所有的自然音都是複波,最少由20Hz–20kHz的頻率構成。很多麥克風的錄音頻寬是20Hz—20kHz ± 3dB。可以錄下所有人耳聽得到的聲音。
但是國際電工委員會規範的錄音頻寬是40Hz—12.5kHz ± 2.5dB,相對於人耳可以聆聽到的聲域,低頻少了一個倍頻(一個八度音),高頻也差不多少了一個倍頻。這是製作CD或BD唱片的規範,也就是多數的CD或BD唱片儲存的音樂或影片錄音,頻寬只40Hz—12.5kHz ± 2.5dB。
錄音規範和唱片儲存的音樂
錄音頻寬規範,關係到一張CD或BD可儲存多少時間的音樂或影片錄音,儲存的音量多大,是不是能穩定播出。
在40Hz—12.5kHz ± 2.5dB的條件下,一張CD儲存約60分鐘的音樂,在20Hz—20kHz ± 2.5dB的條件下,一張CD可能只儲存30–40分鐘的音樂。
所以,CD唱片若決定要儲存約60分鐘的音樂,母帶後期處理時低頻就大概會被截頻在40Hz,高頻則被截頻在12.5kHz。錄音師的混音母帶,無論頻寬是多少,要製成唱片前,都必須交給母帶後期處理工程師,照唱片的儲存格式做必要的等化,製成唱片生產母帶。
當然有些特別的CD或BD唱片的錄音頻寬會大於40Hz—12.5kHz ± 2.5dB。就商業市場來說,照國際電工委員會的規範製作CD或BD唱片才是主流,市售的CD唱片都約播60分鐘的音樂。
怎樣的喇叭才能完整播出唱片儲存的音樂
CD或BD唱片儲存的音樂,頻寬只40Hz—12.5kHz ± 2.5dB,豈不是隨便頻寬40Hz—16kHz ± 3dB的喇叭都播得好、播得出全部的錄音信號?這樣想就錯了。
第一,喇叭要能有效播出40Hz以上的頻率,40Hz的發聲遲延時間要低於20/1000秒,這個數據,恐怕B&W的鸚鵡螺旗艦、800D、802D及Dynaudio Evidence旗艦、Confidence系列……等,都拿不出來,所以這些喇叭低頻- 3dB超低就是不曾聽過它們播出超深沉的低音。
第二,音響器材的電抗、電阻會吃掉(衰減)高、低頻錄音信號,喇叭設計時若沒有加入擴大機、線材元素,補償被電抗、電阻吃掉的高、低頻錄音信號,音樂的低頻信號不能被完整的送到喇叭,喇叭播低音的物理性能再好也無用武之地。
頻寬30Hz—16kHz ± 3dB的喇叭,若30Hz的發聲遲延時間超過40/1000秒,也就是喇叭每秒能連續播出的30Hz單波信號少於25個,播150Hz–40Hz的信號,反應也會相對遲緩,可能要60Hz以上每秒連續播出的單波信號才能超過50個,當然低音就不深沉,不夠量。
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。揚聲器之設計與製作第4章8節。因此頻寬30Hz—16kHz ± 3dB的喇叭,每秒連續播出的30Hz單波信號必須超過50個,才是Hi Fi級喇叭,才能把150Hz–40Hz的信號播得夠量,夠深沉。
磁鐵和喇叭的低頻發聲遲延時間
就喇叭技術而言,低頻- 3dB的發聲遲延時間要少於20/1000秒才是Hi Fi級喇叭,這需要強力的磁鐵。低頻- 3dB的發聲遲延時間超過40/1000秒,可以說,低音單體的磁鐵太cost down,品級不夠高,磁力強度不能以適當的速度推動音圈。
常有器評說,釹磁鐵的磁力較強,事情不能這樣簡單看待,什麼材質的磁鐵,都有高、低品級之分。某歐洲名牌喇叭,用釹磁鐵的低音單體,雙8吋,阻抗4歐姆,效率(靈敏度)88dB,換算單8吋阻抗8歐姆的效率(靈敏度)是82dB,這個釹磁鐵的磁場強度可能就太弱了,效率(靈敏度)才會這麼低。磁鐵的磁場強度夠,8吋8歐姆單體,效率(靈敏度)都會超過88dB才對。效率太低的單體,可以說,磁鐵的磁場強度相對不足以推動音圈,低頻- 3dB的發聲遲延時間會偏長,信號解析、播出率低,所以很難有擴大機推得好。
以錄音頻寬設計喇叭,50Hz的發聲遲延時間最好少於10/1000秒
B&W的鸚鵡螺旗艦、800D、802D及Dynaudio Evidence旗艦、Confidence系列……等,低頻- 3dB超低,但用長音圈設計,音圈因捲幅太長而太重,音圈的推力,又因導磁板對音圈的覆蓋率低(約30%多一點)而相對低,低頻- 3dB的發聲遲延時間都可能超過60/1000秒,甚至超過100/1000秒,每秒能連續播出的單波信號,低於Hi Fi喇叭建議值的1/3或1/5,當然就播不出低頻- 3dB數據對應的低頻能量。
就國際電工委員會規範的錄音頻寬規範而言,喇叭能不能播出好低音,看50Hz的發聲遲延時間就好。50Hz的發聲遲延時間最好少於10/1000秒,少於20/1000秒,播低音的性能也還好,50Hz的發聲遲延時間超過20/1000秒,播低音的性能就差,至於超過30/1000秒,播低音的性能就很差了。也就是說,喇叭最好能每秒連續播出100個50Hz的單波信號,音樂、電影音效的強弱爆發力才能充分展現,喇叭每秒連續播出的50Hz的單波信號不到30個,音樂旋律的強弱對比、抑揚起伏就平平,聲音軟,低音清晰度差,只能用來聽抒情的人聲、鋼琴、小提琴音樂。
B&W的802D及Dynaudio的Evidence旗艦、Confidence系列等8吋喇叭,依照廠方公佈的單體剖面圖看,【導磁板厚度/音圈捲幅長度】約8mm/23mm,導磁板對音圈的覆蓋率低,推音圈的力就小,音圈捲幅長到23mm左右會相對很重,因此50Hz的發聲遲延時間必長,信號解析、播出率低。
同樣是8吋喇叭,李氏NS 5喇叭,【導磁板厚度/音圈捲幅長度】是15mm/11mm,播低頻- 3dB以上的頻點導磁板對音圈的覆蓋率是100%,推音圈的力就相對大,音圈捲幅短就輕,所以50Hz的發聲遲延時間必相對短,信號解析、播出率高。
也就是說、NS 5每秒連續播出的50Hz單波信號,會比B&W的802D及Dynaudio 的Evidence旗艦、Confidence系列都多,而且從40Hz–150Hz每秒連續播出的單波信號都相對多,當然NS 5播出的低音能量就較強,大鼓聲量感大又較深沉。
總之喇叭的頻寬是20Hz—50kHz ± 3dB,或30Hz—25kHz ± 3dB,或40Hz—16kHz ± 3dB,都不是重點,重點在多數的CD或BD唱片儲存的音樂頻寬只40Hz—12.5kHz ± 2.5dB,要有效播出這樣的錄音信號,喇叭在40Hz—12.5kHz頻域內的發聲遲延時間,必須少於20/1000秒,最好是少於10/1000秒。
原音重現的條件
通常喇叭的1000Hz發聲遲延時間是低於2/1000秒,也就是1000Hz的信號發出後,喇叭會在2/1000秒內完成對應的動作,若喇叭播40Hz、12.5kHz的發聲遲延時間也是2/1000秒,高、低音的響度(音量)就會和1000Hz一樣強,這是喇叭播出「原音重現」的必要條件。
1000Hz的發聲遲延時間低於2/1000秒,40Hz、12.5kHz的發聲遲延時間超過20/1000秒,縱使喇叭的播音頻寬是20Hz—50kHz ± 3dB,還是會人聲厚,低音量感不足、不深沉。喇叭在1000Hz可每秒連續解析、播出500個單波信號,在40Hz、12.5kHz每秒連續解析、播出的單波信號不到50個,播出的聲音結構就是中頻強,高、低頻弱,這就不可能「原音重現」。
高價的,儀測頻寬超過30Hz—25kHz ± 3dB的喇叭,若人聲厚又低音量感不足、不深沉,用家最好把喇叭送去做傅利葉分析,檢查40Hz、12.5kHz的發聲遲延時間。高價的,低頻- 3dB超低的8吋、10吋喇叭,尤其需要做傅利葉分析,因為這類喇叭通常是超長音圈設計,磁鐵都相對太cost down,磁場強度不夠以適當的速度推動音圈。
當然擴大機的電抗、電阻會影響喇叭播高、低頻的性能,但是磁鐵的品級不偷工減料,喇叭每秒連續播出的40Hz單波信號可以超過50個,這樣的信號解析率還是「好喇叭」的最基本要求。
5.1聲道劇院喇叭,要播出強弱對比鮮明的音效震撼力,40Hz的信號解析率,更需要超過每秒能連續播50個單波信號。