音波的秘密導向:為何相位塞對音質如此關鍵?

在音響設備中,音絲的設計不僅影響到音質的表現,還可能左右聆聽者的整體音響體驗。其中,相位塞(Phase Plug)作為一個重要的元素,扮演著導向音波、提升高頻響應的角色。這種音響變換器的功能是極其關鍵的,尤其在專業音響完成的高功率號角揚聲器中,理解相位塞的設計與應用變得尤為重要。

什麼是相位塞?

相位塞作為揚聲器驅動器與觀眾之間的機械介面,主要的功能是引導音波向外傳播,讓聲波不會在驅動器附近產生消極的相互作用。這可以有效地延展揚聲器的高頻響應,並確保聲波更為均勻地抵達觀眾耳邊。

相位塞的安裝能有效地縮短聲波的傳輸距離,減少音頻取消與頻率響應問題的產生。

歷史上,最早的電機驅動器由德國工業家威爾納·西門子(Werner von Siemens)於1877年發明,然而直到1921年實用的擴音系統才問世。1925年,通用電氣的工程師查斯特·瑞斯(Chester W. Rice)與愛德華·凱洛格(Edward W. Kellogg)製作了第一個將音響圓號與揚聲器驅動器搭配的設計,而1926年,貝爾公司工程師艾爾伯特·圖拉斯(Albert L. Thuras)和愛德華·溫特(Edward C. Wente)更進一步,在驅動器與號角之間插入了首個相位塞。

壓縮驅動器的角色

在音響號角中,相位塞的主要任務是將聲波從壓縮驅動器的各個區域傳遞到號角喉部。只有當聲音的每一次脈衝都以一致的波前到達喉部時,它的高頻效能才能得到延展。這一構造的精細要求讓其成為成本高昂的複雜無形結構,通常使用鋁或硬塑膠等材料製作,因為這些材料的溫濕度抵抗性能對音質而言非常重要。

相位塞的設計中,有兩種主要的振膜類型:圓頂型和環形振膜,它們的相位塞形狀各自不同,以適應不同的需求。

對於圓頂型振膜,相位塞的設計許多沿襲了1920年代的理念,並藏有多樣的變化;而環形振膜的出現則是後期改良的結果,能在更低的頻率下更有效控制音波的發散。研究顯示,僅有一半的聲波能直接透過相位塞槽口傳遞到聆聽者的耳中,其餘音波則可能在相位塞與振膜之間產生取消現象。

低音揚聲器中的應用

在專為高頻設計的號角揚聲器中,低音揚聲器同樣可以採用相位塞。這樣的設計目的同樣是為了減少高頻音波在驅動器周圍的干擾。例如,一個12英吋的驅動器在550赫茲的頻率下運作時,其波長大約是驅動器直徑的兩倍,因此在不同側面發出的聲波會出現相位抵消。然而,相位塞的置入能有效地將這些側面的波反彈並再向外發散。

在某些設計中,相位塞甚至取代了低音喇叭的中心防塵蓋,直接貼合於驅動器中心。

相位塞的設計不僅是技術進步的體現,它的存在對提升音質與清晰度起著至關重要的作用。隨著音響技術的演變和設計的改進,人們對相位塞的理解仍在不斷深化。究竟未來相位塞設計的改進將如何進一步提升音質體驗?

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