BBC LS3/5A的传奇
叶洋 编译
LS3/5A音箱已经生产了许多年，这种最初为英国广播公司BBC内部使用而研制的“二级监听器”至今依然畅销不衰。“Hi-Fi News”记者特里沃•巴特勒为我们讲述了LS3/5A背后的故事。
几乎没有哪种音箱能像BBC的LS3/5A一样引起人们这么多的议论，或者说是带来如此多的神话和误解。LS3/5A这个名字本身就容易让人混淆，但是实际上它只是遵循了BBC的设备命名规范：箱体名称前的字母为“CT”，滤波器为“FL”，扬声器则是“LS”，因而用了LS这两个字母。名称中的“3”表示产品主要是为室外使用而设计。如果是“5”的话就表示室内使用，比如LS5/9。斜线后的数字“5”表示型号，在此之前室外使用的型号还有LS3/1。产品最初的名称是LS3/5，后来在名称后又加了个“A”，用来表示在原型产品性能参数上做出的首次也是唯一的一次改动。如果后来还有什么改动的话，就会是“B”型，但这种情况至今都没有发生，而且今后发生的可能性也不大，这其中的原因我们下面还要谈到。
LS3/5A的诞生
BBC当初生产这种音箱是为了适应耳机监听效果不佳而又没有足够的空间使用“一级监听器”的场合。一级监听器可以用来平衡节目伴音，设定话筒的位置等等。目前使用的一级监听器有LS5/8和LS5/9。二级监听器用来检验节目的质量，但是通常伴音平衡和话筒定位是利用一级监听器来完成，除非没有选择余地。业内人士意识到需要一种小型的二级监听器，虽然可能会损失一些低频响应，但是却能达到小型紧凑。室外电视转播车的节目制作部门就可能用得着这样的设备，因为制片人需要用它来监听节目的伴音，虽然对效果的要求比实际混音时的要求低。
由于没有现成的合适商业产品，BBC的研发部奉命在金斯伍德沃伦的总部设计这一产品。不到一周时间，第一台样品问世，用于实地测试和评估。之所以如此神速是因为LS3/5是在一种试验扬声器的基础上研制的，这种扬声器是金斯伍德的研究部专门为音响测试的前期工作而设计，尽管有它的缺陷，主要是音质和最大功率方面，但是这种小型音箱的质量足以满足室外广播监听的需要。因此研发部将其部件重新组合后推出了LS3/5，事实证明这种试验设备取得了良好的效果。
BBC内部生产了少量的这种音箱并将其用于电视转播车，结果令人满意。后来，BBC允许其它生产商提出申请，根据许可证来生产LS3/5。1974年2月 19日，Rogers公司公布一条消息，宣称他们将在当年4月举办的SONEX'74展览上展出该产品的最新设计。他们还提供了产品的一张照片和暂定的技术参数：功率25W，频响80-20000Hz，偏差±3dB；另一种频响60-20000Hz，偏差±4dB。分频器的分频点为3KHz，发音单元采用一个110mm的低音单元（使用带有Plastiflex涂层的Bextrene锥盆）和一个27mm的聚脂薄膜球顶高音单元。
早期的问题
不过在早期却碰到了问题。尽管当时BBC对于KEF公司的B110低音单元充满信心，但是在生产随后一批内部用LS3/5音箱的时候却发现低频和高频单元有了很大的变化，需要对音箱进行重新设计。因此，音箱被交到了BBC位于大波特兰大街的设计部，要求他们对其进行改进。问题主要有三个方面：B110的设计变化之后箱体的激励方式和原先有所不同，低频单元和箱体都会产生声染色，还有就是高频单元的声音带有明显的刺耳声。
为了减小箱体共振的影响，音箱的两边侧板都安装了沥青减振板，顶板和底板也经过同样的处理，只不过这两处用了两层。此外，低频单元和箱体的结合部还垫了 PVC材料的垫边，以去除机械耦合并增加箱体的密闭性。为了减小箱体内部的共振，内部所有表面都衬有一层聚氨脂泡沫。箱体经过密封以防止空气泄漏，甚至螺丝孔都进行了密封。连接箱体前后面板的松木条硬度不够，被换成了榉木。后面板也由昂贵的云杉木复合板换成了多层的桦木板，消除了云杉板常有的空隙。 CT4/11A箱体就这样诞生了。
借此机会，还解决了高音单元的尖叫声。音箱使用的高音单元是KEF公司的T27 SP1032，这种高音单元有它的缺点，因为它的外露式设计很容易受到损坏。技术人员决定为它增加一个保护网罩，Celestion HF2000的保护罩稍加改动后正好适用。高音单元的周围是一层固定在隔板上厚厚的毡条，以防止箱体边缘干扰造成声音不均匀，因为T27的辐射面很小，辐射器几乎是全向的。保护网罩的增加取得了十分满意的效果，它除了起保护作用之外，还有效地去除了高频尖刺的感觉。设计时考虑了音箱合成纤维面网对声音的影响，因而音箱使用时应该始终安上网罩，避免出现声音的不均匀。做出这些改动后，分频器也不得不进行些调整，以达到一定的补偿，一种新型号的分频器 FL6/23代替了原先的FL6/16。由此，LS3/5 音箱的第一个改型LS3/5A问世。名称中增加字母“A”很有必要，因为尽管LS3/5A的效果听起来和LS3/5差不多，但是二者的区别也足以让人不能够将它们混成一对使用。不过LS3/5只生产了很少的数量，所以这倒也不是什么太大的问题。
不了解这种音箱的人可以看看它现在的设计，因为和以前相比没有多少变化。这么多年来该产品只进行了略微的改进，下面还要讲到这一点。1977年开始，产品遇到了一点小麻烦，几乎每年夏天生产商的报废率都会有所增加。80年代初，发现该产品在设计上进行了改动，当时发现折环谐振点发生轻微的移动。把分频器谐振频率调低并更换了阻尼电阻之后，这一问题得到了解决。诸如此类的改动BBC都会通知音箱的生产商，并且写入生产许可协议。高音单元使用的耦合电容的容量也作了调整，这是整个相对平衡调整工作中的一部分。高音单元的材料改变了以后，放音质量产生了变化，声音响应出现了轻微的高频振铃。高音单元耦合电容能影响整个电路的状态并且决定电路是否阻尼过强或是不足。为了调整高音的平衡，对FL6/23上分组变压器的输出作了调整，耦合电容也被更换以维持分频器的频率。
重新评估
专业媒体对1987年的那次主要的重新评估作了广泛的报道，但是此次产品改进主要是应生产商的要求进行的。许可生产商之一的Rogers公司的里查德•罗斯表示，尽管这些年来可以按照标准生产LS3/5A，而且质量也还说得过去，但由于B110低音单元的容差值各不相同（尽管符合KEF的标准），致使炎热的夏季产品的废品率可以高达10%~85%，对于许可生产商来说这可一点都不经济。
就在许可生产商为如何生产出合格一致的发音单元发愁的时候，BBC也遇到了困难。1987年底，BBC发现音箱的性能正在向可接受的最低限度靠近。具体来说，在1KHz这个对平衡感非常重要的区域附近，输出响应大约高出了2dB。LS3/5A在这个频率附近的表现一直都有点偏高，但是现在已经开始变得不可接受了。尽管仍然可以满足二级监听器的性能需求，但是对于一级监听器来说却不行。问题的关键还是“折环谐振点”，随着时间的推移，其频率可能相差几百赫兹。在箱体共振的共同作用下，对于性能的影响已经到了非要解决不可的程度。
BBC将这一问题提交KEF公司，KEF的专业产品部接手了此项工作。经过研究分析，发现问题出在用于制造SP1003 B110发音单元的聚氯丁橡胶上，这种材料的持续一致性不佳，为此专门为LS3/5A设计了新的B110发音单元。它采用一种PVC材料制成的折环，比聚氯丁橡胶折环一致性要好，而且受温度的影响也要小，只不过顺性稍差。因此需要一种重新设计的定芯支片和音圈为新单元提供相同的灵敏度，以达到所需的低音效果。 这种新的发音单元命名为B110 SP1228。
分频器
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关于LS3/5A分频器的话题可以写成一本书了。如果能拆开箱子或看看分频器线路图就知道它的复杂性。
B110 SP1228比旧型号的B110有更为圆润的频响,因此需要更为平缓的分频均衡特性。技术人员决定不仅要重新设计分频器以补偿发音单元所作的更改,而且要吸收新的技术。实际上,均衡性能基本上没有什么改变,电路设计也非常相似。原先的设计采用前面提到的抽头自耦变压器作为高通滤波器的一部分,并且能以 1dB的级差来调整高音单元的电平,但是由于高音单元的灵敏度越来越一致(误差小于0.5dB),可以使用一种更简单的固定电阻衰减器来实现+/-1dB 的电平调整。采用简单均衡电路带来的好处之一就是总体的阻抗从先前标称的15Ω降低到了现在的11Ω。
KEF 认真分析了元件容差对总体频响性能的影响,发现如果在最重要的电路部分对元件容差进行严格控制的话,可以提高产品的一致性。原来产品的偏差可能达到 2dB,比如,分频网络关键部位的误差是+1dB,发音单元的误差也是+1dB,那么系统总的误差就是相加后得到的值。KEF通过计算机辅助元件配对以达到控制产品误差的目的。例如分频电路的误差是+1dB,那么就选配一个误差为-1dB的发音单元以实现总体误差为0dB的目标。至此KEF可以向许可生产商提供匹配好的组件,尽管KEF本身并不生产这款音箱。事实上,现在的三家许可生产商使用的都是KEF选配的组件。最终,还是KEF起到了重要的作用。
KEF得到了一套BBC LS3/5A 1975年版的参考级音箱,并且于1988年生产了一套。产品的质量很接近,能够达到一级监听器的标准,而且一致性要好得多。因此,LS3/5A得以长期生产下去。
Spendor公司过去一直是自己生产分频单元,并且声称如果需要随时都可以再这么做。他们后来采用一种铁粉芯电感器(请不要同铁氧体磁芯混淆),不再使用过去的EI型硅钢片铁芯线圈。EI型铁芯线圈的绝缘层成本更高,因此公司决定购买KEF匹配好的组件。多年来,Rogers公司使用了各种各样的铁氧体和铁粉磁芯,因为研究表明这些材料更为经济而且和放射性合金或者晶粒取向的带钢相比,具有更好的磁饱和度。尽管线圈的匝数可能会多一些,直流阻抗也有所增加,但是磁饱和度却有很大的提高。Rogers公司认为利用现代的分频技术,制造出容差为2%或3%的铁粉磁芯线圈比制造有空隙的放射性合金铁芯扼流圈要简单。由于设计本身已经很复杂,如果能够简单就尽量不要复杂。
也许从长远观点来看,如果BBC对音箱进行重新设计并且推出LS3/5B也许事情会变得简单一些,但是他们不想或者说是不能这么做,因为全英国范围内大约有3500套现有设计的音箱在使用。无论设计上怎么改动,最后要达到的要求都差不多,频响性能应该一样,未来的型号总有一天会和现在的产品一起被淘汰。即使是今天,当一批设备拿到一个地方之后,从理论上讲它们是否是同一代的产品并不重要,只要能够配对成立体声系统就行。实际上这也是产品设计时的总体目标: 生产和使用周期保持一致,无论在什么地方。总之,近来所作的一些改进就性能参数而言并没有提高,而只是为了达到生产时的一致性,维持音箱的设计标准。改进后的音箱性能现在又恢复到了“中等水平”,聆听时的效果也许和1987年圣诞节前的那批“老型号”有些不同,但是和更早些时候的产品相比却没什么两样。
因此,1977/78年左右的LS3/5A音箱并不会在某方面好于或者差于1988年或者1990年代生产的LS3/5A。了解均衡概念的人都一致认为,就其音响性能方面来说,该系统没什么变化,输出的音质也一样。
如果要仔细比较,最新的型号音质要稍微圆润些,因为不规则的高音已经被分离出来,新的折环也一定程度上减少了声染色,但是还不足以影响到声音的均衡,因为局部声染色的感知是以音箱系统各部分的平衡和均衡为依据的。如果某个频率(比如说1KHz,在这个频率上能感受到音染)的音染减小到一定程度,那么其它频率的音染色就会显露出来。新的设计实际上只是改善了产品的一致性,以便坚持KEF的标准。尽管音箱又回到了中等的行列,器评家表示音箱的音质听起来要好了一些,但是其参数性能并没有提高。声音实际上还是和原来一样。BBC和生产商就音箱的立体声效果所作的测试也证明了这一点。
从第一张许可证批准上世纪90年代中期,生产出来的LS3/5A总数估计为60,000对,因此LS3/5A在全世界引起广泛关注也就不奇怪了。在 BBC,这款音箱有多种用途,无论是单独的室外转播还是几年前漫步音乐会上试验四通路传输时的控制和平衡,以及BBC设在各地的电台,都将其用作主要的组合式监听器。不过,音箱设计上也有倒退的地方,比如为了恢复因箱体尺寸以及有限的锥盆面积造成的低频损失,分频器使用了无源式、设计复杂的均衡器。
许可生产商
谈到该款音箱的发展史,其中有很多关于获准生产它的许可生产商的有趣故事。BBC设在基斯维克的产品设备部早期生产了一些音箱后,公司批准了很多生产商在申请获得许可证后进行生产,这也是BBC的章程所规定的。
收取许可证费用是一种补偿最初开发设计费用的方式,而不仅仅是想通过大规模生产来降低成本,许可证的收入主要是归工程部所有而不是BBC的其它企业,它们作为“大婶”(指BBC公司/译者注)的商业运作部门,负责的是其它赚钱的领域,比如出版和唱片发行。近年来有四家公司获得过生产许可证,尽管实际上当时只有两家拥有生产线。在BBC研发部参加过LS3/5A音箱设计工作的H•D•哈伍德建立了Harbeth公司并获得了一张该音箱的生产许可证。与此同时,Rogers公司、Spendor公司和Goodmans公司也获准进行生产。实际上Goodmans公司后来停止了生产并且许可证到期后也没有再续约,那时Harbeth公司还没有开始生产。
另一家许可生产商,由已故的斯彭塞•休斯(他曾经同哈伍德在BBC共事)建立的Spendor公司一开始并没有申请许可证,当时公司的生产能力已经饱和。但是当能力允许时,公司立刻提出了申请并且对此充满信心,因为休斯先生了解产品设计情况,这些是获得成功的有利条件。
Rogers公司几乎是从一开始就参与到这一进程中来,现在拥有了Chartwell的品牌。Chartwell也是早先获得LS3/5A生产许可证的公司之一,它的母公司Swisstone于1975年同Rogers公司合并,并且在1978年收购了倒闭的竞争对手Chartwell公司。1979年, Rogers公司宣布,它已经生产销售了10,000对产品,并且称LS3/5A是世界上最为成功的小型音箱。
到1990年代中期,Rogers公司生产的LS3/5A总计已达到33,534对。
最新获得生产许可的是Harbeth公司,现在由雅伦•肖所掌控。他们的第一批样品已经通过了BBC的鉴定,目前已经具备了全面生产的条件。所有的许可生产商开始都要经过样品鉴定程序,以便向BBC证实音箱是按照他们的标准来生产的。许可生产商从首批产品中选两套样品送到BBC公司,其中一套将留在BBC 公司,作为该生产商产品的参考,另一套则要经过严格的对比测试,以确保可以同BBC自己的参考音箱(这是首批内部用产品中的一套)相匹配。然后第二套音箱将交还给生产商,作为今后所有产品的参考。
更早一些获得BBC生产许可证的公司却没有取得这样好的成绩。LS3/5A并不是很容易就能生产的产品,而且市场销售也很关键。有的厂商中途推出,因为他们发现市场并没有他们预测的那么大,有的公司产品难以达到BBC的容差要求。造成这些问题的原因可能是因为人们对于一个售价250英镑的音箱性能的期望值往往更高,如果缺乏有效的市场销售手段,产品将很难销售出去。
这样的公司有很多,比如Audiomaster公司于1976年4月推出自己的产品,但是生产时间很短,而RAM公司从来就没有产品出厂——还没有开始生产公司就已经破产了。为Goodmans公司生产分频器的Falcon公司也为RAM公司生产了一批组件,但是到最后它不得不自己四处寻找买主,因为 RAM公司已经没钱支付这笔费用。JPW公司也忙活过一阵子,但是也没有取得实际的结果。BBC对许可生产商的生产情况不断进行检查,发现了许多令人啼笑皆非的故事。有一次,一套产品被送来进行评测,它的面网材料比标准的要厚,造成一个两倍频程的1.5dB谷值,不用说,产品很快就被退回厂家。
后来存在的三家生产商中,Spendor公司声称尽管他们在英国的生产线有一部分被关闭,但是他们80%的产品出口到海外,主要市场有欧洲、美国以及远东地区,包括日本和我国台湾。Rogers的产品也出口到日本、欧洲、北美、我国香港和新加坡,并且在日本的销量比在英国国内还大,虽然产品在英国除了卖给 BBC的一部分之外,其零售也达到了相当的数量。尽管有其它品牌音箱不断推出,LS3/5A仍然是同类音箱中的参考级产品。待续
