喇叭的低頻- 3dB頻點,和低音單體的【音圈捲幅長度 - 導磁板厚度】差值有密切關連,差值的1/2就是頻率衝程。頻率衝程愈長,低頻- 3dB愈低,頻率衝程愈短,低頻- 3dB愈高。這個差值是正,就是長音圈設計;是負,就是短音圈大磁路設計。
長音圈設計,從200Hz到低頻- 3dB頻點,播愈低頻音圈推力愈小。
短音圈大磁路設計,播200Hz到低頻- 3dB頻點,音圈推力不變。
頻率衝程和低頻- 3dB
以8吋單體論,頻率衝程為「0」,音圈捲幅長度 = 導磁板厚度,這時純靠音盆口徑產生低音,低頻- 3dB約65Hz,若加上頻率衝程2mm,低頻- 3dB約降到55Hz,若頻率衝程增為7mm–8mm,低頻- 3dB約30Hz。低頻- 3dB只是音盆口徑和【音圈捲幅長度 - 導磁板厚度】差值的呈現,和喇叭播低音性能的好壞,沒有絕對的關係,不一定低頻- 3dB愈低伸,低音就播得愈深沉。
常規的現象,無論長音圈設計或短音圈大磁路設計,在低頻- 3dB發聲遲延時間未超過20/1000秒前,低頻- 3dB愈低,播出的低音就愈深沉、量感愈好,這是無庸置疑的。
因此高傳真Hi Fi喇叭的低頻發聲遲延時間有建議規範……音樂再生頻域內(最少是-3dB範圍)要低於20/1000秒……參考山本武夫的揚聲器之設計與製作第4章8節。
低頻- 3dB發聲遲延不超過20/1000秒,也可以說每秒要能連續播出50個以上的單波信號。
長音圈設計,低頻- 3dB發聲遲延超過了20/1000秒,再降低- 3dB,播出的低音一定變虛,不深沉又量感少。這是因為長音圈降低- 3dB頻點一定要加長音圈捲幅增大頻率衝程,導磁板厚度則不變。這使音圈變重,導磁板對音圈的覆蓋率變低,播最低頻時音圈受磁力(推力)減弱。音圈變重,對原播音頻域的信號反應速度會變慢,解析、播出率降低,因此低頻- 3dB降低反而低音更虛。
短音圈大磁路設計,發聲遲延超過了20/1000秒,低頻- 3dB再降低,要加厚導磁板增長頻率衝程,音圈捲幅則不變。音圈沒變重,音圈受磁力(推力)沒什麼減弱,對原播音頻域的信號反應速度不會變,解析、播出率大致相同,這情況是會播出更深沉的低音,但發聲遲延時間變太長也降低信號解析、播出率,增、減互抵,所以變成花錢得不到實質的低音改善。
但是低頻- 3dB降到發聲遲延時間超過了40/1000秒,播低音的品質還是會明顯變差,聲音清晰度不良。
低頻- 3dB降太低的影響
短音圈大磁路設計,從200Hz播到低頻- 3dB,導磁板對音圈的覆蓋率都是100%,音圈受磁力(推力)不變,而且音圈捲幅短,相對輕,對信號的反應速度相對快,因此在同口徑的喇叭中發聲遲延時間超過20/1000秒的頻點相對低。
長音圈設計,音圈捲幅長又重,播200Hz,導磁板約覆蓋音圈的中央,音圈兩端各突出導磁板約a mm,播- 3dB頻點,導磁板覆蓋音圈的一端,音圈的另一端突出導磁板2a mm,呈現播愈低頻音圈受磁力(推力)愈弱的現象,因此,同口徑喇叭,發聲遲延時間超過20/1000秒的頻點相對高。
低頻- 3dB頻點超低的喇叭,通常低音單體都是長音圈設計,像B&W的鸚鵡螺旗艦、800D、802D及Dynaudio Evidence旗艦、Confidence系列……等。B&W的鸚鵡螺旗艦,低頻- 3dB約15Hz,推測,發聲遲延時間最少大於80/1000秒,每秒連續播不到13個單波信號,離Hi Fi喇叭的建議規範太遠。800D的低頻- 3dB是32Hz,802D是34Hz,Evidence旗艦是28Hz,發聲遲延時間大概都大於60/1000秒,每秒連續播不到17個單波信號,這些喇叭低頻- 3dB數據都很驚人,但是信號解析、播出率低,所以都不曾聽過它們播出驚人的好低音。
音響論壇的劉漢盛先生還曾對Dynaudio老闆說,他有時聽到的Evidence低頻量感不夠。參考新視聽134期113頁。劉漢盛也提到Dynaudio喇叭難推的問題(新視聽134期106頁),低頻- 3dB發聲遲延時間太長,信號解析、播出率太低,音樂動態的爆發力弱,當然喇叭難推。磁鐵品級差效率低,也會很難推。
低頻- 3dB超低的喇叭,若用家以為喇叭還有未發揮極限性能,想搾出頻響數據標示的低音,必徒勞無功。喇叭的低頻- 3dB發聲遲延超過了40/1000秒,也就是每秒連續播出的單波低頻- 3dB信號少於25個,製造廠也沒辦法搾出頻響數據標示的低音。
不要被低頻-3dB的數據騙了
很多歐洲喇叭廠,用超長衝程的長音圈低音單體,做出低頻-3dB延伸超低的喇叭,藉口「有數據有真相」,強調他們的喇叭能播出超級好低音,播不出來是「好喇叭很難推」、「擴大機不夠力」,這是用片斷的、似是而非的數據欺騙資訊不對等的消費者。
真要講「有數據有真相」,-3dB頻點的發聲遲延時間就要和1000Hz相同,不超過2/1000秒,也就是頻-3dB信號發出後喇叭要在2/1000秒內完成對應動作,那個歐洲喇叭廠拿得出這樣的數據?因此,以沒有時間元素的低頻-3dB當作喇叭播低音該有的指標性能,就是一個騙局。
喇叭的低頻發聲遲延時間
動圈式單體製造的喇叭,電子信號的發送和音圈運動的時間一定不同步,低頻-3dB愈低,音圈衝程愈大,兩者的時間差愈大。音圈、錐盆愈重,受磁力(推力)愈弱,兩者的時間差愈大。錐盆的彈波、懸邊制動力愈大,音圈運動也愈慢。電子信號和音圈運動的時間差就是喇叭的發聲遲延時間。
設計喇叭的第一重點就是要縮短電子信號和音圈運動的時間差,縮短發聲遲延時間,提升信號解析、播出率。這種事沒有捷徑,只能在反覆的嘗試錯誤中,找出承受功率、振膜剛性和發聲遲延時間的平衡點。所以李氏喇叭的低音單體設計好了,都要試做、調整很多次。
NS 81011是唯一用長音圈低音單體的李氏喇叭,8吋單體的【導磁板厚度/音圈捲幅長度】是8mm/15mm,頻率衝程3.5mm。
依Dynaudio、B&W公佈的低音單體剖面圖比例看,8吋單體的【導磁板厚度/音圈捲幅長度】可能是8mm/23mm。頻率衝程7mm。
和Evidence旗艦、802D 比,NS 81011低音單體的電磁結構對低頻信號的反應更快,音圈的捲幅短、重量低、被導磁板覆蓋的比率高推力相對大,因此從150Hz–50Hz發聲遲延時間都會較短,信號解析、播出率較高,播大鼓聲,爆發力較強。平價的、低頻-3dB數據平凡的NS 81011,播低音的性能優於優於70萬級的B&W 802D,也優於500萬級的Dynaudio Evidence旗艦,這事很荒謬卻是物理原理的必然。
Evidence旗艦、802D以高價和超低的 - 3dB頻響數據,營造高級和會播出超級低音的形象,它們賣的是「夢想」,「好喇叭很難推」、「喇叭實力未發揮」的夢想。有夢最美,夢著喇叭還有好聲音沒播出來,當然就世界無敵,永遠不被超越。
Evidence旗艦、802D的超低的 - 3dB數據若要有效播出來,發聲遲延就要縮短到20/1000秒內,但是,【導磁板厚度/音圈捲幅長度】約8mm/23mm,要怎樣把發聲遲延時間縮短到20/1000秒內?上帝也沒辦法吧!
歐美名牌喇叭的磁鐵性能是不是比較好
如果歐美名牌喇叭會用性能比較好的磁鐵,就捨得花錢做高成本的短音圈大磁路電磁結構。磁鐵不是什麼材質做的就較好,畢竟什麼材質做的磁鐵都有高、低等級之分。
磁鐵性能好,磁力大又穩定,音圈對信號的反應速度就快,所以低頻-3dB發聲遲延時間超長的喇叭,磁鐵性能應該不會特別好。
磁鐵性能好,單體的效率也會高。某名牌的長音圈雙8吋喇叭,百萬級,阻抗4歐姆效率88dB,這種效率表現,磁鐵性能應該普通而已,有器評卻讚譽有加,不知憑的是什麼物理邏輯?磁鐵品級低,喇叭就很難推,大功率擴大機也無能為力。
阻抗8歐姆效率88dB–90dB的8吋單體,磁鐵的性能應該較優。只要磁鐵的品級沒有特別差,雙8吋阻抗4歐姆,效率都可達到95dB左右。單體的阻抗增一倍或減1/2,音壓增、減6dB。
長音圈設計磁利用率高,短音圈大磁路設計磁利用率低。設計同阻抗同效率的低音單體,長音圈可用磁力較弱的磁鐵因此成本低,這是喇叭廠熟知的。
百萬的雙8吋喇叭,想當然會用高級磁鐵,但是長音圈設計、阻抗4歐姆、效率88dB,可見磁鐵不如想像的好,產生的電磁力很不夠推動音圈,所以阻抗低效率也不高,這會導至聲音清晰度差(偏軟),低頻爆發力弱。
長音圈是cost down概念設計(參考山本武夫的揚聲器之設計與製作第5章7.1節),期待、想像這種設計會用多好的磁鐵是多餘的。cost down難有好產品,所以幾十年來沒有人能把長音圈的超低-3dB喇叭播出好低音,原廠也沒有這種能耐。
總之,磁鐵品質的好壞會表現於喇叭的低頻-3dB發聲遲延時間,會表現於喇叭的效率,相信器評、廠商天花亂墜吹噓,不如就喇叭的效率和播低音的性能來評比。喇叭的效率是用錢堆出來的,只有高品質的磁鐵,才能造出高阻抗高效率的低音單體。