全面分析揚(yáng)聲器的效率-阻抗-動(dòng)態(tài)?
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經(jīng)由十余年來(lái)多次的接觸，我發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者在選購(gòu)揚(yáng)聲器時(shí)，常會(huì)詢問(wèn)：它的效率是多少？阻抗是多少？但卻鮮有人問(wèn)：它的最高音壓是多少？甚至于在看過(guò)一些雜志的器材評(píng)論后，有不少人認(rèn)定低效率喇叭就代表是高音質(zhì)喇叭。
音響史上確實(shí)有幾款著名喇叭以低效率名，例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。十多年前我還是雜志社小編輯時(shí)曾親眼所見，國(guó)內(nèi)音響名師林宜勝先生，談到3/5a時(shí)，臉上竟泛起一陣神光說(shuō)：它的效率其低！但當(dāng)日在板橋陳正修先生(已移民舊金山)家里，有三對(duì)小喇叭的試聽比較，3/5a上陣還不到兩分鐘，就被另外一位音響聞人高真民先生一陣開罵給炮轟下來(lái)！
更早之前，那時(shí)只有LP沒(méi)有CD，我到上揚(yáng)唱片公司買唱片。在選唱片時(shí)，覺得背景音樂(lè)怪怪的，男高音Domingo怎么感冒了？鼻音這么重！問(wèn)清楚后，才知一切都是」悶葫蘆」3/5a搞的鬼─當(dāng)時(shí)Rogers喇叭是由上揚(yáng)進(jìn)口銷售。
我對(duì)3/5a的惡感就是這樣而來(lái)，沒(méi)想到全球聞名的BBC-3/5a，竟然是個(gè)「悶」葫蘆。等到試作DaLine后，才知BBC 并未將KEF單體性能發(fā)揮極致，LS-3/5a的好處只是體型小、售價(jià)低，難怪有人會(huì)賣了3/5a換用我的DaLine傳輸線喇叭。道理很簡(jiǎn)單，依3/5a低音單體B-110之規(guī)格計(jì)算，根本不能裝在那么小的音箱里！
這點(diǎn)有必要說(shuō)明，其實(shí)英國(guó)BBC并非不會(huì)設(shè)計(jì)喇叭，而是為了攜帶方便，不得不將喇叭設(shè)計(jì)得很小，這是沒(méi)辦法的妥協(xié)。
低效率喇叭確實(shí)曾風(fēng)光過(guò)，但CD開始逐漸流行后，就有人對(duì)低效率喇叭抱著懷疑態(tài)度，名樂(lè)評(píng)家、瑩升公司負(fù)責(zé)人曹永坤先生，就曾經(jīng)說(shuō)過(guò)CD的高動(dòng)態(tài)會(huì)自然淘汰低效率喇叭。
晶體管機(jī)的瓦＝真空管機(jī)的瓦
經(jīng)過(guò)20年，CD系統(tǒng)已漸趨成熟，但低效率喇叭依然存在于市場(chǎng)，而且低效率＝高音質(zhì)的觀念好象并未動(dòng)搖；直到最近這幾年才有了些許改變。
真空管又回頭了，老廠新廠紛紛出籠，但管機(jī)后級(jí)的輸出功率普遍比晶體機(jī)低。有音質(zhì)至上，非WE300B不用，還且只要單端不要推挽。300B做單端只有7至8W左右輸出，7W能推什么喇叭？當(dāng)然，也有人用不到10W的管機(jī)后級(jí)推ATC喇叭，那是有聲音，卻無(wú)法呈現(xiàn)ATC的動(dòng)態(tài)。
古早時(shí)代的Altec、JBL、EV大型落地式喇叭都是高效率，因?yàn)樗鼈兊挠H蜜伙伴就是管機(jī)。所以當(dāng)管機(jī)推Altec A7「劇院之聲」時(shí)，氣勢(shì)就大大的不同，有誰(shuí)能說(shuō)管機(jī)后級(jí)沒(méi)啥動(dòng)態(tài)？
Watt就是Watt、瓦就是瓦，所以管機(jī)的7W差不多完全等于晶體機(jī)的7W─差異性是管機(jī)有輸出變壓器，輸出功率較不易隨負(fù)載阻抗變化而改變。因此若有人說(shuō)管機(jī)的7W比晶體機(jī)的7W夠力，那是無(wú)稽之談，因?yàn)槭聦?shí)的真相是：晶體機(jī)的7W，大多時(shí)候會(huì)比管機(jī)的7W夠力，絕不騙你。有兩個(gè)特例，一是 OTL無(wú)輸出變壓器管機(jī)后級(jí)，另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。
喇叭的效率是用dB值表示，但與阻抗有關(guān)聯(lián)，故效率完全相同，但阻抗不同的兩對(duì)喇叭，其需求電壓也不相同。因?yàn)?Ω喇叭的1W是輸入2.83V電壓，而4Ω喇叭的1W是2V輸入電壓。因此效率相同、阻抗不同的兩對(duì)喇叭，接上同一臺(tái)晶體后級(jí)也必定會(huì)有不同的聲音表現(xiàn)。
擴(kuò)大機(jī)輸出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω
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1W -------------------2.83V-------2V
2W -------------------4V-----------2.83V
3W -------------------4.9V---------3.47V
4W--------------------5.66V-------4V
10W------------------8.95V-------6.33V
4Ω喇叭的需求電壓雖然比8Ω低，但需求電流卻比較高，以4W輸出為例，8Ω喇叭是0.7A，而4Ω喇叭則吃1A電流，因此大家都說(shuō)低阻抗喇叭比較難推。
dB是分貝，它的計(jì)算式因功率或電壓、電流之倍數(shù)會(huì)有所不同，喇叭的效率是以功率計(jì)算。我們現(xiàn)在以阻抗變化甚大的某喇叭為例，說(shuō)明大多數(shù)情況下，晶體機(jī)的7W比真空管機(jī)的7W來(lái)得有力─重點(diǎn)就是低阻抗時(shí)的電流。
阻 抗 ｜ 晶體機(jī)功率 ｜ 管機(jī)功率
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8Ω--------------7W---------------7W
4Ω--------------14W--------------7W
2Ω--------------28W--------------7W
只要驅(qū)動(dòng)電流夠，晶體機(jī)的輸出功率會(huì)隨著喇叭阻抗的降低而提升，故不只是7W而已。但管機(jī)有輸出變壓器交連，功率不隨喇叭阻抗變。所以此時(shí)是不是晶體機(jī)的7W比真空管的7W夠力？這就是很簡(jiǎn)單的歐姆定律。
3/5a即是低效率又兼高阻抗 具恒阻特性的喇叭并不多，因此當(dāng)喇叭阻抗猛往下降時(shí)，管機(jī)就可能使不上力，所以管機(jī)后級(jí)推Dynaudio喇叭就不易發(fā)出好聲，因此時(shí)喇叭欲吃電流，但真空管卻是電壓組件，無(wú)法提供電流；可是換成LS-3/5a就不一樣了。
3/5a阻抗 ｜ 晶體機(jī)功率 ｜ 管機(jī)功率
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15Ω--------------3.7W---------------7W
11Ω--------------5W-----------------7W
8Ω---------------7W------------------7W
7W的晶體機(jī)接上第一代3/5a就只剩3.7W，接第二代3/5a也不過(guò)是5W；可是管機(jī)就一直維持7W輸出。故遇到3/5a這對(duì)高阻抗喇叭時(shí)，管機(jī)的7W就比晶體機(jī)的7W來(lái)得夠力。因此就晶體機(jī)言，高阻抗喇叭較不好推。但為何3/5a的阻抗會(huì)高至11~15Ω？它采用的KEF T-27A高音單體及B-110A低音單體都是8Ω。這就是詭譎之處，依KEF單體規(guī)格設(shè)計(jì)分音器及音箱，不必訝異，你會(huì)發(fā)現(xiàn)LS-3/5a根本是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)！
若是高阻抗再加上低效率，那這對(duì)喇叭鐵定難伺候，偏偏3/5a就有這種特性。因此有人用大power推它，但3/5a又吃不下大power，功率太高就容易將它的低音推到觸底─它的KEF低音單體沒(méi)啥動(dòng)態(tài)。
現(xiàn)在我們來(lái)看看喇叭效率與擴(kuò)大機(jī)功率的關(guān)系，比對(duì)的喇叭是LS-3/5a及Klipsch的Klipschorn，從下表就可看出低效率喇叭較難伺候。
Klipschorn │ LS-3/5a
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104dB /1W---------------------------81dB /1W
107dB /2W---------------------------84dB /2W
110dB /4W---------------------------87dB /4W
113dB /8W---------------------------90dB /8W
116dB /16W--------------------------93dB /16W
119dB /32W--------------------------96dB /32W
122dB /64W--------------------------99dB /64W--？
125dB /128W--？--------------------102dB /128W--？
第一行104dB與81dB是兩款喇叭的標(biāo)稱效率，3/5a的99dB打個(gè)?號(hào)，代表3/5a根本無(wú)法承受64W連續(xù)輸入，因低音會(huì)觸底，50W連續(xù)輸入就已是最大值。而Klipschorn喇叭在1W輸入時(shí)，就得到104dB的音壓，這是LS-3/5a打破頭也無(wú)法做到的事。至于125W加個(gè)問(wèn)號(hào)，那是原廠公布Klipschorn最高連續(xù)承受功100W，故當(dāng)128W連續(xù)輸入時(shí)，Klipschorn也會(huì)不了。由于Klipschorn的效率高達(dá)104dB，若擴(kuò)大機(jī)的訊號(hào)雜音比不夠高，那不用轉(zhuǎn)音量旋鈕，喇叭就會(huì)發(fā)出惱人的嘶聲和哼聲。對(duì)于擴(kuò)大機(jī)的殘留雜音及哼聲，高效率喇叭倒是具有明察秋毫的效用。
3/5a的效率到底是多少？本文假設(shè)它是81dB，記憶中好象也是。但1995年10月號(hào)Audio年鑒上，KEF 3/5a的效率注明是85dB，阻抗則仍維持11Ω。最令我大吃一驚的是：這對(duì)小喇叭竟然飆漲到US$1450一對(duì)！老天，KEF 3/5a有這種身價(jià)嗎？如果它有1450美金的音質(zhì)，那我也毫不臉紅，傳輸線設(shè)計(jì)的DaLine一對(duì)賣2400美金！可惜賣到現(xiàn)在，DaLine喇叭已全數(shù)售罄。
不論有什么改進(jìn)，3/5a的最高音壓卻仍不及Klipschorn的基本標(biāo)稱效率。再計(jì)算「標(biāo)稱效率」至「最高音壓」的范圍，3/5a大約是18dB，而Klipschorn大約是21dB。
這里透露著兩點(diǎn)，一是以300B單端每聲道7W管機(jī)推Klipschorn喇叭，它的表現(xiàn)絕對(duì)會(huì)比40W×2的晶體后級(jí)推3/5a喇叭來(lái)得輕松自在、有魄力。第二點(diǎn)則有賴大家共同研究，是不是高效率也同時(shí)代表高動(dòng)態(tài)？
若果真如此，曹永坤先生就有先見之明。準(zhǔn)此原則，吾人當(dāng)選用高效率喇叭，這樣后級(jí)輸出功率不必動(dòng)輒數(shù)百瓦。當(dāng)然，上百dB的高效率喇叭通常體型龐大，若是緊貼墻擺，又完全聽不出音場(chǎng)、深度。但以一般家庭聆聽音樂(lè)或觀賞AV用，效率似乎也應(yīng)在90dB以上。然而，低效率喇叭就代表低動(dòng)態(tài)？很不幸，3/5a及本人的DaLine卻是明證。當(dāng)然ATC可能會(huì)不同意，ATC的SCM20為8Ω/83dB─效率比DaLine略高，但它的連續(xù)承受功率竟然是200Wrms，因此計(jì)算其最高音壓竟然高達(dá)106dB，絕非LS-3/5a或DaLine之輩能比。
晶體機(jī)驅(qū)動(dòng)高阻抗喇叭會(huì)降低功率，但也有例外，McIntosh雖是晶體機(jī)，卻因?yàn)橛休敵鲎儔浩鳎势漭敵龉β什粫?huì)隨負(fù)載阻抗變動(dòng)而變動(dòng)。好在音響圈中特例不多，沒(méi)有輸出變壓器的真空管機(jī)不多見，有輸出output的晶體機(jī)也唯有McIntosh。而標(biāo)稱阻抗高過(guò) 8Ω的喇叭，這些年來(lái)也很少見。故現(xiàn)代管機(jī)的輸出變壓器，理應(yīng)只須要有4Ω及8Ω兩個(gè)繞組輸出。
應(yīng)選用高效率、高動(dòng)態(tài)喇叭
接駁低效率低動(dòng)態(tài)喇叭時(shí)，后級(jí)的輸出功率不能太低，以免推不動(dòng)；但輸出功率又不能太高，以免喇叭受不了，故常兩難�！傅托实蛣�(dòng)態(tài)」六個(gè)字若不能理解，改成「低效率低最高音壓」八個(gè)字就比較明顯。
世上喇叭何其多，但在規(guī)格表上明確注明最高音壓者，卻不及百分之一。若有最高承受功率─是連續(xù)不是瞬間，就可從效率計(jì)算過(guò)來(lái)。例如效率86dB的某款喇叭，其連續(xù)承受功率160W，我們就可輕易計(jì)算出它的最高音壓是:108dB。利用工程型電算機(jī)按幾個(gè)鍵，160log×10＝22，86＋22＝108(dB)；而22dB大致就是此喇叭的動(dòng)態(tài)。
動(dòng)態(tài)范圍dynamic range之值以dB表示，數(shù)值愈高愈好。音響器材性能表中有動(dòng)態(tài)范圍者，大概只有CD唱盤及影碟機(jī)；揚(yáng)聲器廠商幾乎都不會(huì)注明此規(guī)格，以避免自曝其短。動(dòng)態(tài)范圍可說(shuō)是由最低到最高的變化、由最小到最大的變化，也由最弱到最強(qiáng)、由最暗到最亮的變化。音響器材動(dòng)態(tài)愈大，就愈能表現(xiàn)由最弱音到最強(qiáng)音的變化。CD唱盤的動(dòng)態(tài)甚少低于90dB，但揚(yáng)聲器卻甚少高25dB。
這種直接比較合理嗎？當(dāng)然不正確，因CD唱盤的動(dòng)態(tài)范圍是電壓倍數(shù)的變化，而喇叭的動(dòng)態(tài)范圍是功率的計(jì)算。我們常說(shuō)前級(jí)的十倍放大具有20dB的增益，但10W功率卻換算成10dBW，而不是20dBW，請(qǐng)看底下的說(shuō)明。
都是dB值，功率的計(jì)算是：數(shù)值log×10，電壓、電流計(jì)算是：倍數(shù)log×20，因此100倍的電壓放大就是40dB。若某前級(jí)具14dB增益，它的放大倍數(shù)是多少？利用工程型電算機(jī)按幾個(gè)鍵：14(dB)÷20÷invlog＝5(倍)。若是某效率86dB喇叭的最高輸出音壓是105dB，換算成最高承受功率就是:(105-86)÷10÷invlog=79.5W。而105-86=19(dB)，就大約是它的動(dòng)態(tài)。
分清楚電壓增益的dB與喇叭功率的dB，你就會(huì)明白為何Hi-End廠都反對(duì)將后級(jí)擴(kuò)大機(jī)的輸出功率標(biāo)示成dBW。因50W是16.9dBW，而500W雖是超大power，但也僅是26.9dBW�？雌饋�(lái)似乎50W與500W之輸出功率差不多，故廠商可能以「消費(fèi)者不容易懂」做理由，一直反對(duì)標(biāo)示dBW。
若喇叭的最高音壓－效率即是它的動(dòng)態(tài)范圍，那一般家用喇叭的動(dòng)態(tài)有多少？不論是Avalon Asent、Thiel CS5i、B&W 801，都絕不超過(guò)25dB！往專業(yè)領(lǐng)域找，Rey Audio的RM-8V效率是100dB，最高音壓是130dB，有30dB動(dòng)態(tài)，30dB正好是1000W，亦即RM-8V可承受1000W。
日本Rey Audio還有音壓更高的RM-1800，其型號(hào)有兩個(gè)意義，一是采用兩只18吋低音單體，一是喇叭高度為1800mm。有一年「恰客與飛鳥」在大阪開演唱會(huì)，就用了4對(duì)RM-1800。
再思考一個(gè)問(wèn)題：若兩對(duì)喇叭的阻抗與效率皆相同，用同一臺(tái)擴(kuò)大機(jī)驅(qū)動(dòng)，是否會(huì)得到相同的音壓？─數(shù)字通常是不會(huì)騙人的。
不會(huì)一樣，經(jīng)多年實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)顯示，差異性極大。在無(wú)響室內(nèi)所測(cè)出的效率，不一定能含蓋低、中、高頻，因此同樣都是95dB/8Ω的兩對(duì)喇叭，其最低驅(qū)動(dòng)功率（擴(kuò)大機(jī)輸出功率），可能一是20W，一是50W。
但高效率喇叭也確實(shí)有其優(yōu)點(diǎn)，以102dB來(lái)說(shuō)，那是指1W輸入；若是0.5W輸入，它也有99dB！就算是0.25W輸入，也高達(dá)97dB。以一般家聽音樂(lè)，很難有機(jī)會(huì)發(fā)出97dB的音壓，故7W輸出絕對(duì)夠用啦。
通常高效率喇叭的體型都比較大，其共同特點(diǎn)就是低頻不足，或是說(shuō)：它們無(wú)法發(fā)出真正的低音。想測(cè)試它很簡(jiǎn)單，用電影配樂(lè)CD一試便知。主要原因是單體的Fs不夠低，當(dāng)年它們須要的是：高效率、干凈的中低頻，又沒(méi)有電子合成器，故極低頻可以犧牲。若是早期的大型高效率喇叭，低頻散渙不說(shuō)，喇叭貼著墻擺，左右相距又僅一米，應(yīng)該有的音場(chǎng)及深度，都會(huì)被遮蔽掉；基本上常是糊成一團(tuán)，毫無(wú)透明感。
聆聽環(huán)境的背景噪音要低
理想揚(yáng)聲器是高效率、高音壓，因?yàn)檫@樣才可以將音樂(lè)最低音到最高音的變化表現(xiàn)出來(lái)。不過(guò)要談動(dòng)態(tài)范圍，那可千萬(wàn)不能遺漏環(huán)境噪音這個(gè)重要因素。
聽音環(huán)境愈安靜愈佳，但除非是專業(yè)錄音室，一般經(jīng)過(guò)略為裝修的音響室，其背景噪音也都在35dB以上─這是指夜深人靜時(shí)的量測(cè)，大白天的情形更糟。而背景噪音之高低也與動(dòng)態(tài)范圍有直接關(guān)聯(lián)，噪音愈大，就愈需要喇叭發(fā)出高音壓以呈現(xiàn)樂(lè)曲的最弱音符。故聆聽環(huán)境的背景噪音及器材的殘留噪音絕對(duì)是愈低愈佳，就算是欣賞5.1聲道的AV，要求也是一樣。
由于背景噪音高，因此「聲音」要更大，才能聽到音樂(lè)的全部細(xì)節(jié)。但就算器材表現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，高音壓也會(huì)帶來(lái)困擾，一是鄰居會(huì)向你抗議，二是對(duì)耳朵有可能造成傷害。在熱門迪士可舞廳，為了營(yíng)造氣氛，也為了壓抑消費(fèi)者的聲浪，它們的PA音響常開足馬力，音壓都超過(guò)120dB，長(zhǎng)時(shí)間處于那種環(huán)境下，極有可能會(huì)對(duì)人耳造成傷害。
當(dāng)然居家不同舞廳，而家用音響因管機(jī)又回頭流行，不僅名管WE-300B重新生產(chǎn)，JBL、Altec老喇叭也逐漸重回市場(chǎng)。不過(guò)這些號(hào)角喇叭雖效率頗高，但體型也都甚為碩大，一般家庭極不適合擺放。此外還有一個(gè)疑慮：這些喇叭的音質(zhì)與其效率成正比嗎？最近有好幾位讀者對(duì)我提到某中型進(jìn)口美國(guó)高效率喇叭，音質(zhì)甚為粗糙，雖然很好推，但不忍卒聽，只能用于AV。
小功率匹配高效率
為了避免浪費(fèi)能源，及得到正確的搭配，我個(gè)人有兩點(diǎn)偉大的建議，但需要全球音響界認(rèn)同：一、效率低于90dB的喇叭，不準(zhǔn)制造、銷售、進(jìn)/出口，而且阻抗應(yīng)盡量維持8Ω；二、高過(guò)90W輸出─8Ω/ch─的后級(jí)/綜合擴(kuò)大機(jī)，不論晶體管、真空管，也是不準(zhǔn)制造、銷售、進(jìn)出口（當(dāng)然，專業(yè)器材不受以上的限制）。
果真如此，則Dynaudio、VIFA、ETON…等著名喇叭廠，就會(huì)開發(fā)出不是號(hào)角型，而且體型又不很大的高效率喇叭。又因擴(kuò)大機(jī)輸出功率降低，電源變壓器、濾波電容…都可減小，故材料成本、重量、體型及售價(jià)都可降低，這絕對(duì)是消費(fèi)者、愛樂(lè)者之福。您說(shuō)對(duì)嗎？
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