一般人會(huì)把家庭影院音響系統(tǒng)里能發(fā)出聲音的方盒子稱為音箱，另一個(gè)較專業(yè)的用語則會(huì)稱之為「揚(yáng)聲器」(Loudspeaker)。既然名為揚(yáng)聲器，就代表它在音響設(shè)備中所擔(dān)負(fù)的工作是「發(fā)出聲音」。這個(gè)發(fā)聲的過程，需經(jīng)由許多小部件共同運(yùn)作而成，「單體」就是在盒子中發(fā)出聲音、通常是黑色的、看起來有點(diǎn)像眼睛的圓形體，同時(shí)也是整套音箱發(fā)聲的起點(diǎn)。那我們就從單體構(gòu)成的原理開始，來了解揚(yáng)聲器的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

每一個(gè)揚(yáng)聲器中必定藏有單體，單體是揚(yáng)聲器動(dòng)作的最重要元件，而根據(jù)單體發(fā)聲方式的不同，可分為動(dòng)圈式、電感式、靜電式、平面振膜式、鋁帶 式等等。目前市面上所看到的揚(yáng)聲器，95%皆采用 「動(dòng)圈式」。

動(dòng)圈式單體的設(shè)計(jì)最早出現(xiàn)在 1887 年，當(dāng)時(shí)并不普及，直至一戰(zhàn)后，電影事業(yè)蓬勃發(fā)展，無聲電影漸衰，有聲電影興起，揚(yáng)聲器的需求大為增加。相較于其他種類的單體，動(dòng)圈式單體發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)， 相關(guān)制造及投入廠商眾多，至今仍是最普遍的單體形式。

聲音是如何被我們聽見的呢?

單體運(yùn)作原理

1819 年，丹麥物理學(xué)教授厄斯特(Hans Ørsted, 1777-1851)意外發(fā)現(xiàn)，一條通有電流的導(dǎo)線竟會(huì)使附近的磁針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，意味著載有電流的導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，且感應(yīng)磁場(chǎng)的方向會(huì)隨著電流的流向不同而改變。這個(gè)物理史上的重大發(fā)現(xiàn)即為「電流的磁效應(yīng)」，也是動(dòng)圈式單體運(yùn)作的基本原理。

動(dòng)圈式單體的運(yùn)作力量，來自于單體中間的永久磁鐵與音圈。當(dāng)音圈通上電流方 向不斷改變的訊源后，音圈的周圍會(huì)產(chǎn)生方向不斷變動(dòng)的感應(yīng)磁場(chǎng)，這個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng) 與永久磁鐵所生成的磁場(chǎng)交互作用，時(shí)而互相排斥，時(shí)而互相吸引，進(jìn)而使音圈上下運(yùn)動(dòng)。

有關(guān)載流音圈在磁場(chǎng)中的受力方向，可用「佛萊明左手定則」簡(jiǎn)單地判別。圖 B 截取圖 A 音圈與磁鐵的一小段來作說明，大拇指代表導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向，食指代表永久磁鐵的磁場(chǎng)方向(由 N 指向 S)，而中指則代表電流方向。當(dāng)電流的方向?yàn)槌黾?面時(shí)(如圖 B 所示)，導(dǎo)線受力向上運(yùn)動(dòng);當(dāng)電流的方向?yàn)槿爰埫鏁r(shí)，導(dǎo)線則會(huì)受力 向下運(yùn)動(dòng)。

由此可知，隨著電流方向不停地改變，音圈會(huì)依電流反向的頻率上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 而與音圈相連的振膜也會(huì)跟著上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)空氣產(chǎn)生疏密波，進(jìn)而發(fā)出聲 音。電流方向變化的頻率越快，所發(fā)出的聲音頻率也會(huì)越高，這就是動(dòng)圈式單體運(yùn) 作的方式。

頻率定位，各有專業(yè)表現(xiàn)

了解動(dòng)圈式單體動(dòng)作的原理之后，更進(jìn)一步來討論不同種類的單體。

辨別其差異，但在聽不見的范圍中，人們還是可以透過身體或其他的感官，感受 到聲音的存在。例如:當(dāng)大批動(dòng)物跑過草原，站在遠(yuǎn)方地面上的人，會(huì)先感受到地 面的震動(dòng)，才看到跑過眼前的動(dòng)物、聽見跑過時(shí)的嘈雜聲，因此人類的五感是彼此 影響，進(jìn)而促成腦中所出現(xiàn)的感受，這是一個(gè)復(fù)雜的生理運(yùn)作過程，而追尋愉悅的 路上，正需要了解自己對(duì)五感的需求。

市面上多以「頻率」來區(qū)分動(dòng)圈式單體，常見的種類如以下:

1.超低音單體：工作范圍大約在 15 赫茲到 200 赫茲。

30 赫茲以下人耳不容易聽見，但身體會(huì)感受到。像電影中出現(xiàn)的地震場(chǎng)面，或是火箭發(fā)射的震撼感，超低音擁有足夠的量感及沖擊力，能讓聽者獲得相當(dāng)大的滿足感。

2. 低音單體：工作范圍大約在 30 赫茲到 3k 赫茲。

一般而言，低音單體需要較大的體積才能產(chǎn)生較好的表現(xiàn)，作動(dòng)出厚實(shí)的低 音，因此低音單體的直徑多在 8 吋以上，又以 12 吋或 15 吋最為普及，常見于 KTV、舞臺(tái)等寬闊的場(chǎng)所。

3. 中音單體：工作范圍大約在 200 赫茲到 4k 赫茲之間。

中音域是分佈在人耳最敏感并且訊源集中的區(qū)域，中音單體的發(fā)聲表現(xiàn)往往能夠做到逼真還原，音色乾淨(jìng)有力，且讓人感受到強(qiáng)烈的節(jié)奏性。

4. 高音單體：工作范圍大約在 2k 赫茲到 20k 赫茲之間。

信號(hào)源中的樂器，像是小提琴、吉他等等的樂器都包含了泛音，所以高音單體通常都必須設(shè)計(jì)成 20k 赫茲才行。

5. 超高音單體：通常是指超過人耳聽覺上限 20k 赫茲的高頻，工作范圍大約在 4k 到 40k 赫茲。

像是海豚、蝙蝠所發(fā)出的聲波就是超高音。不過既然人耳聽不到，為什么還需 要超高音呢?那是因?yàn)槌咭綦m然聽不到，但有助于定位，且讓音場(chǎng)更為寬闊。現(xiàn)在的音樂格式例如 SACD，取樣頻率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 20k 赫茲，如果想完整 呈現(xiàn)音樂內(nèi)容并單就高頻作提升，加裝單獨(dú)的超高音喇叭就是簡(jiǎn)單又立即的方法之一。

另外還有二種單體的組成形式，這二者因?yàn)橥庥^都是一個(gè)單體組成的揚(yáng)聲器，有不少人會(huì)將這二者搞混:

同軸單體：

復(fù)合式設(shè)計(jì)，先經(jīng)過分音器將音頻分成二音路(Coaxial)或三音路 (Triaxial)，同軸是將高音與中/低音單體，裝置在同一個(gè)單體中，由于采用同一條軸心線，因此稱為「同軸」。采用同軸設(shè)計(jì)單體的好處是，因二/三音路單體共用相同的軸心，需在振膜面上重合，因物理定位接近同點(diǎn)的聲源，所以重新演繹音樂之音場(chǎng)定位表現(xiàn)更為理想。

全音域單體：

所謂全音域(Full-Range)是以一個(gè)單體，涵蓋大部分的頻率表現(xiàn)。因?yàn)闆]有經(jīng) 過分音器，也沒有聲音的損耗、頻率被分割與相位的問題，所以高低頻到耳朵的時(shí)間一致。其強(qiáng)項(xiàng)在于中頻的表現(xiàn)，曲線平順自然，適合長(zhǎng)時(shí)間聆聽，人聲、樂器的定位準(zhǔn)確，可以聽到音樂演奏的微小細(xì)節(jié)，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)振膜發(fā)出聲音，且高低音音色一致，是全音域單體的一大特色。

單體部件材料形狀定大局

在動(dòng)圈式單體中，每一項(xiàng)元件都會(huì)影響該單體的表現(xiàn)，以下將針對(duì)不同元件的 材質(zhì)及形狀進(jìn)行更詳細(xì)的介紹，希望透過這些原理的說明，讓您了解單體發(fā)聲時(shí)的奧秘。

振膜形狀決定音域

還記得小時(shí)候用兩個(gè)養(yǎng)樂多空瓶，在瓶底挖洞后綁上一條線，就可以和朋友說悄悄話的游戲?振膜原理即類似如此，其制成材料及制作時(shí)的工藝技巧等，都會(huì)大大影響單體的發(fā)聲品質(zhì)。而振膜的材料與形狀，也會(huì)影響單體發(fā)聲時(shí)的狀況，振膜的材料選擇多元，從紙盆、陶瓷、羊毛到聚丙烯、金屬、 木質(zhì)等，每種材質(zhì)皆有其特色及優(yōu)缺點(diǎn)，可以依照每個(gè)人聽音樂的習(xí)慣及喜好來做選擇。

此外，振膜的形狀也會(huì)影響單體在高低音輸出時(shí)的表現(xiàn)，或是發(fā)聲時(shí)指向性的強(qiáng)弱。在形狀上，可分為錐形、平板、球頂?shù)人姆N。

懸邊用過后才Q彈(煲機(jī))

單體組成中，振膜與框架間透過懸邊固定，振膜在作動(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，為了使振膜在運(yùn)動(dòng)時(shí)，音圈維持于中心位置，使單體發(fā)揮最佳表現(xiàn)，故懸邊的彈性就非常重要。足夠的柔軟度，才能提供振膜運(yùn)動(dòng)足夠的恢復(fù)力。若懸邊的表現(xiàn)不佳，就會(huì)像沒有上油的機(jī)器，無法協(xié)助單體進(jìn)行最滑順的表現(xiàn)。

懸邊過硬或過軟，也會(huì)影響該單體在聲音輸出時(shí)的表現(xiàn)。所以全新的單體剛開始都需要進(jìn)行一段時(shí)間的使用，才能使懸邊軟化，與這顆單體完成最完美的結(jié)合，一般將這樣的過程稱為「Break in」，就像新車上路時(shí)，也需要經(jīng)過一段時(shí)間的磨合。(老蝸牛提個(gè)醒：這個(gè)過程會(huì)很快，說白了沒必要專門進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的煲機(jī)操作，一般正常使用就好。)

直接用單體發(fā)聲不行嗎?

音箱之必要性

知道單體是根據(jù)「佛萊明左手定則」進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，擠壓空氣進(jìn)而產(chǎn)生聲音 的原理后，難免會(huì)思考，如果只有單體就可以發(fā)出聲音，為何市面上的揚(yáng)聲器 卻總是要將單體藏在音箱中呢?

單體跟音箱彼此之間有密不可分的關(guān)系。振膜向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，振膜前方的空 氣被擠壓形成密波，而振膜后方的空氣松散形成疏波。反之，當(dāng)振膜向后運(yùn)動(dòng) 時(shí)，振膜后面形成密波，前面形成疏波。

如果讓單體在赤裸裸的狀態(tài)下運(yùn)作，會(huì)感覺到發(fā)出的聲音訊號(hào)很空洞，那是 因?yàn)樵趩误w連續(xù)前后運(yùn)動(dòng)之后，前后聲波以振膜為分界點(diǎn)進(jìn)行反作用，并且互相削弱音量。較空洞聲音的出現(xiàn)，是因?yàn)榈鸵舨ㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，造成彼此間容易互相削弱，使訊號(hào)僅留下高音的部分，這也讓聲音訊號(hào)變得薄弱。

為了防止這種情況發(fā)生，在制作揚(yáng)聲器時(shí)，常用 障板來隔離振膜前后的空間，以避免前后聲波互相 抵消因而減弱的狀況，使訊號(hào)能夠被更完整呈現(xiàn)，而透過這種方式制作的揚(yáng)聲器，也更容易聽到更為完整的聲音表現(xiàn)。

但由于低音的波長(zhǎng)比高音還要長(zhǎng)，為了能夠完整地呈現(xiàn)中低音訊號(hào)的表現(xiàn)，必須透過無限大障板才能完全阻隔聲波，不過這僅是一個(gè)理想化的狀況， 考慮到使用空間，并無法擁有一個(gè)無限大的障板。大約在 1920 年代，出現(xiàn)了將聲音包覆在音箱中的構(gòu)想，也是你我現(xiàn)在常見音箱的起源。

音箱結(jié)構(gòu)秀出聲音魔法

音箱介紹

在尋找揚(yáng)聲器時(shí)，單看揚(yáng)聲器的外形，音箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)通常無法一窺 究竟，但揚(yáng)聲器的運(yùn)作原理正隱含其中，以下就用剖面方式來揭開音箱 結(jié)構(gòu)的秘密。

雖然，聽覺感受無法完全透過視覺來了解其差異，然而揚(yáng)聲器的發(fā)聲 原理，正是物理現(xiàn)象的實(shí)作，來呈現(xiàn)完美的聲音。

以不同元件及材質(zhì)組裝完成的單體，要有完美運(yùn)作的表現(xiàn)，還需要搭 配上一個(gè)適合的音箱，才能夠?yàn)椴煌瑢哟蔚穆曇籼峁┳钫鎸?shí)的表現(xiàn)平臺(tái)， 以下讓你一覽不同音箱設(shè)計(jì)的原理說明，了解運(yùn)作及組合的原理之后， 將有助于理解，為何在挑選揚(yáng)聲器時(shí)，在聽覺感受上會(huì)產(chǎn)生那些難以解釋的感受。

障板式(無音箱)

特色：高音清亮，人聲表現(xiàn)佳。

原理：障板是最基本的音箱形式，單體要安裝在障板的中心附近。透過障板，可以將單體前方與后方的聲波隔離，越大的障板越能有效地隔離聲波，并且能夠聽到更多的低音。

密閉式音箱

特色：忠實(shí)呈現(xiàn)單體的低音，而且低音反應(yīng)迅速。

原理：將單體裝在一個(gè)適當(dāng)容積的箱子里，使單體前后方的聲波不會(huì)互相干擾。聽眾只會(huì)聽到單體前方所發(fā)出來的聲波，而制作音箱的關(guān)鍵就在于「箱體黏合時(shí)是否確實(shí)氣密，不產(chǎn)生漏氣」。

低音反射式音箱

特色：若將與密閉箱一樣大小體積的兩種音箱進(jìn)行比較，低音反射式音箱 擁有更多的低頻量感，因此成為目前市面上最常見的音箱形式。

原理：低音反射式音箱利用單體后方的聲波，經(jīng)過設(shè)計(jì)過的共振管，讓聲 波共振并反轉(zhuǎn)相位，增強(qiáng)單體前方的聲波，故又稱倒相式音箱。

因?yàn)槠可砜諝馇坏捏w積發(fā)生了變 化，影響到瓶口空氣柱的共振頻率，聲音也就跟著不同。

傳輸線式音箱

特色：藉由內(nèi)部傳輸管在音箱內(nèi)摺疊，小音箱也能獲得大型落地喇叭的壯 觀氣勢(shì)、音場(chǎng)表現(xiàn)及低頻延伸。

原理：音箱內(nèi)部有長(zhǎng)長(zhǎng)的「?jìng)鬏敼堋梗瑔误w裝置在一端，聲波通過傳輸 管最后到達(dá)「開口」。傳輸管的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越能完整呈現(xiàn)低音 的延伸。

被動(dòng)輻射器

特色：被動(dòng)輻射器(參見 P40 上圖)從音箱外部看起來與一般單體無異， 檢視音箱內(nèi)部可看出沒有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。特色是可以推動(dòng)更多的空氣， 擁有更充沛的低音。因?yàn)椴恍枰娫矗材軌虬l(fā)出聲音，所以又稱 為被動(dòng)振膜、空紙盆。

原理：被動(dòng)輻射器的設(shè)計(jì)方法和性能，與低音反射式音箱非常接近，被動(dòng) 輻射器是倒相管的一種替代品，它本身也是一個(gè)發(fā)聲器，但不包含 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要隨著喇叭振動(dòng)，音箱內(nèi)部的空氣隨之壓縮或舒張， 進(jìn)而被驅(qū)動(dòng)發(fā)聲。

帶通式音箱

特色：從外部觸摸不到喇叭單體，只透過通氣孔發(fā)出聲音。好處是不需分 頻電路，發(fā)聲時(shí)只有管口的空氣驅(qū)動(dòng)外接空氣運(yùn)動(dòng)，造成聲輻射。

原理：在長(zhǎng)方形的密閉箱中，正中間裝一塊隔板，把箱體分成二個(gè)音室，其中一個(gè)音室裝個(gè)共振管變成倒相箱，另一個(gè)就成了密閉箱，在中間隔板上開孔裝設(shè)單體，單體的尾端在密閉室內(nèi)，此箱體唯一的開 口就是一個(gè)管道，這樣的設(shè)計(jì)常用于低頻揚(yáng)聲器。