振模材质、变量影响喇叭音质表现

Q
1.请问喇叭的振膜要硬一点好听?还是软一点好听?
2.选择喇叭时,要如何区分其适用性,可否举出不同材质喇叭的优缺点。
3.除了音盆的材质外,还有哪些构造对喇叭单体的音质表现有影响。
(台北县新店市/小雷管)

A
1.喇叭之所以会发声,是因为电流讯号与磁铁产生交互作用,进而带动磁场中的音圈作动,与音圈黏在一起的振膜便跟着前后震动而压缩空气产生音波。由此可知,我们所听到的声音完全来自于振膜的动作模式。振膜决定了音色与音质,就是所谓的音底,好比你细胞里的基因,会影响你的高矮胖瘦与美丑。

我们可以设定个简单的指标来检视什幺样的振膜符合好声音的标準。一项是硬度,我们希望振膜不要太硬,还要有点韧性来承受剧烈的往复运动,而不会变形甚至破裂。通常以材质的杨氏係数做为指标,在体积相同的条件下,係数愈高表示硬度愈高,传递声音的速度也愈快。无怪乎前阵子某家大厂推出钻石高音,其宣传诉求中便一再强调钻石的杨氏係数极高。

但光有硬度还不够,我们还希望他的密度极低,就是要够轻,不然就不能轻快的传动。高硬度、低密度的振模材质有助于能量发散,使音染降至最低,但高硬度与低密度材质根本是两相矛盾的东西,因此,设计振膜的最大困难就是要找寻适合的材质,并且在这天平的两端取得最佳平衡点。除此之外,振膜尺寸、形状、涂料、相位锥和防尘套也对声音有影响。

2.振膜材质的种类何其多,尤其是近来材料科学进步,有愈来愈多的材料拿来做振膜。我们可以将其大致分为人造材质、天然材质和複合式材质三大类。

人造材质:如PP、功夫龙(Kevlar)、碳纤维、玻璃纤维等化学纤维,以及各类金属如铝、铍、钛等,或是陶瓷、钻石等等。虽然种类非常多,但其特性与优点是材质专一、结构固定,音色单纯且容易突显,质量稳定、容易控制,例如功夫龙的中频特性佳,铝振膜则极坚韧,且动感优秀。不过,优点有时也成了缺点,因为音色太统一,反而营造不出什幺变化。

天然材质:就是所谓的纸盆或布盆。不过纸盆并不是由一种材质製成,而是使用了多种经不同处理过程的木质纤维,加上木棉、羊毛等,再经浆製的过程而完成。多种纤维组成后,其结构会像鸟巢,彼此交错排列出不同规则的间隙,虽然看似鬆散,但刚性足、韧性强、质量又轻。其中的木质纤维以寒带地区的木头为佳。不但纤维含量高,且长度较长,製作的振膜强度更佳。

纸振膜所用各种纤维的比例并无固定,可依照所需的功能,或想要的声音做调整。由于纸盆採用多种材料相混,可以突显出各种材质的优点,彼此间的缺陷也相当容易隐藏,加上声音的变化较为多样,听感上也较为丰富。缺点就是製作过程繁複,且成本较高,质量也较不易控制。

複合式材质:複合式就是融合两种以上的素材製作振膜,可能是混纺,例如功夫龙混编纤维、人造纤维混纺天然纤维,也可能直接做成三明治式单体,例如铝振膜黏贴合纸盆,其目的也是想要兼容多种材质的优点,让声音更为多样。
 

振模材质、变量影响喇叭音质表现

Dynaudio的MSP振膜从表面看像一般塑料行产品,但里面却拥有独家配方的硅酸镁聚合物。

3.其它影响振膜声音变量的因素还有尺寸、形状、相位锥、防尘套几项因素:
3-1尺寸:振膜的尺寸会影响单体的指向性,一般来说,在同样条件下,尺寸愈大的振膜,开始会有指向性的频率也愈低,因此较大的单体分频点也要设得较低,如此愈离轴时,指向性不会衰减太快。

3-2形状:基本上,在其它相同条件下,愈往内凸的振膜,频宽愈大,而且向高低两端衰减的斜率也较缓和。如果振膜形状愈往外凹,则频宽较低,衰减斜率较陡。至于这两者孰优孰劣并无一定,完全视单体设计者的需求而定。

3-3相位锥、防尘套:相位锥可以使高频的相位与低频部分一致,使频率响应更为平坦,甚至适度增加高频量感。防尘套反而可以滤掉高频,可变化其材质藉以调整高频量感。
涂料(Coating):有阻尼效果,其作用也是要帮助能量发散,因此好的涂料应该是不会乾涸,否则便失去阻尼的效果。(Viper)

振模材质、变量影响喇叭音质表现

採用所谓三明治夹层设计的低音单体,为W型结构核心泡棉体并夹着两层特殊玻璃纤维组织。