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頻率響應(Frequency Response)指的是喇叭的發聲頻率範圍,以「理論」而言,喇叭的頻率響應範圍當然是越寬越好,也就是說低音可以低到很低的頻率,在高音部分則可發出頻率很高的極高頻,發聲範圍越寬廣,所能重現的音樂範圍也就越廣。

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上圖就是一個典型的喇叭頻率響應圖,可以看出這喇叭在40Hz以下、20kHz以上的「音量」就大幅衰減。不過你也可以注意到在40Hz-20kHz這段區間的頻率響應曲線並不是平直的,而是高高低低、上上下下變化。所以完整的喇叭頻率響應標示,應該在頻率範圍之後,再加上音壓變動的範圍,像是40Hz-20kHz±3dB或是40Hz-20kHz±1dB,前者表示40Hz-20kHz之間音壓變動範圍±3dB,後者則表示40Hz-20kHz之間音壓變動範圍±1dB,所以後面這個規格表示喇叭的頻率響應曲線平直很多。不過,是否喇叭頻率響應越平直,聲音就越好呢?這倒不見得,因為影響喇叭聽感表現的因素有很多,也有頻率響應相當平直卻並不好聽的實例。

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上圖是一款喇叭的典型阻抗(Impedance)變化曲線。什麼?我們一般不都說這對喇叭是8歐姆或4歐姆阻抗嗎?怎麼會是這樣高高低低的變化曲線?沒錯,所謂8歐姆喇叭或4歐姆喇叭,所指的是「一般阻抗」(Normal Impedance),事實上只有「參考」價值,所有喇叭實際的阻抗特性都如同上圖一般是高高低低的,這是由於喇叭分音器裡面除了電阻之外還有電感與電容,喇叭的音圈動作也是造成喇叭整體阻抗隨頻率不同而變化的原因之一。這世上有頻率響應曲線相當平直的喇叭,但有沒有阻抗曲線很平直的喇叭呢?答案是沒有。至於阻抗曲線對喇叭的特性有什麼影響?阻抗變化較少的喇叭,「一般來說」對擴大機的負擔比較輕,可能會比較容易推動;但實際上,有些喇叭的阻抗曲線雖然變化較平緩,但可能單體尺寸較大或阻抗曲線低至兩歐姆或更低,對擴大機而言也不見得是「易與之輩」。

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下黑色這條 (單體軸線,也就是單體正前方),高頻可以到8K 左右,接上擴大機,聲音不像是低音,像是沒高音的全音域單體,但是廠方是定義這顆為低音?

60~800Hz 這一段,約是86dB 效率,也就是說用分音器把 800Hz 以上衰減到 86dB,然後再補一個高音單體,就可以聽到低音了。

這也是小喇叭可以發出低音,但是效率都不會高的原因。

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其實一般的音頻頻段分類,20Hz到40Hz屬於極低頻
40Hz其實比一般人所想像的頻段更低

大多數中低音單體在8吋以下的書架型喇叭,在80Hz甚至100Hz以下就已經大幅衰減了
絕大多數的書架式喇叭根本發不出40Hz以下的低頻

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喇叭的規格該如何看好不好?

Type:PACO sonata Two-way reflex

兩音路反射式設計,一般是指音箱,相對於密閉式(氣墊式)設計。較小的音箱容積就能發出量較大、延伸〈可能〉較低的低頻,不必靠大功率去擠去低頻來,但低頻的聲音多半沒有密閉式的有彈性。多半也只跟低音有關,對高音影響不大。

Sensitivity:靈敏度 88dB/Wm

這個有標準的解釋,代表「在特定的頻率時聲音能有多大」
毛病在於:那特定的頻率大聲,不代表全頻段都大聲。再加有的搭配好推,有的不好推,不見得與這個數字有正向的關係。

Recommended Maximum:承受功率 120 watts continuous

這是建議使用功率,應該是建議使用功率大一點的擴大機

Power Handing:450 watts peak

這個才是最大承受功率

Nominal Impendance:6.8 ohms

標稱6.8應該是實測值,也可能是要表示這對喇叭「不容易」出現瞬間有害擴大機的那種「接近短路」的狀況

Crossover Frequency:分頻點 1.2KHz

人比較敏感的頻率在幾百赫茲到五千赫茲中間,或許切在最敏感的頻帶,是因為高音跟低音在經過分音器的安排之後,音色跟效率都能達到很平衡的地步,不怕被金耳朵聽出來。
但平心而論,金耳朵不太會對一萬元附近的喇叭有太高的興趣。依我個人的經驗,分頻點切到這麼低,代表那只高音很強,強到令人懷疑它真的可以承受非常高的功率。

Drive Units: 1×25mm Ts dome tweeter
              1×130mm bass-mid driver

一只25mm凸盆高音單體(Ts不知是什麼),一只130mm中低音單體。

Frequency Response: 頻率響應 40-20KHz

頻率響應40Hz?20KHz,前一個數字是低音可能不見的點,後一個是高音可能不見的點,但兩個都是參考值,正常會再加上一個「比特定頻率」低「odB」的標示,表示它的聲音小了多少,「-3dB」是小了一半,「-6dB」是只有四分之一。40Hz幾乎已經包括了大部份的「非電子樂器」的音域,好像只有幾項樂器能發出更低的音,像管風琴,低音鼓之類的,20KHz則是高音那部份,理論上是數字分得越開越好,實際上,還是用聽的實在。

Dimensions(H×W×D ) 360×200×260mm
Weight: 20.5 lbs(9.3kg)/EA

尺寸及重量。

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一、低音反射式是晚於密閉式的喇叭箱設計,密閉式則是晚於號角式的設計。
古時候喇叭都很大一只,直到AR做出了密閉式的箱子,大幅縮小了體積,一般人家裡比較適用(其實還是挺大的),但它效率相對不高,後來的人又設計了低音反射式的音箱,在喇叭箱上開了個孔,用來調諧低頻,箱子上挖了個洞的,大多是低音反射式設計,另有變形叫傳輸線式或背載號角式,但暫時在這個討論裡還用不到。

二、箱音不知有沒有嚴謹的定義,或許大家說的是非由單體發出來的聲音,而是由箱子的材質(板子,電路板,裡面的紙筒、風管甚至電線)發出來的聲音,或是因為單體的振動(不論那一類)透過箱子傳導;它跟密閉或是反射式的關係不大,兩種設計都會出這類的聲音,可能影響不同吧?有一類欲去之而後快,大凡以「大、重、堅固」為號召的,都是很努力去箱音的喇叭,顯然目前的Hi-End聲音美學,都傾向這一類。但也有以輕薄為主的喇叭箱,設計之初就把箱子發出的聲音納入考量。像有個牌子用12吋的同軸單體,箱子做法像樂器一樣,薄薄的,沒有底板,背上還一個大洞。有些則是樣子正常的喇叭箱,但強調設計就考慮到箱音,像某些承繼了英國BBC錄音室規格的喇叭。

三、「聽說」高音會燒多半是因為接受了過多低於高音截止頻率的訊號,所以容易燒,敢把截止頻率設計得那麼低,必是跟分音器合作以後,有很完善的保護,不然瞬間一大聲,高音單體可能就掛了。

前一對喇叭是四音路喇叭,高音跟超高音負責到6KHz為止,中音負責1.5KHz到6KHz。
如今用的喇叭分頻約在4KHz左右;高音分頻點在6KHz以下的,都很強。

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耳膜所接收到的聲音

先來看一下不同身體部位對聲音的影響。
不同身體部分對聲音的影響,導致耳膜最終接收到的聲音,並非如同喇叭單體所發出的原始聲音,不同身體部分對聲音的影響不同,顏色區塊對應相對的顏色曲線,朵耳的形狀、頭部和軀幹讓接收到的聲音產生變化,黑色實線是所有曲線的總和。

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上面這張圖顯示不同身體部位對聲音的影響,
首先我們來看一下由藍色逗點組成的曲線,這個曲線代表著頭部對聲音的影響,在非常低的頻率下,由於聲波的波長比一般人的頭來得長,所以聲音在這個情況下不會受到太多影響。但是隨著頻率的上升,當聲波的半波長小於頭的寬度時,就會產生一個由頭部造成的邊界增益效應,使得聲音響度上升的跡象,由圖中可以看到在 300Hz 下頭部對聲音沒有太多影響,但當頻率到 1200Hz 時則出現大約 3dB 的增益。

除此之外,軀幹也會產生邊界增益,由於軀幹比頭部來更寬大,所以增益會較早出現在較低的頻率。
圖表中的虛線可以看到,增益發生的比頭部影響的頻率來得更低,但是由於耳朵並非直接連結在軀幹上,並且軀幹離耳朵有一小段距離,所以當半波長等於軀幹和耳朵的距離時,會產生一個干擾性的反射。由虛線可以看到在 1kHz 到 2kHz 的中間音壓反到些微下降,而超過 2kHz 的聲波則會被軀幹反射,所以對耳膜接收到的聲音較無影響。

其他具有顏色曲線則代表著耳朵不同部位對聲音的影響,
藍色的曲線代表著外耳碗的集音效果,主要的影響區段是在中高頻區段(大約 5kHz 處);
綠色曲線主要是呈現耳廓對聲音的影響,由於較開放的結構和離耳道較遠,所以影響的頻率稍微比外耳碗來得低一些;
紅色曲線主要代表耳道對聲音的影響,這部分的影響大多是由耳道和聲音共振所產生,影響頻率為大約耳道長度 1/4 波長的 3kHz,和耳道長度 3/4 波長的 9kHz 聲音。

藉由將上面所有的影響加總起來,就可以獲得一個近似在無響場所、離 1 支平直響應曲線喇叭聲音軸線 1 公尺時耳膜所接收的聲音,
這個加總的曲線在圖表中以黑色實線表示,
由於耳膜真正接收到的聲音是這樣,所以大腦會把這個曲線認為是平直的響應頻率,當在測量耳機響應頻率時,期望的並不是完全平直的曲線,而是如同上面圖表黑色實線這樣的響應曲線。

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看懂頻率響應

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當第一眼看到耳機響應頻率圖時,必須注意的是兩個軸所代表的意義,
X軸大多代表著頻率,使用赫茲(Hz)來表示,其中低音的範圍為 20Hz~160Hz,而中頻則包含 160Hz~2560Hz,2560Hz 以上到 20kHz 的範圍都屬於高音部分。
有一些要解說的是,大部分的樂器和人聲的基音都坐落在 160Hz~1280Hz 這個範圍,多數人認為音高很高的女高音也只在這範圍中,標準 88 鍵的鋼琴最高音鍵的頻率為 3950Hz,已經非常少樂譜寫到這個範圍,而高頻區段則比較少基音的存在,大多是以樂器和人聲的泛音組成。

Y 軸則代表耳機在該頻率下的響度,大多使用分貝(dB)來當作單位,這邊要注意的是,有時候這個 dB 是代表絕對音量,但有時候是相對音量,端看製作圖表的人想要如何表達,所以在觀看頻率響應圖之前必須先弄清楚這個概念。

Sennheiser HD 650

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這是一支使用擴散場均衡曲線當做設計標準的耳機,圖中的曲線為原始接收到的響應頻率,只單純介紹觀看未補償的響應曲線。

由圖中的曲線可以看到在中低頻處以 120Hz 為中心附近有些微的突起,這讓 HD 650 有著較好的形體感,中低頻量感也相對足夠。而由 2kHz 開始到 5kHz 處有一個高峰,位置約略接近上述三種等化曲線進行補償的頻率,但由於 2kHz~5kHz 的高峰並未達到等同於耳朵和耳道帶來的集音效果(約 17dB),顯示出 HD 650 的聲音會些許朦朧。5kHz 之後的高頻音壓漸漸下降並且低於整體音壓水平,10kHz 之後的音壓下降也對較為暗的音色有所貢獻,這使得 HD 650 整體的聲音較為偏暗,這也和多數人認識蒙著一層紗的表現相符。

如果有特別注意到,可以看到極低頻部分似乎有一個滾降的現象,這是由於 70Hz 以下的聲音大多是由共振所達成,耳機單體沒辦法直接發出如此低的頻率。這種情況在開放式耳機中非常常見,但大部分的人不會去抱怨這個問題,你很少聽到有人說 HD 650 低頻不足,有一部分原因是因為多數耳機玩家已經習慣這樣的聲音表現。

Philips Fidelio X1

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從圖表中曲線我們可以看到 Philips Fidelio X1 的中頻在響應曲線上也沒有出現劇烈的變化,這讓 Philips Fidelio X1 的中頻聽起來聲音會格外滑順。70Hz 以下的聲音快速的衰退,這和大多數開放式耳機相似,整體下降幅度較大也讓 Philips Fidelio X1 的低頻呈現出一個較鬆軟、不凝聚的型態。

由 70Hz 到 1kHz 的區段顯示出一個漸漸下降的曲線,這顯示出一個篇下盤的中頻,男聲聽起來渾厚飽滿,後續從 2kHz 到 7kHz (以 4kHz 為中心) 的波峰並沒有達到足夠的響度,這顯示出 Philips Fidelio X1 會是一支偏暖的耳機,3kHz 的凹陷可能是由於耳罩的共振問題所致,和配戴的密合程度有很高的關聯。

Philips Fidelio X1 在 7kHz 之後維持著較高的音壓,並且一路延伸到 10kHz 附近,10kHz 又出現另一個小高峰,這讓 Philips Fidelio X1 出現顆粒感較重的聲音,不過也讓聲音不會如同 HD650 那般朦朧,但這也讓 Philips Fidelio X1 的高頻質感偏生硬,在表現一些極高頻的樂器可能會有些刺耳、不自然。

Stax SR-404

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SR-404 使用的是靜電單體,這也使得它和傳統的動圈耳機聲音有很大的不同,靜電耳機在一般的認知下是缺乏低頻,這在新式的靜電耳機中有些許改善,但由於 SR-404 是早在 1999 年被設計的產品,也剛好符合大眾對靜電耳機缺乏低頻的印象。

從圖表上來看,我們可以發現 SR-404 的低頻真的非常少,整個單體從 70Hz 後就急遽下降,使得 SR-404 無法表達出低頻該有的震動感。在中頻的區段,SR-404 有一個以大約 100Hz 為中心突起的波峰,這部分會造成人聲相對的突出,使得音樂都以人聲為主在打轉,另外由圖表中可以發現在 2kHz 處有一個小小的抬升,會讓人聲的唇齒音較為明顯。

高頻部分可以發現 SR-404 在 3kHz 後如同其他耳機一樣漸漸升高,並且維持著不錯的形狀和沒有過多的變化直到 8kHz 出現一個急遽下降,然後在 10kHz 處的音壓有些許回升,使得聲音不至於因為 8kHz 的凹陷受太大影響,10kHz 後的能量相較於其他耳機也略高,並且擁有非常好的延伸能力,讓聲音變得較清脆亮麗。

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