一般人會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，另一個較專業(yè)的用語則會稱之為「揚聲器」(Loudspeaker)。既然名為揚聲器，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」。這個發(fā)聲的過程，需經(jīng)由許多小部件共同運作而成，「單體」就是在盒子中發(fā)出聲音、通常是黑色的、看起來有點像眼睛的圓形體，同時也是整套音箱發(fā)聲的起點。那我們就從單體構(gòu)成的原理開始，來了解揚聲器的點點滴滴。

每一個揚聲器中必定藏有單體，單體是揚聲器動作的最重要元件，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聲器，95%皆采用 「動圈式」。

動圈式單體的設(shè)計最早出現(xiàn)在 1887 年，當(dāng)時并不普及，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，揚聲器的需求大為增加。相較于其他種類的單體，動圈式單體發(fā)展時間長， 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)線周圍會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，且感應(yīng)磁場的方向會隨著電流的流向不同而改變。這個物理史上的重大發(fā)現(xiàn)即為「電流的磁效應(yīng)」，也是動圈式單體運作的基本原理。

動圈式單體的運作力量，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，音圈的周圍會產(chǎn)生方向不斷變動的感應(yīng)磁場，這個感應(yīng)磁場 與永久磁鐵所生成的磁場交互作用，時而互相排斥，時而互相吸引，進(jìn)而使音圈上下運動。

有關(guān)載流音圈在磁場中的受力方向，可用「佛萊明左手定則」簡單地判別。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)線運動的方向，食指代表永久磁鐵的磁場方向(由 N 指向 S)，而中指則代表電流方向。當(dāng)電流的方向為出紙 面時(如圖 B 所示)，導(dǎo)線受力向上運動;當(dāng)電流的方向為入紙面時，導(dǎo)線則會受力 向下運動。

由此可知，隨著電流方向不停地改變，音圈會依電流反向的頻率上下往復(fù)運動， 而與音圈相連的振膜也會跟著上下運動，進(jìn)而推動空氣產(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)出的聲音頻率也會越高，這就是動圈式單體運 作的方式。

頻率定位，各有專業(yè)表現(xiàn)

了解動圈式單體動作的原理之后，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)大批動物跑過草原，站在遠(yuǎn)方地面上的人，會先感受到地 面的震動，才看到跑過眼前的動物、聽見跑過時的嘈雜聲，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，這是一個復(fù)雜的生理運作過程，而追尋愉悅的 路上，正需要了解自己對五感的需求。

市面上多以「頻率」來區(qū)分動圈式單體，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，但身體會感受到。像電影中出現(xiàn)的地震場面，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)，作動出厚實的低 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、舞臺等寬闊的場所。

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?那是因為超高音雖然聽不到，但有助于定位，且讓音場更為寬闊。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，加裝單獨的超高音喇叭就是簡單又立即的方法之一。

另外還有二種單體的組成形式，這二者因為外觀都是一個單體組成的揚聲器，有不少人會將這二者搞混:

同軸單體：

復(fù)合式設(shè)計，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的聲源，所以重新演繹音樂之音場定位表現(xiàn)更為理想。

全音域單體：

所謂全音域(Full-Range)是以一個單體，涵蓋大部分的頻率表現(xiàn)。因為沒有經(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間一致。其強(qiáng)項在于中頻的表現(xiàn)，曲線平順自然，適合長時間聆聽，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)，因為只有一個振膜發(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

在動圈式單體中，每一項元件都會影響該單體的表現(xiàn)，以下將針對不同元件的 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)聲時的奧秘。

振膜形狀決定音域

還記得小時候用兩個養(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的工藝技巧等，都會大大影響單體的發(fā)聲品質(zhì)。而振膜的材料與形狀，也會影響單體發(fā)聲時的狀況，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，可以依照每個人聽音樂的習(xí)慣及喜好來做選擇。

此外，振膜的形狀也會影響單體在高低音輸出時的表現(xiàn)，或是發(fā)聲時指向性的強(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，振膜在作動時會進(jìn)行前后運動，為了使振膜在運動時，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，才能提供振膜運動足夠的恢復(fù)力。若懸邊的表現(xiàn)不佳，就會像沒有上油的機(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，也會影響該單體在聲音輸出時的表現(xiàn)。所以全新的單體剛開始都需要進(jìn)行一段時間的使用，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，也需要經(jīng)過一段時間的磨合。(老蝸牛提個醒：這個過程會很快，說白了沒必要專門進(jìn)行長時間的煲機(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)行前后運動，擠壓空氣進(jìn)而產(chǎn)生聲音 的原理后，難免會思考，如果只有單體就可以發(fā)出聲音，為何市面上的揚聲器 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。振膜向前運動時，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)振膜向后運動 時，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)下運作，會感覺到發(fā)出的聲音訊號很空洞，那是 因為在單體連續(xù)前后運動之后，前后聲波以振膜為分界點進(jìn)行反作用，并且互相削弱音量。較空洞聲音的出現(xiàn)，是因為低音波長較長，造成彼此間容易互相削弱，使訊號僅留下高音的部分，這也讓聲音訊號變得薄弱。

為了防止這種情況發(fā)生，在制作揚聲器時，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，使訊號能夠被更完整呈現(xiàn)，而透過這種方式制作的揚聲器，也更容易聽到更為完整的聲音表現(xiàn)。

但由于低音的波長比高音還要長，為了能夠完整地呈現(xiàn)中低音訊號的表現(xiàn)，必須透過無限大障板才能完全阻隔聲波，不過這僅是一個理想化的狀況， 考慮到使用空間，并無法擁有一個無限大的障板。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

在尋找揚聲器時，單看揚聲器的外形，音箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)通常無法一窺 究竟，但揚聲器的運作原理正隱含其中，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，然而揚聲器的發(fā)聲 原理，正是物理現(xiàn)象的實作，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，要有完美運作的表現(xiàn)，還需要搭 配上一個適合的音箱，才能夠為不同層次的聲音提供最真實的表現(xiàn)平臺， 以下讓你一覽不同音箱設(shè)計的原理說明，了解運作及組合的原理之后， 將有助于理解，為何在挑選揚聲器時，在聽覺感受上會產(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：將單體裝在一個適當(dāng)容積的箱子里，使單體前后方的聲波不會互相干擾。聽眾只會聽到單體前方所發(fā)出來的聲波，而制作音箱的關(guān)鍵就在于「箱體黏合時是否確實氣密，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。

因為瓶身空氣腔的體積發(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、音場表現(xiàn)及低頻延伸。

原理：音箱內(nèi)部有長長的「傳輸管」，單體裝置在一端，聲波通過傳輸 管最后到達(dá)「開口」。傳輸管的有效長度越長，越能完整呈現(xiàn)低音 的延伸。

被動輻射器

特色：被動輻射器(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)動系統(tǒng)。特色是可以推動更多的空氣， 擁有更充沛的低音。因為不需要電源，也能夠發(fā)出聲音，所以又稱 為被動振膜、空紙盆。

原理：被動輻射器的設(shè)計方法和性能，與低音反射式音箱非常接近，被動 輻射器是倒相管的一種替代品，它本身也是一個發(fā)聲器，但不包含 驅(qū)動系統(tǒng)，主要隨著喇叭振動，音箱內(nèi)部的空氣隨之壓縮或舒張， 進(jìn)而被驅(qū)動發(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)聲時只有管口的空氣驅(qū)動外接空氣運動，造成聲輻射。

原理：在長方形的密閉箱中，正中間裝一塊隔板，把箱體分成二個音室，其中一個音室裝個共振管變成倒相箱，另一個就成了密閉箱，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 口就是一個管道，這樣的設(shè)計常用于低頻揚聲器。