錄音室鑒聽用喇叭的Gauss,把高音套上一個碗狀的蓋子放在低音中間,有不錯的評價。德國Siemens也設計了一個同軸單體,把9公分高音單體放在25公分低音前面,再以聲學透鏡改善擴散角度,七○年代進軍劇院市場引起很大話題。

喇叭喇叭
其它類型的喇叭


壓電式單體,目前僅見於少數高音使用。所謂壓電材料(Piezo-electric),是指施加電壓後會伸展、收縮或彎曲的材料,像是酒石酸鉀鈉(Rochellesalt)、鈦酸鋇、鈦酸鹽、鋯酸鹽等合成物,它們曾被運用在唱頭、耳機等組件上。至於用在喇叭上,要等到能軸向伸展的多元氟化乙烯樹脂作成,並在兩邊加以真空氣化鋁處理過的高聚合體出現以後,才得以實現。這種單體有良好的線性、失真少、瞬時佳,也因為質量輕而能設計成各種形狀。它的缺點則是他具有電容性阻抗,有時需要特別設計的轉接放大器。

此外還有氣閥式揚聲器(讓空氣由受壓縮的空氣槽流經號角而發聲)、感應型、熱摩擦型,以及正式商品化的薄膜型等設計。荷蘭Philips曾推出一種MFB喇叭,在喇叭箱內裝有擴大機與主動性回授組件,把擴大機的回授環路延伸到喇叭音圈。Philips的產品沒有成功,倒是讓Infinity、Genisis等廠商獲得靈感,在低音部份製造了伺服擴大機,降低低音的失真。

4 喇叭 -發聲原理

喇叭其實是一種電能轉換成聲音的一種轉換設備,當不同的電子能量傳至線圈時,線圈產生一種能量與磁鐵的磁場互動,這種互動造成紙盤振動,因為電子能量隨時變化,喇叭的線圈會往前或往後運動,因此喇叭的紙盤就會跟著運動,這此動作使空氣的疏密程度產生變化而產生聲音。

5 喇叭 -發聲方式

喇叭喇叭

1、動圈式。基本原理來自佛萊明左手定律,把一條有電流的導線與磁力線垂直的放進磁鐵南北極間,道線就會受磁力線與電流兩者的互相作用而移動,在把一片振膜依附在這根道線上,隨著電流變化振膜就產生前後的運動。目前百分之九十以上的錐盆單體都是動圈式的設計。

2、電磁式。在一個U型的磁鐵的中間架設可移動斬鐵片(電樞),當電流流經線圈時電樞會受磁化與磁鐵產生吸斥現象,並同時帶動振膜運動。這種設計成本低廉但效果不佳,所以多用在電話筒與小型耳機上。

3、電感式。與電磁式原理相近,不過電樞加倍,而磁鐵上的兩個音圈並不對稱,當訊號電流通過時兩個電樞為了不同的磁通量會互相推擠而運動。與電磁是不同處是電感是可以再生較低的頻率,不過效率卻非常的低。

4、靜電式。基本原理是庫倫(Coulomb)定律,通常是以塑膠質的膜片加上鋁等電感性材料真空汽化處理,兩個膜片面對面擺放,當其中一片加上正電流高壓時另一片就會感應出小電流,藉由彼此互相的吸引排斥作用推動空氣就能發出聲音。靜電單體由於質量輕且振動分散小,所以很容易得到清澈透明的中高音,對低音動力有未逮,而且它的效率不高,使用直流電原又容易聚集灰塵。目前如Martin-Logan等廠商已成功的發展出靜電與動圈混合式喇叭,解決了靜電體低音不足的問題,在耳機上靜電式的運用也很廣泛。

喇叭喇叭

5、平面式。最早由日本SONY開發出來的設計,音圈設計仍是動圈式為主題,不過將錐盆振膜改成蜂巢結構的平面振膜,因為少人空洞效應,特性較佳,但效率也偏低。
6、絲帶式。沒有傳統的音圈設計,振膜是以非常薄的金屬製成,電流直接流進道體使其振動發音。由於它的振膜就是音圈,所以質量非常輕,瞬態響應極佳,高頻響應也很好。不過絲帶式喇叭的效率和低阻抗對擴大機一直是很大的挑戰,Apogee可為代表。另一種方式是有音圈的,但把音圈直接印刷在塑膠薄片上,這樣可以解決部分低阻抗的問題,Magnepang此類設計的佼佼者。

7、號角式。振膜推動位於號筒底部的空氣而工作,因為聲音傳送時未被擴散所以效率非常高,但由於號角的形狀與長度都會影響音色,要重播低頻也不太容易,現在大多用在巨型PA系統或高音單體上,美國Klipsch就是老字號的號角喇叭生產商。

8、其他還有海耳博士在一九七三年發展出來的絲帶式改良設計,稱為海耳喇叭,理論上非常優秀,台灣使用者卻很稀少。壓電式是利用鈦酸等壓電材料,加上電壓使其伸展或收縮而發音的設計,Pioneer曾以高聚合體改良壓電式設計,用在他們的高音單體上。離子喇叭(Ion)是利用高壓放電使空氣成為帶電的質止,施以交流電壓后這些遊離的帶電分子就會因振動而發聲,目前只能用在高頻以上的單體。飛利浦也曾發展主動回授式喇叭(MFB),在喇叭內裝有主動式回授線路,可以大幅降低失真。

6 喇叭 -故障原因

喇叭喇叭

1、長時間超負荷驅動喇叭,喇叭會因為過熱而把喇叭燒壞,因為線圈的溫度升高,使某些結構部份產生熔化,破裂或燒毀,正常使用下線圈的溫度就有180攝氏度,不正常使用之下就可想而知了!

2、機械式故障,超負荷的驅動喇叭使得紙盤移動超出範圍並和線圈分離,或線圈和線圈座分離,紙盤折邊或喇叭支撐圈被扯破,以上任一種情形一旦發生,都可以使喇叭發生故障。當折邊或支撐圈被扯破,線圈將會和它們磨擦,因為紙盤組件已不能適當地在中心位置懸吊,小的破裂也許剛開始感覺不出來,但是經過一段時間,當裂縫變大時,喇叭就會跟著壞了。

3、喇叭的故障也可能是以上兩種方式的結合,比如功放突然輸出一個很大的瞬間能量,這個能量可以是聲音突然開大,喇叭就會有一個強烈的振動,使得線圈脫離了磁力間隙,當它回去的時候可能偏心失誤就無法回到原位,這樣將使整個機械的動作被紙盤帶向前方,偏離原始停留的位置,結果紙盤已經不能發出聲音,但是能量還繼續傳送的喇叭的線圈上,線圈雙離開了磁力間隙,因為磁力間隙是線圈最好的散熱環境,但線圈已離開磁力間隙,那麼線圈在繼續接收來自功放的信號時,線圈很快就會發熱導致燒毀線圈。

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