BBC LS3/5A 徹底剖析

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BBC LS3/5A 徹底剖析
我們可以發現以往所公開發表，關於BBCLS3/5A喇叭的文章，在感性面的著墨，大過理性面甚多，如果真的要探究其中的因素，那大概就是因為它的聲音表現，有一股特殊的迷人魅力吧！要解釋這股特殊而又迷人的魅力，到底從何來其實不難，只有一個「謎」字？！沒錯，它就像吹笛手手裡的魔笛，以一種特有的、近乎催眠的咒語，迷幻了許多人，讓聽者為之沉迷、為之扼腕，沉迷的是它濃郁典雅的音色，扼腕的是它不夠全面的表現。這個「謎」如何解？！對不起，到目前為止還沒有任何具有共識的答案。
搜羅市場上所流通的資料，可以發現BBCLS3/5A發表至今的數十年中，僅有部份文章曾經針對這對喇叭的改機方式做過報導，而深入且廣泛的設計探討，則至今尚不多見。之所以會有如此的現象，不外乎是因為這對喇叭在重播音樂之時，所呈現的豐沛音樂性，令大部分聽者動容、令有識者激賞的緣故。既然有許多的前人，已針對LS3/5A的聲音表現，以及改機方式，做過廣泛而且深入的研究，我們不妨從另外的角度，切入來看這對一代銘器。


不按牌理出牌的LS3/5A



您知道喇叭的開發流程嗎？就商業化的角度來探討，絕大多數喇叭的設計，都是由「市場售價」開啟第一個步驟，因為這個要素將會牽涉到箱體、單體、分音器等必要的組成部份，因此這個步驟可說是喇叭設計最重要的一環。決定好售價之後，也就等於宣告了這款新商品的市場定位，接下來就是單體的選定、音箱的設計以及分音器的構成。經過這些重重步驟之後，如果沒有任何意外，當然就會有產品上市。
LS3/5A是經過如此過程產生的嗎？不好意思，可能不是！熟知這對喇叭歷史的讀者一定都曉得，這對喇叭最初的功能設計，是用在廣播車上作為收音監聽之用，因此為了遷就狹窄的車廂空間，有許多的細部設計，便以此為前提作出許多變化，例如︰高音單體四周用來防止過度擴散的吸音毛氈、迷你的體積、更強調的中頻等，並且將它作成單聲道使用！也就是說，一次只用一支喇叭作為監聽播放。
就因為最初不是要用來作為商業用途（公開銷售），因此它的設計步驟，也就可能脫離設計常規的程序，當然也有些商品的設計步驟，並不像我所交代的那樣，不過那僅只是少數。我們僅針對下列幾個點，來探究這對喇叭為何迷人！以及Rogers、Harbeth與Spendor三家公司，用來與LS3/5A媲美的三款同類型喇叭之間的不同點。
分音器
喇叭的主要組成部份除了單體、箱體以外，還有一項常被忽略的重要組成單元－「分音器」。它之所以容易被忽略的原因，是因為它通常被放置在箱體的內部，除非您卸下喇叭單體，不然一定無緣窺見。不過，當您看見分音器之時，一定會覺得很奇怪，為什麼它的長相與組成元件，會與器材的電路板一樣，都是印刷電路板、電容、電感、電阻等零件？這些零件在分音器上，又扮演什麼角色呢？
分音器上各種零件各自職司不同的功能，像電容只允許高頻訊號通過，因此稱為高通濾波器；電感只允許低頻訊號通過，因此又稱為低通濾波器；電阻則是作為阻止或降低電流通過的量，因此在分音器上主要的功能，是作為降低量感之用，通常會被使用在高音單體的正極。如果電阻是與單體作並聯的話，就不是作為降低量感之用了！而是用來作為阻抗匹配，因為在單體正極之前串聯電阻降低量感的同時，單體將會因為與電阻串聯致使阻抗增加而降低效率，這時候便必須在單體上並聯一顆電阻，使這部分的阻抗回復到原先的阻抗值，這便是阻抗匹配的作用。
經由以上的簡略解說後，我們便可以清楚的知道，分音器要使用這些零件的原因，以及這些元件各自所職司的功能。接下來則是再為各位簡單的介紹分音器線路，我們就以低通濾波器為例：一階分音就是只在單體的正極串聯一只電感；二階分音則是在一階分音的線路上，再加上一顆電容，不過並不是串聯喔！而是與單體呈現並聯狀態；三階分音當然也是建構在二階分音線路之上，用文字解說太麻煩，就請您直接看圖吧！四階分音就像是二組二階分音器加在一起，當然也請您看圖就明瞭了。那高通濾波器的線路呢？簡單，您只要把剛才低通濾波器的元件互換就成了！也就是說，電感的位置換成電容，電容換成電感就成了。
簡略介紹過分音器後，我們回頭來看看BBCLS3/5A的分音器設計吧！由BBC公司所制定的分音器線路配置，可以看出LS3/5A是一個標準的二階分音，同時它運用了許多看似簡單，實際上卻很繁瑣的線路來進行分頻的動作︰像高頻線路裡的電感，便是作為電路分流以及自耦變壓器之用；高音頻段的頻率響應則是以電阻與電容做調整；低音單體的頻率特性與響應曲線突起，則是運用另一組RL線路作為等化之用。
既然各家廠商都得使用同樣的分音器線路，那聲音的差異從何而來呢？撇開其他因素不談，就分音器的部分來說好了，原因就出在「零件」上頭。Spendor都是使用自行製作的零件，並且經過BBC公司的授權，可以不使用E＆I繞線電感，而是使用鐵粉電感；Rogers公司則是使用鐵粉磁心電感。
三家用來取代LS3/5A的喇叭，在分音器的設計就都是以獨家的技術作為基礎，雖然零件的配置與LS3/5A有許多的相似之處，但是就器材設計的角度來看已有極大的分野。像零件的使用便有許多的不同，Roger不用說一定是使用該公司長期以來堅持的純鐵/鐵粉心電感；；Harbeth也是鐵粉心電感Spendor則是以空心電感為主。當然改變的不僅是電感而已，其他像是金屬皮膜電阻、PP電容等也紛紛出籠。
分頻點的設定影響聲音表現甚鉅，因此必須配合單體的特性為之。
分頻點
分頻點的作用簡單來說，就是區隔二只喇叭單體的工作範圍，它的動作就像是用建築人員用網篩來篩選細砂與石頭一樣。比網篩孔目小的細砂，會經由網篩掉落到地板上，比孔目大的石頭則會滯留在網篩上，這時候我們可以將細砂比喻為高頻訊號、石頭則為低頻訊號，網篩呢？沒錯，可以視為分頻點，孔目大小可以決定細砂的顆粒大小，當然也就是分頻點的高低囉！至於一對喇叭的分頻點會有幾個，就必須視設計狀況而定了。二音路喇叭因為只有二只單體，因此只要在高、低音單體之間，設定一個分頻點就行了；三音路喇叭共使用了高、中、低音單體，因此便必須有二個分頻點，將音頻訊號區隔為高、中、低三個頻段，再各別供給單體發聲之用；四音路喇叭？！不常見！根據上述的方式區分，當然得有三個分頻點囉。
看到這兒您一定會問︰分頻點的設定的依據何在？如何設定呢？第一個問題不難回答，只要您曾經購買過進口單體，或者是曾經瀏覽過單體廠的網站，您就會看見一些關於單體的測試資料，設計師便是依據這些單體原廠的特性數據，去制定高、低音單體的滾降斜率。至於分頻點的設定，則是依據精密的公式演算，推估出一個數值，再根據這個數值去製作電感以及選定電容，詳細的解說，請參照「分音器」部份。
瞭解了分頻點的意義以後，我們就可以更進一步探討LS3/5A的設計了；一般常見二音路書架型喇叭，由於僅用高、低音域二只單體，因此分頻點的設定便必須格外注意，不然，問題可大了！因為人耳最敏感的聲音頻率，約為2KHz－3KHz左右，如果將分頻點設在這個範圍之內，人耳將很容易分辨，而且會覺得所發出的聲音，像是分成二只個別的喇叭在發聲一樣。分頻點如果設得太低，會影響到中頻的表現，因為高音單體必須負責發出中頻的聲音，您想這會好聽嗎？分頻點如果設得太高，低音單體又必須發出較高音域的聲音，這與它的原始設計，極有可能會超出LS3/5A的分頻點，就很巧妙地設在3KHz，它的著眼點便是為了二只單體的發音整體性。
取代LS3/5A的三款喇叭，因為各家廠商所使用的單體、音箱容積、音箱材質、吸音材料等的不同，而有了不同的設定點，不過著眼點與設定的考量，都還是必須遵照上述的方式進行。
密閉式設計的小喇叭，為了獲得更好的低頻量感，因此便以密閉的箱室，控制高Q值單體的活塞運動振幅。如果有漏氣的現象，必須加以克服，不然聲音的表現可是會大為走樣。
阻尼係數
這個名詞講的是單體所具備的特性，而所謂的阻尼係數，也就是常聽到的「Q值」。這部分可以分為機械性Q值與電氣性Q值二種。機械性Q值指的就是彈波、懸吊、音盆等沒有磁場與電氣的部分。電氣性Q值指的是音圈與磁鐵部分。單體的Q值高，低頻量感就會多，至於Q值的數值應該要定在多少，需視喇叭設計師本身的喜好或者是商品需求。一般喇叭的Q值約在0.7－1.0之間，LS3/5A則是定在1.2，此舉當然是想讓低音單體口徑不大的3/5A，發出更好的低頻量感。
另外，有一點不得不提，高Q值單體因為前後活塞運動的振幅較大，為了避免前一個訊號的活塞運動還沒停止，下一個訊號又傳輸進單體造成失真現象（重疊失真），因此多運用密閉式箱體來控制活塞運動的量能。這時候您一定會問︰密閉式箱體如何控制單體的活塞運動呢？
回答這個問題，應該先由反射式箱體設計談起。由於低Q值單體做活塞運動時前後的振幅較小，因此速度快而且次數少，比較不發生訊號的重疊失真，這時候設計師便可因應這樣的特性，將之運用在反射式箱體設計上，並將單體做往復運動時所產生的背波加以運用，藉以增加低頻量感，因為低頻必須藉由錐盆推動空氣來產生，當然往復運動除了會往前推動空氣以外，往後的運動當然也會有另一股背波產生，這背波理所當然的也是低頻波的一種，這些背波經由箱體的開孔，往外逸去後當然就可以增強低頻的量感了！這時候設計師還可以根據個人對低頻的喜好，藉由增減反射孔口徑的大小與管道的長短，來控制這些背波的強度。
既然反射式喇叭是運用低Q值單體的特性來設計，那回過頭來談像BBCLS3/5A這樣的密閉式設計，我們就得注意單體的Q值特性了！由於高Q值單體的活塞往復運動的振幅，比低Q值單體大，因此必需藉由密閉的箱體來控制單體的運動，以避免先前提過的重疊失真。
(深黑色的部份，即為抑制共震的瀝青膠。)
箱體材質
現代常見的喇叭箱材質，當然是壓縮密集板也就是所謂的MDF，前一陣子Discovery頻道曾經播過高壓密集板的製作方法，它是將細微的木質碎屑，經過高磅數壓力的擠壓後形成。這些MDF板將會因為使用材質的顆粒大小、組成材質、密度，而產生不同的諧振頻率，當然這些MDF板作為喇叭箱之後，對發聲也會產生若干的影響囉！
當年BBC公司所規定的LS3/5A箱體材質，是採用一種叫做Plywood的材料，您一定好奇Plywood到底是什麼材質？聰明的您曉得了嗎？嘿嘿Plywood就是所謂的合板。當年BBC公司之所以會使用合板，純粹是因為當時的材料科學，不若現代進步，因此便以最容易取得的材料作為箱體材質，您可別誤以為是BBC公司「偷工減料」或者是有什麼密技存在。合板好，還是MDF好？就現代科學的眼光來看，當然是MDF好，不過只要LS3/5A聲音好聽就好了，您還會在意箱體材質嗎？！內面的餡談完了，接下來跟各位說說外皮吧！您一定聽說過，玫瑰木皮比核桃木皮聲音還好聽吧！為什麼？道理一定眾說紛紜，沒關係在此提供一些資料，讓各位參考，或許能解出這個謎吧！
木皮的不同為何會造成聲音的不同，這與箱體內部貼覆瀝青膠應該有異曲同工之妙，因為大家都知道不同的貼覆物，將會影響諧震頻率因此將造成音色的變化。既然如此，箱體外部所貼覆的木皮，當然也會影響聲音的表現了，就以樂器常用的玫瑰木與雲杉為例，玫瑰木（Rosewood）的密度為0.777、動彈性係數為1.40、內部摩擦係數為7.4、?縱向音速為4243，雲杉的密度為0.427、動彈性係數為1.25、內部摩擦係數6.4、縱向音速5392。
這些數據顯示出雲杉的比重較小、動彈性係數較大、內部摩擦係數小、縱向音波速度大因此極為適合用來作為鋼琴的響板。而玫瑰木的比重較大、動彈性係數大、內部摩擦大、縱向音波速度小，因此音響特性並不是很優良，但是它的材質堅韌、強度大、表面紋理美觀，因此經常使用來作為樂器之背板使用。
由以上的二個例子，應當不難看出箱體的外皮，對聲音表現的對應關係。當然，這二個例子並不足以證明玫瑰木與胡桃木外觀的LS3/5a，在聲音上的差異關係，之所以會提出這二個例子，是因為想讓讀者能更容易瞭解，木皮與箱體對喇叭的影響，如果有舉證錯誤之處，尚請各位讀者不吝指正。
三款準備用來取代LS3/5A的喇叭，箱體材質用的正是現代喇叭的新寵「MDF板」，用意當然是取其質地緊密、容易加工、共振少箱音小……等優點。外表再貼覆原木皮，如此一來美觀的程度自然不在話下。
箱體結構
各廠牌LS3/5a的內部結構，都是根據BBC的規範進行製造的，就吸音材來說，每一家廠商都是使用聚亞胺脂發泡材料作為吸音材料，這些吸音泡棉塞滿了箱體內部，藉以吸取單體運動時所產生的背波。抑制諧震的材質，則是像現今Harbeth公司使用在喇叭箱體的黑色瀝青貼片，當年各家授權生產LS3/5A的公司，便是將這種瀝青貼片打洞，貼覆在箱體內部的側板藉以增加阻尼，頂板與底板也同樣貼覆瀝青貼片，不過是舖上二層。
除了這些吸音與抑制諧震的材料以外，還不能漏掉單體邊框的發泡墊片！猜看看，這一圈墊片的作用是什麼？聰明的你一定猜到了，沒錯這一圈軟質的發泡墊片的主要用途，是作為密封之用。密閉式喇叭在高音壓的狀態下，箱體如果有空氣滲漏的話，便會產生「嘶嘶」的雜音，這雜音不只惱人，也會影響聲音的表現，因此這一圈密封用墊圈的重要性可是不容忽略的喔！
看完箱體內部，我們把視覺焦點轉到箱體外觀吧！首先當然由高音單體談起，當您看到那顆半球形的鐵網時不用驚訝，當年這對喇叭因為主要是作為戶外鑑聽之用，因此便少不了會有搬運以及拆卸的動作，為了怕搬運的過程會對隆起的高音單體造成傷害，因此設計小組便為這個高音單體加上防護鐵網，以避免造無謂的傷害，這裡面並沒有任何的密技成分，可別誤會了！
單體邊緣的羊毛氈與剛才提過的鐵網不同，可沒有任何的保護作用，主要是因為高音單體的振膜很小，擴散角度接近無指向性，因此為了防止它在發聲時受到突起的箱板干擾，因此便在高音單體的周圍加上羊毛氈，降低箱板的邊緣干擾。
另外三款喇叭的音箱設計，由前障板開始便有了極大的變化，LS3/5A在前障板有一小段突起的箱板，新世代喇叭則無此設計，因此連帶的黏貼在高音單體四周的毛氈，也不見了蹤影；又因為不用考慮到搬運的問題，因此全部取消了高音單體的金屬保護罩；背後的喇叭端子，不僅端子的材質各家不同，接續的方式也更接近現代的設計，全都是使用Bi-Wire端子（特別聲明一點，這次商借的SpendorLS3/5A，背後的端子也是Bi-Wire設計）。

3/5A與三款新世代喇叭的基本資料，並將這些資料製成表格，讓有興趣的讀者做比較之用。

外箱材質
末代LS3/5A︰合板箱體，內部除障板與背板面外，其餘皆黏貼黑色瀝青膠抑制諧振。
RogersStudio3︰MDF板，外觀與內部同時貼覆原木皮，箱體內部除障板面，其餘皆黏貼黑色瀝青膠抑制諧振，左右二側板加貼紙纖板，箱體厚度10mm。
HarbethHL-P3ES︰MDF板，外觀與內部同時貼覆原木皮，箱體內部除障板面，其餘皆黏貼黑色瀝青膠抑制諧振，左右二側板加貼紙纖板，箱體厚度10mm。
SpendorS3/5︰MDF板，外觀與內部同時貼覆原木皮，箱體中心加柱補強，箱體內部除障板面，其餘皆加釘黑色板塊抑制諧振，箱體厚度15mm。
障板構成
末代LS3/5A︰內凹式設計
RogersStudio3與LS3/5a一樣，採用內凹式設計。
HarbethHL-P3ES︰平面設計，採用該公司無繞設面網設計。
SpendorS3/5︰平面設計，外加黑色防塵罩。
高音單體
末代LS3/5A︰KEFT2727mmMylar振膜。
RogersStudio3︰使用Seas單體。
HarbethHL-P3ES︰使用Seas19TAFD/GB單體，阻抗8歐姆。
SpendorS3/5︰使用VifaTC20SD05-06單體，阻抗6歐姆。
低音單體
末代LS3/5A︰KEFB110SP1228110mmBextrene錐盆。
RogersStudio3︰使用RogersDU-125-ST3單體，錐盆為半透明塑料材質、橡皮懸邊，未採用防磁設計。
HarbethHL-P3ES︰使用SeasE14RC/TV-HB單體，錐盆為塑料材質、橡皮懸邊，具備防磁設計。
SpendorS3/5︰低音單體︰Spendor公司自行設計製造單體，錐盆為塑料材質、橡皮懸邊，具備防磁設計。
原廠規格
末代LS3/5A︰頻率響應70Hz－20KHz，效率83dB，平均阻抗11Ω，重量5Kg，承受功率30瓦。
RogersStudio3︰頻率響應80Hz－21KHz，效率85dB，平均阻抗8Ω，重量5Kg，承受功率︰45瓦。
HarbethHL-P3ES︰頻率響應78Hz－20KHz，效率83dB，平均阻抗6Ω，重量5.9Kg，承受功率︰50瓦。
SpendorS3/5︰頻率響應70Hz－20KHz，效率83dB，平均阻抗8Ω，重量4.7Kg，承受功率︰70瓦。
喇叭輸入端子
末代LS3/5A︰大型鍍金喇叭端子，採用Bi-Wire設計。
RogersStudio3︰採用Bi-Wire設計。
HarbethHL-P3ES︰大型鍍金喇叭端子，採用Bi-Wire設計。
SpendorS3/5︰大型鍍金喇叭端子，採用Bi-Wire設計
寫在最後
以上所分析的分頻點、阻尼係數、箱體材質與體積等因素，都會影響到整體音質、音色的呈現，而且是牽一髮動全局，其中只要有任何一個項目更動，整體的聲音表現就會發生變化。當然，剛剛所談到的那些因素，並不足以代表LS3/5A全部的好聲條件，其實喇叭單體也是一個極為重要的關鍵，但是這些年來各類音響雜誌，對單體的介紹著墨甚多，我們並不想班門弄斧、狗尾續貂一番，因此單體的介紹我們就在此掠過，有興趣的朋友可以參考其他雜誌的介紹。這個章節只在探討各對喇叭的設計差異，聲音的表現將由下面的章節做介紹。
世界公认的细小参考音箱，LS3/5a表现出精确的效果。特别为细小广播鉴听而设计，每一只都经BBC规格精密挑选。于家居环境之内，LS3/5a更表现出清纯无瑕，特别适合于古典音乐的播放。
规格：
类别：二路无限障板式
灵敏度：83分贝(1瓦1米)
频率响应：70赫—20,000赫(+/-3分贝)
中低范围：B110电脑选配单元
高音单元：19毫米直径相位修正单元
分音网络：双线式，BBCFL6/38，分频点3000赫；
阻抗：11欧姆
建议功放功率：25—80瓦
声箱：12毫米厚桦木多层板
外饰：玫瑰木、黑木、胡桃木
面网：黑色
体积(毫米)：304(高)x190(阔)x160(深)