山本武夫的揚聲器之設計與製作第9.20圖(大陸版),是電阻負載和電抗負載的分頻差異圖,由此逆推,擴大機的儀測數據是在定電阻狀態測得的,當擴大機接上喇叭,喇叭的電抗就回逆影響擴大機的儀測數據呈現,使擴大機不能照儀測數據工作,所以第12章1.3節山本武夫說:「希望擴大機不僅只証實它在純電阻負載工作穩定,也能標示在電抗負載工作的穩定性」。
喇叭的電抗不可能不干擾、改變擴大機的儀測數據,所以再高級的擴大機也無法標示在電抗負載會穩定的工作,倒是做喇叭的人該思考如何補償喇叭干擾、改變擴大機的儀測數據才對。
喇叭的電抗會干擾、改變擴大機的儀測數據,被干擾、改變的儀測數據用來推喇叭,所以喇叭的儀測數據就不能在工作條件實現,這是理所當然。因此設計喇叭就必須加入擴大機的特性,補償、還原擴大機標示的數據性能把喇叭推好,喇叭製造廠若不能做到這一點,沒有權利說,喇叭「有(頻響)數據有真相」。
擴大機的儀測數據一定會被喇叭的電抗干擾、改變,所以揚聲器之設計與製作第12章1.3節這麼說:「擴大機的性能要和喇叭一起工作才能看出真實狀況」,但是就因果關係來講,擴大機的性能表現是喇叭電抗延伸的問題,所以必須從設計喇叭來解決。
歐美喇叭廠常這樣說自家喇叭,「好喇叭很難推」、「喇叭實力未發揮」、「播音樂的喇叭不適合唱歌、播AV」,這都是在唬弄資訊不對等的消費者,喇叭的電抗會干擾、改變擴大機的儀測數據,沒做補償設計,這喇叭怎麼能被推得好?儀測數據都不能實現又有什麼實力?除了播鄧麗君、蔡琴之類的歌或小品古典樂、輕音樂還好外,播大動態交響樂、鼓樂的表現是弱的,更遑論用來唱歌、播AV。當喇叭的電抗干擾、改變了擴大機的儀測數據,喇叭的儀測數據也等於是假的。
Hi Fi喇叭fo點(-3dB頻點)發聲遲延時間規範的意義
Hi Fi喇叭被建議,fo點(-3dB頻點)的發聲遲延時間要低於20/1000秒。這個意思就是喇叭每秒連續解析、播出的fo點單波信號要超過50個。
消費者知道這個建議規範,就可以不被無效的fo點數據唬弄。很多歐美廠商把喇叭的fo點設定得超低,8吋喇叭fo點低到30Hz左右,12吋喇叭fo點低到15Hz左右,但發聲遲延時間可能高於40/1000秒,甚至高於80/1000秒,也就是每秒連續解析、播出的fo點單波信號少於25個,甚至少於12個,當然fo點的音量極低,等同無效數據。
fo點(-3dB頻點)的發聲遲延時間要低於20/1000秒,這是一個基本的播低音性能保証,最好fo點的發聲遲延低於10/1000秒,也就是每秒連續解析、播出的fo點單波信號可超過100個,喇叭的低頻播音現象才會接近儀測數據。參考揚聲器之設計與製作第5.48圖(大陸版)。
當喇叭fo點的發聲遲延時間超過了20/1000秒,1000W擴大機也難推出好低音。8吋喇叭fo點低到30Hz,每秒連續解析、播出的30Hz單波信號卻不到25個(發聲遲延超過40/1000秒),怎能說「好喇叭很難推」?怎能說「擴大機不夠力」?
喇叭的分頻線圈線徑最好大於1.5mm擴大機性能才有發揮餘地
Vance Dickason建議喇叭的分頻線圈電阻要低於單體電阻的1/20,這是可避免喇叭在100Hz左右有突波而使低音沉不下,或10kHz以上有突波而高音尖銳刺耳。參考揚聲器之設計與製作第12.3圖(大陸版)。喇叭搭配平價擴大機時這規格尤其重要,因為平價擴大機的電流容許量設計常偏低,本身的電阻高,D.F值低。
喇叭本身的D.F值高,擴大機對喇叭的控制力就高,喇叭本身的D.F值低,擴大機對喇叭的控制力就低,Vance Dickason的分頻線圈電阻建議只是「合格」標準,不是最佳標準,因此分頻線圈的線徑,低音單體最好是2.0mm以上,高音單體最好是1.5mm以上。高價的喇叭,分頻線圈的電阻低於單體電阻的1/30,性價比更相當。
很多百萬喇叭,部分的分頻線圈線徑才1.0mm左右,除了線圈電阻沒儘可能降低,大音量播音時也容易電流過荷,擴大機的性能就難發揮,播音品質當然會打點折扣。
擴大機的輸出規格是2.83V/1W/8歐姆,大音量播音時電壓雖然會升高,電容器耐壓50V、100V還是綽綽有餘。有些名牌喇叭,為塑造用好料的形象,強調分音器使用航太級電阻或「補品」電容器等等,部分的分頻線圈卻用線徑小到約1.0mm的產品,這就是以假亂真,在非必要處用超高階零件卻在關鍵性能用低階零件,本末倒置。「補品」電容器對喇叭的播音品質幫助有限,線徑小到約1.0mm的分頻線圈卻不利於擴大機發揮性能,也影響喇叭播出的高、低音品質。
航太級電阻、補品電容器容易買到,在產地價錢也不貴,線徑1.5mm以上的分頻線圈,不易買到價錢還很高。線徑1.5mm以上的分頻線圈不是自動捲線機能捲,需要高超的技術,是製作喇叭最難攻克的技術瓶頸,在台灣,會捲線徑1.5mm圓形線圈的廠商,除了李氏音響可能沒有第二家,因此為了降低喇叭的製作難度提升生產效率,自動捲線機能捲的線徑約1.0mm的平價分頻線圈,就常被用來取代高價的線徑1.5mm以上的產品。
播大動態交響樂、鼓樂、電影音效,若音量超過110dB/1m(喇叭前面3m的聆聽量超過100dB),90dB/1W/1m的喇叭,需要用120W以上的功率,對輸出規格2.83V/1W/8歐姆的擴大機來說,是需要用容許電流20安培的分頻線圈,分頻線圈的線徑就要大於2.0mm。線徑1.5mm只是勉強可用而已。
因此喇叭若不能被擴大機推得好,沒辦法把電影音效播得深沉震撼,最好先檢查分頻線圈的線徑,看喇叭的分頻線圈是否容許大電流,適合擴大機的低電壓工作。
擴大機對電子信號的影響和補償
音響系統換了擴大機聲音會不一樣,這是因為擴大機內部的電抗、電阻會增強或衰減高、低頻電子訊號。每個擴大機內部的電抗、電阻不同,對電子訊號的高、低頻影響不同,因此喇叭搭配不同的擴大機聲音就不同。這是擴大機對喇叭播音性能的間接影響。
喇叭的電抗會干擾、改變擴大機的儀測數據,被干擾、改變的擴大機儀測數據作用於喇叭,會使喇叭的儀測數據也不能在工作條件實現,這是擴大機對喇叭播音性能的直接影響。
無論是間接或直接影響,設計喇叭時都必須參考擴大機的播音特性做正確的補償,這才不會做出沒有擴大機推得好的喇叭。因此李氏喇叭、Westlake喇叭都有設計參考擴大機,並公佈給消費者知道,做喇叭搭配擴大機的參考。
JBL、KEF、Dynaudio、B&W、AR、YAMAHA……等等喇叭,都沒有設計參考擴大機的訊息,可推定這些喇叭設計時完全不思考擴大機對喇叭的間接、直接影響,只照測試條件做頻響數據的最佳化,因此光喇叭的電抗就能造成擴大機無法穩定工作,當然擴大機要推好喇叭就很難。
為擴大機量身訂做喇叭
使用線徑大於1.5mm的分頻線圈,把喇叭的fo點設定在發聲遲延時間少於20/1000秒的頻域,補償喇叭電抗對擴大機儀測頻響數據的干擾,這些規範對任何擴大機產生的作用都相同,對A擴大機有的幫助對B擴大機也會有。
每個擴大機的內部電抗、電阻不同,對高、低頻錄音信號的增減影響也就不同,因此音響系統換了擴大機就聲音不同,有時差很大。因為擴大機內部的電抗、電阻不同,補償擴大機的電抗、電阻是針對性極高的設計,對PASS擴大機的良好補償,未必會對GOLDMUND擴大機有良好的補償,這就是為什麼設計喇叭的參考擴大機必須告知消費者。
設計喇叭只照測試條件做頻響數據的最佳化,就像設計成衣照人體工學的統計尺寸做最適化。對每個人,成衣只是較合身和較不合身之差,不可能完全合身,所以只照測試條件製作的喇叭,對每個擴大機也只是工作條件較好和較不好之差,無法正確補償擴大機電抗、電阻對高、低頻電子信號的影響。
設計喇叭有參考擴大機,也就是有先確認喇叭要給什麼特性的擴大機推,照著擴大機的播音參數設計,正確補償擴大機電抗、電阻對高、低頻電子信號的影響,擴大機就相對能推得好喇叭。這就像先確定衣服要做給誰穿,量著身材做,當然比買成衣穿是更合身。
喇叭的低音振盪現象對擴大機的性能傷害大
喇叭的fo點設定在發聲遲延少於20/1000秒的頻域,fo點的頻率必高,但音圈捲幅會短而相對輕,導磁板對音圈覆蓋率高推力同步強,音圈運動速度快,100Hz以下的信號解析、播出率就高,不容易產生低音振盪。喇叭的fo點設定太低,又採長音圈設計,音圈捲幅必長,相對就重,導磁板對音圈覆蓋率低推力弱,音圈運動速度慢,fo點的發聲遲延必超過20/1000秒,甚至超過40/1000秒,100Hz以下的信號解析、播出率就低,沒播出來的能量就會變成低音振盪能量。
喇叭的低音振盪會強化fo點和相鄰頻域的電抗,使擴大機旳低頻儀測數據更加變形,更不穩定,因此擴大機就不能推好喇叭的低音。山本武夫說,喇叭fo點(-3dB頻點)超低和阻抗的電抗成分高,都常產生低音的振盪現象。所以要擴大機工作穩定就不該搭配fo點(-3dB頻點)超低的喇叭。
總之,設計喇叭不是只顧在測試條件做喇叭頻響最佳化,還要兼顧喇叭電抗對擴大機儀測數據的回逆影響,擴大機內部電抗、電阻對高、低頻錄音信號的增減也要補償、還原。
高級擴大機的儀測數據一樣會受喇叭電抗的回逆干擾、改變而推不好喇叭,所以買高級擴大機搭配喇叭不如管控好喇叭電抗的回逆補償,這樣就能用平價擴大機推好喇叭。電抗回逆補償良好的喇叭搭配平價擴大機,播音性能常優於電抗回逆未補償的喇叭搭配高級擴大機。
擴大機推不好喇叭是正常現象,想要擴大機推好喇叭,就得照擴大機的特性設計喇叭。弄一個fo點(-3dB頻點)超低的喇叭挫折擴大機的性能,然後說「擴大機不夠力」,這是阿呆做的事。