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  現代的喇叭系統,大多講究兩音路、三音路,即使是最廉宜的貨色,甚至專給迷你聽用來放大音量的小喇叭,也要在一只小箱子裡擠上二三只單體。姑且不論這些喇叭是不是對於增進音響效果有實際效用,但卻可以在售賣時增加它的附加價值,所以現在不管是是什麼樣的喇叭,汽車用也好、Hi-Fi用也好、非Hi-Fi用也好,甚至手提收錄音機,通通都是多音路的。

  就實際音響效果來說,簡陋的多音路喇叭,或許可以略為延伸音域,但對於音響整體效果的改進,是十分有限的,尤其當所用的單體相互間不是很匹配或分頻器設計不當的時候,不僅不能再生逼真的音色,甚至會扭曲原來的音樂,強行製造出誇張的效果,和Hi-Fi音響自然悅耳的要求大異其趣。

  對於喜好音響的人士言,叫他們去接受這樣的音色是很困難的,因為他們聽慣了高水準器材所發出來的音響。然而很遺憾的,即使是Hi-Fi樂迷,也不可能在每一個需要音樂的地方──床頭、汽車、工作間、書房裡裝上昂貴的Hi-Fi用多路系統,所以一種高品質、售價合理、易裝且高效率的全音域喇叭應該是很理想的選擇對象。

試用GS-100迷你喇叭

  談到全音域喇叭,可能會使人引起兩種迥然不同的聯想:一是那種廉價的,PA用的高音不清、低音混濁的全音喇叭;一是著名的,昂價的如JBL LE8T、GOODMANS AXIOM 301、Electro Voice SP-12等大口徑的全音域單體。然而前者多數人不屑一顧,後者除價昂外,也不是寫字檯、案頭所能擺設的。所以符合大多數人現實需要的全音喇叭最好是口徑比較小,而又不太貴的喇叭。

  最近,筆者試用了FOSTEX的GS-100迷你喇叭和FE-163單體,結果令人滿意,所謂滿意並不是說它們的效果已達到最高的Hi-Fi要求,而是在音域、層次和動態上,都超過了像這樣一只單體原先所給人的期望。

  GS-100是原裝的迷你喇叭系統,體積只有14x14x11公分,單體也只不過是一支4吋口徑的FE103,雖然像這樣大的體積和市售的迷你聽音量放大喇叭不相上下,但是色澤和質感卻使得方方正正的形體不顯得俗氣。這對GS-100的效率相當高,在擴大機音量鈕位置不變的情形下,音量竟比原用之大型喇叭還大,而更有甚者,是聲音極為透明,在夜深人靜時,聽調頻廣播,人聲特別甜美,樂器的聲音也非常突出,低音雖然不能和大喇叭相比,但應付像李季準那樣的低音是綽綽有餘的。

低音受制於振幅

  GS-100音色最迷人之處,是高音略為提升以補償人耳在小音量聆聽時的高頻端衰退,所以很可能GS-100在小音量時要勝過大多數響應平坦的高級喇叭,而且和市售的迷你喇叭比起來,人聲和高音樂器不會有唧唧喳喳的毛噪感(有些喇叭故意壓低中音提升高音,再加上失真就會這樣),這是中、小音量時給人的感覺。可是音量不斷提升時,會覺得中高音提升得多,而低音提升得少,其實這不僅是GS-100的問題,所有的小型喇叭都有這樣的特性,因為受到紙盆振幅限制之故,小喇叭音量越提升,實用頻寬就越窄,聽覺上的LOW-CUT頻率就越高,所以有些超小型喇叭號稱頻率應可低至40Hz,其實那是指70dB音量而言,若把音量提高至90dB,頻應能不能到100Hz恐怕還成問題呢!

  所以如果想要在大音量時運用GS-100,除非不考究音色,否則以加裝超低音喇叭為宜,而超低音單體則以用10吋或8寸較理想,所費不多,效果會有很大改進。

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音色甜美的奧秘

  其實,GS-100的音色,是FOSTEX FE系列全音喇叭的一個典型,在FOSTEX原廠的資料裡,FE系列的頻率特性是被設計成高頻端略為升起的,而FP系列則升起得更多,前者的作用正如前述,可以在小音量時補償人耳的聽覺特性,而予人以好聽、悅耳的音色;而後者何以提升得更多?可能是為了配合背載式等寬號角喇叭箱(BACK LOAD CONSTANT WIDTH HORN)的緣故。因為這種在日本十分流行又被稱為CW式的喇叭系統,可以把低音增強很多,即使是一支小小的單體,也可以把聲音弄得很低沉。裝這種音箱,低音既強了,所以高音也必須突出一些,才能得到均衡的音色。這是推測,原廠也許另有一番道理,但無論如何,FE和FP系列喇叭,由於其中高音的升起特性,使得音色特別甜美清晰,是一非常重要的特點,也可能是該系列喇叭暢銷十餘年的主因(FE系列十二年前中華路即有售,故為極長壽之產品)。

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  除了上述兩類全音喇叭外,FOSTEX還有另一更高級之UP系列,紙盆較厚重,諧振頻率更低,但是這一系列看起來像低音喇叭單體,卻是道道地地的全音喇叭,不僅高頻響應全部都可達20KHz,而且因為磁鐵特大,所以仍然有很高的效率。UP系列喇叭,高頻響應並沒有翹起來,所以必然是針對苛求的消費者設計,在原廠資料中,還特別建議配用同廠的RP(Regular Phase)平面型高音喇叭,以便把高頻延伸至45KHz。

反射式音箱難設計

  由於GS-100給筆者的印象很深刻,所以很想用同系列較大口徑的單體來試製一對喇叭,幾經研究後,終於選中了FE-163(新款為FE-164),選FE163的理由是:FE-103已經聽過,而FE-133(新型為FE-124)又大不了多少,低頻可能不會有多少改善,而FE-203(新款為FE-204)又需要大至35~45公升的喇叭箱,所以也只有以FE-163來試裝了。

  原廠推薦的低音反射式喇叭箱容積有25公升之多,實在是大了些,原來想自己動手重新設計一只體積較少而又不會犧牲太多低音的箱子,結果在參閱了Thiele和Vented-BOX的理論後,立刻打消了這個念頭,因為低音反射式的喇叭系統牽涉到的參數太多,而且理論基礎實在很複雜,所以決定仍依原廠規格來裝箱,並準備一箱二用,必要時可以把反射孔堵起來,當做密閉式系統,另外,還改裝了一對內容積只有七公升左右的箱子,來試驗FE-163裝在極小音箱中的音色,本來像這種沒有經過計算就裝箱的喇叭,是只能裝成密閉式的,但是因為實驗緣故,就加一個小導管。

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實作所得的結果

  FE-163的Free-Air特性經實測後和原列特性有一點出入,fo為57.5Hz,Qo值則為0.42,裝箱後的特性,在25公升箱中,若為密閉式,則fB為77Hz,QB值為0.6;在7公升箱中,fB則升高為108.6Hz,QB為0.89,在這裡可以看出來,如果把FE-163放在小箱子裡,對低音是很不利的,其-3dB點,可能在100Hz左右,而裝在大箱子後,低頻就可一下子延伸30Hz,到70Hz附近。

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  如果裝在反射式喇叭箱中又怎麼樣呢?讀者可以參考附圖的阻抗曲線,在25公升箱中,原來的一個高峯,變成兩個較矮的峯,而且一個峯低於原諧振點,另一個則反之,像這樣有兩個峯的阻抗曲線,是標準的低音反射式喇叭組抗曲線,而反射式喇叭的主要學問就是在音箱容積,開口面積和導管深度對阻抗曲線的影響,一個設計良好低音反射式系統,這兩個峯的距離可以和喇叭特性配合,而得到最平坦的頻率響應,並可使低頻效率提升,通常兩個峯的頻率比以3較為理想,在這裡實測的頻率為87Hz和30.3Hz,十分接近理想的數值。

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  如果把容積減到7公升,又是低音反射式的話,問題就來了,從阻抗曲線圖上可以發現,一峯的頻率為116Hz,而另一峯則為20Hz,在可聞頻率範圍內之曲線變化幾和密閉時相同,而20Hz之突起看似可以增加超低音,其實不然,這個20Hz的峯起,非但不能增加低音反而會增加失真,因為這附近的頻率正好是唱片彎曲不平所引起的極低頻振動,若紙盆因而大幅擺動就很容易使音圈超出磁場性範圍之外,產生失真。

  經實際試驗,果然在故意播放不平的唱片時,發現喇叭紙盆在7公升箱內抖得比在25公升箱內還厲害,此時25公升箱的低音其實比7公升箱的低音要強得多了,而只要把小箱上的低音反射孔用手一堵,就幾乎看不到紙盆的抖動,故在此處可下結論:小箱子上的低音反射孔設計不良,有弊無利。至於是不是能夠改變低音反射口的面積和導管長度來迴避上述的缺點呢?恐怕不容易,因為導管的截面積和長度有密切關係,通常是面積越大(即開口越大),導管要越長,開口小,雖然可以減少長度,但又容易因空氣進出速度過快而產生噪音,所以小箱子先天上已限制了導管的規格,而對同一支單體言,裝越大的箱子,兩個諧振峯會越接近,裝小箱子,兩個峯就會差得遠,所以小型的低音反射式喇叭是很不好處理的,故有許多名廠產品,往往在較大型的系統中用低音反射式,而在最小型的產品上用密閉式,原因就在此了。

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音色均衡超出想像

  試聽的結果,FE-163的聲音,高音部份雖然在規格上比FE-103更向上延伸,但聽起來則沒有差別,如果不正對喇叭軸心,可能還會覺得高音弱了一點點;至於中音部份,則厚實多了,蔡琴的聲音,簡直跟大型喇叭完全一樣(對不起,筆者的國語唱片少,所以老聽同樣唱片);低音部份,是試用FE-163的重要目標,可以從多方面來說明:

  一、暫態特性:非常好。暫態好的原因很多,紙盆輕是其中之一,更主要的原因可能是因為全音喇叭沒有分頻器,擴大機的高阻尼可以控制喇叭的緣故。連續敲擊的鼓聲非常清楚,甚至超過大口徑的低音喇叭,若把開口堵住,效果更好,但音量減弱;在7公升密閉箱裡,情況大致相同。

  二、低音音量:喇叭效率很高,稍為旋動音量控制,就可獲得充沛的音色,而且不在有像GS-100那樣光提升中高音,低音無法提升的現象,而且很意外地,即使不用音控,低音仍然很足,這是標準音箱的情況。在小箱子裡,低音就沒這麼好了,聽起來中音特別突出,低音則退縮到一旁去,旋動擴大機上的BASS,可略改善,但可以肯定FE-163不宜裝在這麼小的箱內,因為低音損失得太多。

  三、低音音域:全音喇叭為顧及中、高音的反應和強度,故紙盆很薄很輕,雖然懸掛系統儘量柔軟,諧振頻率還是無法向低音單體看齊,音域當然也不及設計良好的多音路喇叭。然而聽起來卻不覺音域狹窄,因為上述的兩項優點很容易把音域上的缺陷掩飾,且裝箱後Q質不高,低音衰退前沒有明顯高峯,所以除非直接和大型系統比較,倒還真不容易聽出來,這是在設計單體時充分運用音響心理學的結果。

  綜合說起來,FE-163裝在標準音箱內,其音質之均衡,很難讓人想像這是由一支全音喇叭所得之結果,低頻的衝擊力和鮮明的高音,會讓人覺得意外,唯一的缺點是高音指向性強了些,這是無法避免的,因為用高音紙杯的全音喇叭都會這樣,FE-103指向性較不明顯,可能是因沒有紙杯的關係,而UP系列中全部不用紙杯,恐亦是為增進擴散性著想。

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裝箱適應性廣

  雖然只用過FE-163和GS-100兩種喇叭,但可以說已經摸清了FOSTEX喇叭之所以受人歡迎的原因:音色親切、容易裝箱、高效率。其中「容易裝箱」一項,必須特別提出來說明:本來設計一只喇叭箱不是件容易的工作,尤其是低音反射式音箱,在此處亦同,如果沒有把握自行設計或試驗,最好還是依原廠規格作箱子。但是如果準備用密閉式箱子,則根據筆者的實作經驗──由25公升容積減至7公升,QB值才從0.6升至0.89,表示這只單體的裝箱適應性非常廣,幾乎任何體積的密閉式喇叭箱都能適應,所得的結果只是諧振頻率和QB值的變化而已,雖然在箱子體積小時,低頻響應不足,但是因QB值保持不超過1,所以低頻衰退時,沒有令人感到不快的峯起現象。(有些喇叭,裝箱容積不正確時,QB值可能會在1.5~2,此時低音會「嗚嗚」作響,極令人不快,比沒有低音的喇叭還難聽)。

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  所以在裝用FE系列單體時(FP、UP系列相信也一樣),若要獲得比較好的效果,可以根據原廠推介的標準規格來裝箱,反射式或密閉式都可以,如果嫌體積大,可以把體積縮小一些,但此時以裝密閉式為宜,由於Q值不會升得太高,體積減到多小都行(GS-100只有1公升左右),不致嚴重影響Hi-Fi的氣氛,只是低音被切而已。

  由於FOSTEX這些全音喇叭的特性,使得筆者願意推介,是初對喇叭有興趣的讀者值得投資和嘗試的單體,因為只要不亂在喇叭箱上開孔,效果都不會差,而且保有Hi-Fi音響的特質。

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首創「喇叭計算尺」

  最後,筆者要介紹FOSTEX所發明的「喇叭計算尺」,這片可以插在口袋裡的計算尺,由兩片橘紅色的夾片和白色的插片構成,只要抽動插片,就可以在夾片上的小窗中讀取數值,相當實用,尤其是一些要經過計算的數據,如恆阻衰減電阻值,6dB/12dB/18dB分頻器從分頻點100Hz~10000Hz的電感、電容值及阻抗拉平公式等,都是一些好玩喇叭者時常要用到的。由此可見,該公司除了供應喇叭單體和相關組件外,也很注重技術上的支援和推廣,也就難怪有RP中、高音單體和SLE無懸邊(edgeless)低音喇叭的出現了,這些特殊的單體,價格不斐,據說效果不俗,等以後有機會,再向各位讀者介紹。

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轉載音響技術第91期 JUL. 1983 物美價廉的FOSTEX全音喇叭/蒲鴻慶

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