2008/08/05發表,已被閱讀 48,045 分類:原廠故事人物專訪
傳輸線式喇叭的顛峰 傳輸線式音箱的代名詞

PMC創業的故事大概談到這裡,接下來讓我們瞭解PMC的設計基礎。提到PMC,幾乎每個人都會聯想到「傳輸線式音箱」(Transmission Line),從第一對成功商業化的產品BB5開始,到最小的書架型喇叭DB1,全部都採用相同的原理,讓PMC幾乎成為傳輸線式音箱的代名詞。雖然傳輸線式音箱並不是PMC原創,但是PMC卻是把傳輸線式喇叭設計推展到極致的音響製造者,連今年CES亮相的超薄型壁掛式喇叭Wafer也不例外。或許我們可以大膽的說,若要找尋當今最好的傳輸線式喇叭,PMC肯定是第一選擇。

但是在來到英國採訪之前,我心中卻存有很大的疑問,雖然PMC在傳輸線式音箱設計樹立了當代典範,成為眾多錄音室採用的鑑聽標準,但為何大多數傳輸線式喇叭製造者,都禁不起時間的考驗,淹沒在音響歷史的長流中,只有1990年代後起的PMC能夠獨樹一格,把傳輸線式喇叭做得這麼好。不僅BBC願意在PMC剛創立之時就大量採用,十多年下來,PMC幾乎攻佔了全球主要錄音室,包含音樂與電影製作,都能看到PMC喇叭的蹤跡,顯然Peter Thomas有讀到的「不傳之秘」,才能把傳輸線式設計發揮到淋漓盡致。

理論很好、難題很多

「其實很多的技術早就已經開發出來,但是設計者卻沒有好好運用,所以才會造成某些誤解。」傳輸線式音箱正式誕生,可以從1965年A R Bailey在「無線電世界」(Wireless World)發表的文章開始,後來IMF的John Wright由此改良,設計出一系列傳輸線式喇叭,在他的收藏當中還有不少這類古董級傳輸線式喇叭。但是Peter表示,每一種設計理論都有其優點與缺點,優秀的設計者就是要從中找尋解決之道,去蕪存菁。「從來都沒有完美的設計,我們都是從問題中找尋答案,慢慢累積解決之道。」

究竟什麼是「傳輸線式」喇叭?就是透過傳輸線的通道,增加低頻的量感與延伸能力。基本理論從四分之一波長來計算傳輸線導管的長度,在設計喇叭時,先決定預計要達到的最低再生頻率,那麼傳輸線導管的長度,只要大約四分之一最低頻濾波長的長度即可。

譬如MB2喇叭,低頻延伸可達20Hz,所以傳輸線導管的距離以音速334公尺計算四分之一波長,大約需要4公尺的傳輸線導管。不過,實際上MB2的傳輸線距離為3公尺,這個問題在我去英國之前已經先計算過,所以直接詢問Peter,他說計算的公式是理論值,算出來的答案只是理想中的數值,但現實和理論之間總是有差距的,實際上傳輸線式音箱的設計不能照本宣科,全按教科書的公式來搞,要不然全世界的喇叭製造者都會做了。

容積與阻尼相互影響

組裝前的MB2的音箱。
如果從各種DIY的書籍中,不難發現關於傳輸線式喇叭的實做參考,甚至連詳細的設計圖都齊備,似乎懂得精細的木工,裝上單體,就能自己做出傳輸線式喇叭。Pete說:「很多人談到PMC製作傳輸線式喇叭,講起來都很簡單,也沒什麼了不起,我從來不和他們爭辯,因為我知道PMC在這當中投入了多少心力,想盡辦法將很傳統的音響理論做到最好的地步。很多事情講起來簡單,真正做到好卻是不容易。」

在PMC工廠邊走邊聊,Peter順道指著組裝中的GB1音箱,他說傳輸線的導管不僅要考慮最低頻率再生所需的距離,同時導管的有效容積也是關鍵的計算項目,所以理論上的傳輸線導管距離,和實際上的成品略有差距。當傳輸線導管的距離和容積計算完成之後,還必須在箱體內部安裝阻尼物與吸音材料,這些額外增加的物質,都會影響傳輸線導管內部容積計算的正確性。所以基本的理論可以初步計算出要達到某個低頻延伸所需的長度與容積,但是還有許多變數影響。

此外,傳輸線式音箱的開口,從喇叭端到最終開口,傳輸線的導管並不是平均一致的大小,而是從單體端開口最大,然後隨著傳輸線的彎曲轉折,逐漸變小。也因為內部傳輸線的結構複雜,使得此類音箱製作成本比起傳統密閉式或低音反射式音箱高出數倍。從導管開口、路徑、容積、阻尼,每一項變數都會影響最終的聲音表現,難怪傳輸線式的理論由來已久,但卻很少人製作出優秀的產品。

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內部阻尼反覆實驗

OB1的剖面圖,可以清楚看到傳輸線的通道,裡面還裝置了各種阻尼物,而且每一個面所使用的阻尼,厚薄與材質都略有不同,這些都是PMC的秘密所在,光看是學不來的。
既然有心人只要花時間就可以摸索出個道理,那PMC的秘密究竟在哪裡?原來內部阻尼更是有學問,Peter說多年來各家傳輸線導管各有千秋,基本上按照公式計算,加上反覆的實驗,都有機會設計出可用的音箱,但是內部阻尼加上去以後,整個計算的變數就完全不一樣了。

阻尼物究竟要放多少才能和原本計算的容積相符?要用空隙較大的阻尼物還是密度較高的阻尼物,也會影響聲音的表現。這些箱體內部阻尼的搭配,就是PMC的學問所在。

「你仔細看,每一個轉折與寬度不同的傳輸線導管,其中所使用的阻尼物材質都不一樣。無論是厚度、密度,或是表面凹凸的程度,每一款喇叭都有嚴格的使用規範,而且每一款喇叭的阻尼物配置都不一樣。」Peter強調,這些看似簡單的吸音阻尼,每一處變化都有影響,PMC的研發就是不斷實驗、不斷試聽,千錘百鍊的結果。

結果決定方法

我問Peter為何一定要選擇傳輸線式來設計PMC喇叭?是技術上的挑戰,還是刻意標新立異?Peter表示,一位負責任的設計者,都會在心目中先設定所要追求的目標,然後依據目的找到適當的方法,而所有的設計理論都有其優缺點,到目前為止還沒有一套完美的設計理論,可以製作出完美的喇叭。Peter笑稱:「世界上如果有完美的設計理論,製作出完美的喇叭,那就不會有這麼多音響廠牌存在了。」

既然所有的理論都同時存在著優點和缺點,Peter認為設計喇叭的過程中,每一位工程師都必須依據自己的目標作取捨,把心目中最重要的項目做好,若干理論上的缺陷則必須忍耐,換句話說,喇叭的最終結果,經常是妥協下的產物,一切以設計者的目標為依歸,要採用哪些工法,要從目的決定。

由左至右為:密閉式音箱→低音反射式音箱→PMC ATL先進傳輸線音箱設計。

最低失真是第一考量

既然完美不可得,設計喇叭總需要做出取捨,接著我問道,如果要列出所有的設計目標排列優先順序,PMC最關心的重點為何?Peter想了一下:「我可以一下子列出許多重點,但是要排出優先順序,得要考慮一下。嗯,我想達到最低的失真會是我的第一考量,但所謂的『失真』,包含的項目很多,所以等於涵蓋了幾項優先項目,包括寬闊的擴散角度。接下來我會把均衡的頻率響應列為第二位,而第三順位就更難界定了,譬如時間相位,其實也包含在第一個優先項目當中,又或者箱體剛性,同樣也和失真有關。」

在低失真的要求中,Peter說不僅音箱、單體都要配合,PMC特別注意喇叭的擴散性。話題又回到傳輸線式音箱基本的設計變數,包括傳輸導管長度、開口、路徑、容積、阻尼等等,Peter說每一個細節都經過仔細的計算與反覆的實驗而得。前面說到理論值指示設計的參考,但是BB5的成功,最後還是仰賴CAD輔助設計,讓傳輸線式箱體達到更為精確的設計需求,解決了長度、開口、路徑與容積幾項交互影響的變數,達到基本的要求。Peter說,電腦輔助工具與設計理論都不是秘密,如果有人願意花時間研究,再參考PMC的作法,或許可以研究出自己的心得,但是在設計摸索的過程中,肯定非常費時,不如直接選用PMC喇叭。

實地體驗PMC的誕生過程

關於PMC傳輸線式喇叭的設計,我想大家看到這裡,已經有了初步的概念,接下來讓我們實地走訪PMC的工廠,從每一道流程瞭解PMC誕生的過程,從每一個細節當中,體驗PMC的英國工藝精神。

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