高音喇叭必需反接之迷思

當音箱內有2個以上的喇叭單體時,就要接分音器來分流,但是用電容/電感做的分音器會使喇叭上的電流移相。尤其是使用二階分音器時。

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二階分音器,就是一個如圖的 2nd Order filter ,依照計算機模擬,在分音點上高音喇叭上的電流會移相導前+90°,低音喇叭上的電流會移相落後-90°,兩隻喇叭上的電流就會相差180°也就是反相。因此就有專家主張高音喇叭應反接以補償這種

反相

問題。有些名廠喇叭的高音單元也真的是反接的,有些則仍正接。為什麼!

1、機械落後角

即使兩個喇叭上的電流真的是180°反相,由於高音與低音喇叭紙盆的質量不同,喇叭出來的音壓不一定是正好反相,低音喇叭因機械慣性大,可能會再落後約 60°,成為90+60=150°角。

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2、喇叭阻抗不是8奧姆純電阻

兩隻喇叭在分音點的阻抗其實並不是正好 8奧姆純電阻。低音喇叭音圈在3KHz 時會有明顯的感抗XL,阻抗也許是 Z=8+j20奧姆,所以低音喇叭上的電流移相落後不只-90°,也許是 -150°,如果加上 -60°的機械移相,總共是 -210°

高音喇叭音圈在3KHz時會有容抗,總阻抗也許是 Z=2-j30 奧姆,所以移相也不只是+90°,也許是+120 ,所以最後高、低音喇叭上的音圈電流相位總差別量,可能成為 -210-120= -330°,幾乎繞一圈回來了。 -330°其實也就是等於+30°,此時如果將高音單元反轉180°的話,180°-30°=150°,反而越弄越糟了。

3、工廠精調相位

真正頂級的喇叭設計與生產時,不是用理論計算,也不是用計算機模擬,而是一顆一顆在無響室裡,精確調整電感與電容,直到高音與低音單體真的輸出一樣相位的3KHz,而且用可變電阻將音壓調到一樣為止。實驗結果可能是,高音要改回正接,電感由0、4mH改為0、6mH,電容由 1uF 改為2uF。可變電阻調到刻度7,而且每一顆喇叭都不同。

4、喇叭安裝位置

很多音箱設計,高音喇叭與低音喇叭有5-30公分的位置前後差,即使高低音喇叭完美並排,因為喇叭箱與人耳不等高,Cosine 角度關係,距離人耳距離也不相同,相差5-20公分是常事。

即使正好相同,因為兩耳相距20公分,左右耳聽到的 3KHz聲音的相位也不同。3KHz 聲音的1/4波約3公分,所以只要距離相差3公分就會使音壓由最高變最低,使豬羊變色。所以斤斤計較高音喇叭是否反相,其實沒啥意義。

5、音壓會在空中互相抵銷嗎?

高音喇叭與低音喇叭同時發出3KHz音壓時,聲音難道不會因音壓反相180°而在空中立即互相抵銷嗎?

因為兩個喇叭安裝在音箱上的位置不同,至少相差20公分,所以兩個3KHz聲波只會互相干涉,在空氣中形成駐波場,但它不會像10-50Hz 那種長波重低音一樣互相抵銷。

所以高音喇叭的接點反接與否只是駐波場位移6公分而已,沒有發生什麼偉大的作用。不信你可以用測試片放3KHz聲音,然後將高音單體的極性

反來覆去

,聽幾次看看,聽的時候頭要旋轉、左右前後搖。感受耳朵透過數個駐波波峰波谷的神奇經驗,你會發現高音喇叭極性反轉是毫無差別的。

6、其它頻率會被移相到天翻地覆

當工程師好不容易將分音點3KHz 驅動電流的相位精密對準後,開香檳慶祝時,就是其它頻率已會被更嚴重的移相時,例如20-500Hz 以及 5K-20KHz就會被移相到天翻地覆,跟原來錄音時的相位就完全不一樣,怎麼辦?

這種對聲音學、物理學、電子學的細膩追求,值得敬佩,但是我個人認為,音樂裡各個頻率間的相位關係,相位連續移動、滾動,造成聲音與當初麥克風收錄時不同這個問題,其實是杞人憂天,是過慮了。

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7、原始相位差

錄音師收音時,任何ㄧ只麥克風的距離若稍稍移動3公分,3KHz的相位就差90°,6KHz的相位就差180°,12KHz的相位就差240°了。所以高頻相位精準在真實世界裡是毫無意義的。

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