全音域喇叭實驗室#7 如果喇叭箱體是一顆球

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在上一集，我們探討到了喇叭箱體的聲波繞射問題，在這集的全音域喇叭實驗室中，讓我們來看看箱體設計可以如何降低聲波繞射的影響。讓我們先複習一下，喇叭箱體的聲波繞射的三種狀況：

一、Infinite Baffle無限障板
對一般喇叭來說，聲波波長小於障板寬度的中高頻，聲波能量會完全被障板反彈，而完全向前投射，構成無限障板狀態，在這個波長範圍以內，不會產生繞射現象。

二、Baffle Edge Diffraction邊角繞射
當聲波是障板寬度的1/2倍數或整數倍數時，聲波在箱體邊角會產生繞射，對主聲波造成抵消或增益，造成頻率響應的震盪起伏。

三、Baffle Step障板遞減
當聲波波長大於箱體障板十倍以上時，單體發出的聲波，會無視於障板的存在，以接近點音源的360度擴散，聲波能量會繞到箱體後方逸散，此時喇叭重播能量會衰減6dB。

聲波繞射問題該如何解決呢？現代多路分音喇叭大多採用窄障板搭配Baffle Step線路，修正聲波繞到喇叭後方所損失的6dB低頻段能量。不過分音線路無法解決邊角繞射所造成的頻率震盪，必須靠箱體設計修正。對於全音域喇叭而言，更是只能完全依靠箱體設計解決邊角繞射與Baffle Step衰減問題。
總而言之，不管是多路分音或全音域喇叭，都必須依靠箱體設計，盡量降低聲波繞射的影響。所以在這集的全音域喇叭實驗室中，我們要將討論的範圍放寬，同時列舉多路分音與全音域喇叭的箱體設計案例。先探討箱體造型對邊角繞射的影響。


Harry Olsen博士早在1950年就發現喇叭箱體的聲波繞射現象，並且針對12種不同的喇叭箱體造型進行實驗，最後發現球形箱體的頻率震盪的現象最輕微，頻率起伏在±0.5 dB之內。


舉幾個實際案例，最有名的應該算是法國Cabasse同軸喇叭，他們的旗艦型號幾乎全部採用球形箱體。


之前台灣曾經引進的SW Speakers有如客機噴射引擎的箱體，


以及日本Eclipse全音域喇叭的蛋形箱體。


英國B&W的800系列喇叭，都是球形箱體的運用與衍生。


同理可證，法國Devialet Phantom喇叭的亮眼造型，其實絕不只是好看而已。


既然球形箱體有理論上的優勢，為什麼市面上採用這種箱體的喇叭卻不多呢？主要原因是球形箱體製造困難，成本太高。反倒是許多多聲道衛星喇叭，因為箱體小，開模比較容易，所以常見球形喇叭箱體。


什麼樣的喇叭箱體造型最差呢？根據Harry Olsen博士的實驗，如果障板是圓形，單體又設在這種障板的正中央，因為單體到障板邊緣完全等距，所以邊角繞射的頻率震盪最為強烈。



至於一般最常見的矩形箱體又是如何呢？邊角繞射的頻率震盪雖然存在，但並不是最強烈的，對於聽感的影響，其實遠小於單體與分音器等其他因素的影響。所以近代許多喇叭設計者普遍認為邊角繞射的影響極其微小，甚至可以忽略不談。不過另外也有一派喇叭設計者，竭盡所能的用各種方法，試圖消除這個微小的負面影響。到底該如何消除？我們下集再談。