再 論 Transar
何 灣 嵐
這篇文章可能是台灣音響界前所未有的文章，文中雖頗多可爭議之處，但肯定可以引領讀者進入另一思考層次，是罕見的精彩的文章。讀者在每讀完一個段落時，請先停下來思考，如此必有所所獲。
當我把第十一期那篇有關於ESS Transar的稿子交到了主編手中之後不到兩天，他就當面警告我說：「你寫這種文章，當心有人用大棒子打你……」我正在詫異，他又說道：「我問你，什麼是『肉調失真」？「內調失真」是存在於擴大機裡的一種失真，跟喇叭有什麼關係？你說Transar不會產生『內調失真』，小心讀者來信反駁你，大棒子一揮，看你招架得住招架不住！」我聽了，心裡想：「如果真有人來反駁這一點，那真是太好了，這一場筆戰我打！」結果，大出劉主編與我意料之外，將近四個月過去了，什麼樣的棒子也沒有見到過，我只好自己動筆邀戰了。
Transar的高音是海爾氣動式的。這種單體沒有傳統喇叭單體前、後級的振動，也因此沒有本文中所謂的「內調失真」，聲音清澈絕倫。
「內調失真」是什麼東西？簡而言之，當你送一個100Hz和一個1000Hz的信號到擴大機的輸入端，輸出端會出現100Hz、1000Hz、900Hz和1,100Hz四種頻率，此即擴大機的『內調失真』。擴大機是如何會產生「內調失真」的？為什麼一個100Hz和一個1000Hz的頻率湊在一塊兒，出來之後會無中生有的變成四個，我還沒有研究過；不過，我倒是知道，一個1000Hz頻率的信號，上方和下方各加了一個1,100Hz和900Hz的信號，由人耳聽來，就很明顯地不像是一個單純的1,000Hz信號。由於它不像，因此我們就可以把它稱作為「失真」。
敏感的人耳
人耳是一個非常奇怪的東西。它對某些聲音的狀態(或現象)不甚敏感，但是對另外一種聲音的狀態又十分敏感。與例來說，如果你正在聽音樂，有人乘你不注意，偷偷地將音量開大了十分之一(是聲音能量的十分之一)，你也許根本就不會注意到；但是一旦你的小孩子在旁邊吹他的玩具哨子，雖然吹出來的能量僅僅只有你喇叭所放出的能量千分之一，你也會無可避免地受到干擾。理由無它，只因為前者是「純粹的聲音」加上十分之一的能量，而後者是「外來的聲音」 (可以比喻作「雜音」)。如果在音量開大以前你所收聽的音樂能量為80dB，那麼，加上了十分之一，又能夠增添多少dB？但，看看能量僅有此音樂千分之一的哨子聲，換算成分貝數，就變成30dB。這對於愛樂者來說，是多麼可怕的「噪音水平」！
人耳還對一項東西非常敏感，這項東西就是聲音的音調(Pitch)，任何人在不同時間分別聽一個1,000Hz的訊號和一個1,010Hz的訊號時，很可能分不清楚孰高孰低；但是在同一時間聽兩個頻率的訊號輪流播放，您就可以非常輕易地分辨出來。這就是高級的錄音座皆必須要具備抖動率小於仟分之一的原因，換言之，當錄音帶上播放的音樂訊號如果是10,000Hz，那麼你用測拭儀在輸出端量測所得，至高不得超過10,010Hz，至低不得低於9，990Hz，否則，倒不是這個錄音座高級不高級的問題，而是人耳就會察覺抖動的存在，而影響了收聽音樂的心情，另外，音樂再生的品質也被打了折扣就更是不在話下了。
都普勒效應
談過了這兩項入耳的自然特性之後，我們還得談一談「都普勒效應」及它在音響失真上所扮演的角色。當你站在一定點，一輛鳴著警笛的警車從你身旁擦身而過時，雖然這輛警車所唱放的警笛頻率是固定的，你依然會覺得當它接近時，警笛的頻率會逐漸昇高；而當它離去時，警笛的頻率會逐漸降低，這種聲音的音調(Pitch)隨著發聲點與接收點之間相對距離的「增加」或「減少」的趨勢而作增、減(對接收點而言)的現象，我們稱之為「都普勒效應」。換句話說，如果以上所說的兩者之間存在的相對距離隨著時間的增加而縮短，那麼，接收者所感受到的音調會上升，反之則下降。
在一般人的觀察中，「都普勒效應」好像是只能拿來判斷上述警車對人、或地球與其它星球之間的相對運動上，鮮少被拿來運用在音響上。我們現在試試拿它來分析音響上可能會導致的失真。我們都知道，當一個樂團在進行錄音演奏時，樂團的前方放著兩只(或多只)麥克風。當樂團發出的聲音達到麥克風的振膜時，它同時也達到了麥克風的架子。(雖然有些麥克風沒有架子，但每一支麥克風都有一個支撐振膜的物體，這個物體在結構上是與麥克風的磁鐵連在一塊兒的，而振膜就「懸浮」在這個物體上。)
Transar的中低音單體發聲法也與一般不同，它也是先向上發聲，然後再轉90度向前送出來，由於它沒有前、後的反作用力，所以亦減少了「內調失真」。
當一個聲波傳到了振膜和麥克風架上時，會使得這兩者都發生振動－換言之，這兩者會相對於發聲者發生一種來、去的微小運動。振膜的運動幅度比較大，而架子上的則小得多，因此，振膜上附著的微小線圈才能相對著磁鐵產生運動，這個相對運動因此而轉變為訊號電流，沿著電線傳送出去。 現在，假設這個樂團的每一件樂器都發出一個純粹1000Hz的正弦波到麥克風上去。一個1,000Hz的正波從頭至尾的時間是1/1,000秒，它的半波就是1/2,000秒。現在我們再來假設這個1,000Hz的聲波使麥克風產生的振動，在前半波時作遠離發聲者的運動，而在後半波時作相反方向，亦即拉近發聲者的運動；換句話說，在第一個1/2,000秒的時間內，麥克風架上背著樂團的方向運動，而在第二個1/2,000秒的時間內，麥克風架上又反過來向著樂時的方向運動。如此一來，如果我們拿一個1,000Hz正弦波訊號作參考波，與這只麥克風輸出的訊號作一比較，我們會發現，在第一個1/2,000秒內，由麥克風輸出的訊號波長比上述的參考波來得長，而第二個1/2,000秒內，麥克風訊號波長又比參考波來得短。將這兩個半波組合起來的聲音，再與一個純粹1,000Hz正弦波的聲音作比較，失真就出現了。
由於麥克風架無可避免地會受到聲波的振動，由麥克風裡產生出來的訊號音調時而(一個1/2,000秒)低於1000Hz，時而(另一個1/2,000秒)高於1000Hz，並且在這兩個1/2,000秒之間的短暫瞬時間，也就是麥克風架不動時，它又等於1,000Hz。這種現象，就算有別於前述擴大機所產生的「內調失真」，經過擴大機，喇叭，再放出來，人耳那管你那麼多，你說是不是，劉主編？
都普勒失真
何況，實際的情況，要比我在上面所說的複雜不知凡幾。由擴大機所產生的內調失真，雖然會將兩個頻率變成四個，(如果你的前級，後級都有「內調失真」，那你可慘了，因為從前級輸入一個100Hz和一個1,000Hz的訊號，僅僅前級就會有四種不同頻率的訊號輸出，然後這四個頻率再被饋人後級去作調變，劉主編，你說，這還得了嗎？但它們的波形不會變吧！總是100Hz維持著100Hz的波形，1000Hz也仍是1000Hz的波形。(不過，說實在是，這一點我是猜的！)上述的麥克風「都普勒效應失真」可就不一樣了。第一個1/2,000秒的訊號在波長上，已經與1,000Hz有別，而至於有別至何種程度，就更要看麥克風架上的運動速度而定了。當音壓為90dB時，設麥克風架前振動的幅度為5μm ，那麼，當聲音能量加大一倍時，其振動幅度豈不變成10從μm了嗎？好在，在同樣的1/2,000秒期間內，麥克風架上走10μm，如果再用都普勒效應來計算它會引發的失真，那也只能說是微乎其微而已！影響的程度，其實，我本身沒有測量過一只麥克風架在樂團前面所感受的振動幅度究竟有幾何，也只能憑著猜測去判斷，因此，它的影響程度是否真是微不足道，還是比微不足道要多，實在無從證實。但即使是微不足道，這個理論的本身也還是重要的，因為它可以幫助我們了解為什麼藉著喇叭等器材再生的音樂始終不能達到現場演奏的諸多原因之一。這些原因，有些至今未明，有些至今已經為人所知，但始終未能被大家尋找出對策來解決，而上跡的「都普勒效應失真」就是其中之一。(請各位讀者原諒我發明「都普勒效應失真」這個名詞)在我倆談到它如何使喇叭發生失真以前，讓我們再來看一個例子：一位女高音在台上演唱，旁邊一支低音大提琴負責伴奏的工作(事實上似乎從來不曾有過這種搭配法的)。低音大提琴的音域的在300Hz左右，女高音的音域約在1500Hz左右，如果用來錄音的是一支全音域麥克風，當這兩種聲音同時傳達到這只麥克風的振膜時(請注意，是振膜，不是架子)，在第一個1/300秒內，作遠離低音大提琴這個發聲者的運動，而同時又受到女高音發出的1500Hz的頻率。在這段時間之內，這個振膜可以被當成站在慢速遠離的火車上聽女高音唱歌的一個人；而在下一個1/300秒內，載著這個人的火車又掉轉方向，向著女高音駛近了。你想一想，如果你是那個人的話，你能夠聽到什麼樣的聲音？豈不是忽高忽低的音調嗎？不過，沒關係，因為當這一段錄音從喇叭傳到你耳膜上去的時候，你的耳膜也就跟著這輛1/300秒來去一趟的火車去聽這一位女高音唱一段忽高忽低的詠嘆調。結果，你的聽覺神經所感覺到的，恰好是完整的一個300Hz的低音大提琴聲和一段1500Hz的歌聲。反倒是，如果你不喜歡低音大提琴伴奏的聲音，用一個低通濾波電路把300Hz的聲音給濾掉，那麼，這位女高音的聲音馬上就會變成每1/300秒循環一次、高高又低低的聲音了。
讀到這兒，大部份的讀者都會說：「這是不可能會發生的；沒有人會把一段為女高音伴奏的琴聲或鼓聲給去掉，然後來單獨聽那一位女高音唱歌的！」不錯，的確是不可能；但是，讓我們反過來看一個事實：今天所有蔡琴或齊豫所灌錄的唱片豈不都是分為幾次錄音的嗎？第一次錄合成樂器，第二次錄人聲，第三次錄合聲……每加一次這種混合的效果，就多一次「都普勒效應失真」，這是因為喇叭振膜可能是在一邊作著每秒鐘一佰次的前後運動，一邊為你唱出鄧麗君的「何日君再來」，而小鄧在唱這首歌的時候，麥克風卻是處在全然「不運動」(並非不振動)的狀態下錄音的。下一次坐計程車時，請仔細地聽一聽，你右後方那只喇叭播放鄧麗君歌曲的時候，只要伴奏中的鼓一出現，小鄧的聲音是不是變得模糊了？是不是不像她的聲音了。如果你有心要探討喇叭失真的原因，這是值得你去注意的一件事。計程車的喇叭會發生這種現象，其它的喇叭呢？照樣會。原因很簡單，因為這是自然定律，如果沒有上述的失真，便是違背了自然。違背自然的事是不可能發生的。既然不可能發生，我們也就只有遷就自然，向自然學習，來改善我們的音響設備。
喇叭內調失真
接下來，就要進入本篇文章的主題，談一談為什麻一般喇叭會有內調失真(其實，嚴格講起來，應該是「都普勒效應失真」)。幾乎所有的喇叭都是靠著紙盆或振膜的振動發聲的，以運用最廣的紙盆單體來講吧！它的中間有一個磁鐵，磁鐵的四周圍繞著線圈，線圈再固定附著於紙盆上。當線圈中通過了音樂訊號的電流時，線圈便產生磁力，而這股忽正、忽負、忽大、忽小的磁力便與於於線圈當中的固定磁鐵互相作用，使紙盆振動，進而再生出音樂來。就結構上來說，紙盆單體的磁鐵是與整個音箱成剛性的連結，它的主要作用是提供紙盆和線圈運動的後座力。這種設計行之已久，它看似天經地義，其實有先天上無法克服的缺點。
在Ess Transar的一份「使用者手冊」中，有一段說明如下：「人耳在音頻的某一部份，特別是25,00～3,000Hz處，對於頻率的限度特別敏感，敏感的程度可能高至萬分之六，……」換句話說，在2500Hz處，頻率變動的範圍在±1.5Hz之內都能百人耳察覺出來。在一個喇叭系統中，2,500Hz通常是分配給中音單體去發聲的；從25,00～3,000Hz處的音域是人耳感覺最敏銳的音域，一旦有任何的失真產生，就會立即被察覺出來。
喇叭單體在發聲時，紙盆與喇叭箱會朝反方向運動已是不爭的事實。這個運動的速度大小與喇叭接受的能量成正比。如果低音喇叭接受一個50Hz的訊號，並且在前1/100秒內作向前的運動，喇叭箱(以及中、高音單體)即在同樣時間內作向後的運動。這個50Hz的能量愈大，中音單體的後退或前進速度也就愈快。當此速度快到某一程度時，你從中音單體上所聽到的2,500Hz就無時無刻的在變化，變得音調忽高忽低，超過了2,500Hz±1.5Hz的範圍。對你來說，這種聲音與原因不相同，但是因為它變化得太快了，所以你雖然覺得不相同，卻也說不出個所以然來。
前面提遇，麥克風放在樂團前面錄音時，所感受的音壓，會使麥克風的振膜與麥克風的支架作同方向，不同幅度的運動(或振動)。由於兩者的幅度不相同，振膜與磁鐵之間才得以產生出相對的運動，而使得線圈感應出電流。喇叭的構造與麥克風極其類似，但振膜與支撐物之間的互動關係卻完全相反。
違反自然的喇叭
現在，讓我們來試一試以兩種觀點來檢測喇叭的發聲振動。第一種觀點以麥克風為基礎(Reference)，第二種觀點以自然界的發聲體為基礎。我們還是回到上述的樂團及麥克風的例子，來看看能不能從麥克風的振動中挖掘一些名堂出來。我們都知道，聲音是空氣中產生的波動。只要空氣中一有波動，而這個波動的頻率正好落在人耳的感應範圍內，並且強度亦能被人耳所察覺，則這個波動對人來說，就是聲音。
當一個交響樂團以一佰二十分貝的音壓發出聲音振動麥克風振膜時，麥克風的振膜勢必會跟著做劇烈的振動。我在此提出一個問題，先考劉主編，再考考讀者諸君：麥克風的振膜在接受到音壓而產生振動時，這個振動會不會發生聲音？如果你的答案是「不會」，我就要反問一句：任何物體在空氣中振動，不是都會帶動空氣的振動嗎(如果這個振動的頻率是在音頻範圍內)？如果是，那麼，麥克風振膜的振動又豈能例外？但如果你的答案是「會」，那我又要向：請問你聽過他的盤音嗎？我相信，對一位從來沒有思考過這個問題的人來說，這是一個不太好回答的問題。假設(請你注意，這僅僅是假設)，我們能夠以一種現有科學技術－包括磁帶、唱片……等方法－完全不同的方法，將麥克風支架及振膜所感受到的交響樂團傳來的振動保存起來，等到曲終人散，演奏廳中空無一物，萬籟俱寂時再把這個振動的過程重頭到尾由麥克風自己重新振動一次，請問，如果你坐在這只麥克風前，你會不會聽到聲音？如果你認為「會」，那麼，你會聽到什麼樣的聲音？這種聲音除了在音量上無法與剛才的交響樂團相比以外，有那一點會下傳真？能不傳真？又會不「現場」？能不「現場」？
假設我這麼講還令你不知所云，再舉一個例子，一個很荒謬的例子：如果有人能夠架設一支長度達五佰公里的管子，管子的一端正好就位於國家音樂廳第一排的某個位置上，管子的另一端正好到達台灣南部某空軍基地。當宗緒嫻小姐某日演奏柴可夫斯基小提琴協奏曲，而你就坐在第一排的位置上，耳朵緊挨著這根管子一端用心的聆聽。當這一曲演奏完之後，你趕緊搭乘二十五倍音速的「火箭飛機」到南部該空軍基地、然後再等上個數十分鐘(也許更長，或更短)，你豈不就可以將宗小姐方才在台北的演奏「原原本本」地再聽一次嗎？你有什麼理由說你在南部聽到的演奏不「傳真」，不「貌場」？我會把這兩個荒謬至極的例子在此並舉，是以一個基本的假設做為前提的，這個假設就是麥克風支架與振膜都忠實地接受了空氣中的振動，並且隨著它們而振動。因此，麥克風在振動時所發出的聲音與感應它的聲音，只有量的差異，而沒有質的分別。換句話說，麥克風在感受到交響樂團陣陣襲來的音壓時，會振動，也會發出聲音；這個聲音與「原音」相同，只不過小得極可憐，讓你聽不出罷了。就好像在本文開頭所講的，空氣中若已經有了八十分貝的音壓，相同的聲音再增加個一分貝，你恨本就無從察覺起。如果上述的管子真能夠鞠延五百里，五百里外的人雖然聽不到現場的演奏，還是可以聽到由現場經由管子傳過去的聲音。
現場的聲音，經過麥克風的收集，電子訊號的擴大被錄成磁帶，再重新經由喇叭「放」出來，就算喇叭以前的過程無一處產生失真，只要聲音一出喇叭。就注定「不像原音」！理由安在？非常簡單，喇叭的振動方式，與上述麥克風的振動剛好是「背道而馳」。站在麥克風的觀點來看，現有的喇叭，除了極少極少的例外，全都錯了！
錯在何處，錯在喇叭的發聲方式。
我所知道的任何喇叭，包括一般的紙盆喇叭、靜電式喇叭、扁帶式喇叭……就振膜與其支架(包括了振膜及音圈以外的一切物體)所形成的系統而言，沒有一個是以麥克風振動的方式來振動的。如果我們承認了上述麥克風系統的振動，若能加以保留或延遲，並且由原麥克風在演奏停止時再原原本本地振動一次，這種振動在空氣中所發出的聲音會是原音重現(雖然小到你幾乎聽不見的程度)，我們就不應該再妄想經由喇叭我們可以聽到相同品質的聲音，除非有一大，有一種喇叭，它的振膜與音箱振動的方向是一致的，並且彼此之間的互動關係完全與麥克風的振膜與支架相同！這種理想會實現嗎？不知道，不過，如果能退而求其次，看看是否能找到一款喇叭，它的振動方式可以讓「都普勒效應」的影響力降到最低的程度－我想，你已經猜到我要講什麼話了；是的，就是ESS Transar！它的設計有許多的特點；其中之一是中高音單體在振動時，支架部份不振動，其二是低音單體的振動方向與中高音的成九十度垂直。
在詳細重溫這種奇妙的設計以前，我們先來以自然界發聲體的觀點來看一看我們所使用的喇叭是什麼樣的怪物。撰寫本文時，我正好去聽兩場台北愛樂節的音樂會；一場由麥拜倫博士指揮的合唱之夜，另一場是由胡乃元、宗緒嫻等演奏的室內樂。在合唱之夜，我坐在第八排中間的位了聽著台上歌聲與樂器聲交織成一片好不熱鬧的景像時，突然間，我發現了一件我從未發現過的事實，這個發現，真讓我著實大大的驚訝一番－原來，在我眼前所見的發聲體，包括小提琴、豎笛、鈸、鼓、甚至於唱歌的人在內，沒有一樣是按照喇叭的發聲方式發聲的！
我們不妨細看一下：小提琴的發聲方式是：那位演奏小提琴的人，用右手拉弓，藉著弓，他施力到小提琴的琴弦和琴身上。在撥弦的時候，他輕輕用手扣弦，然後放掉；琴弦和琴身仍然是受到一個「外力」，作同方向的振動；我們再看鼓，鼓手用力將鼓搥敲至振膜上，振膜因此與鼓聲發生振動；振膜與鼓身受到一個「外力」，而作方向一致的振動。換句話說，那個使得這兩個發聲體發生振動的「力」，是由整個發聲系統的「外部」來的；而整個發生系統的每一部份，都作方向一致的振動。以同方式振動發聲的樂器還有大提琴、中提琴、豎琴、鈸、三角鐵、鑼……大家可以想一想，有那一件樂器在發聲的時候，振膜(或弦)與支架作背道而馳的振動？ 讓我們再看人聲，人在唱歌的時候，肺部壓縮空氣，到達喉部，振動聲帶，聲帶再與胸腔、口腔、以至於鼻腔等位置形成共鳴，而發出足夠的音量。我雖然不能說人在發聲時身體振動的方向與聲帶一致，但也絕不致於相反。如果大家不介意，我們可以舉人體另一種發聲方式－「放屁」作例子看看。人在放屁的時候是如何發聲的，每個人都心知肚明，不用在此詳加討論；不過，想一想，你放屁的時候，身體與「振膜」之間的互相關係，與喇叭一樣否？ 由人體的發聲，我們可以進一步的探討一下木琴、鋼琴等等打擊樂器，那一樣又與喇叭相同？也許，如果你有辨法像孫悟空一樣，變成一隻小蜜蜂，飛到這些樂器裡，腳踏著喇叭筒，兩翼化作振膜振動，如此，振動時發生的後座力才會使喇叭筒的振動方向與振膜相反！如果你認為這種想法太荒唐，你就更該知道，人類發明喇叭，希望它能重現我們在現場所聽到的「原音」，是多麼荒唐的一件事！用「癡人說夢」四個字來比喻它，一點兒也不過份！
Transar最接近自然
容我再說一句話：至目前為止，只有Transar的振動方式，才是比較「接近」自然的方式。
由胡乃元領銜的室內樂演奏會，我坐在第二排。自我第一次接觸Transar開始，我就不斷地利用機會在這個位置上聆聽世界上最好的小提琴現場演奏出的聲音，並且仔細地比較它們與Transar所播放出來的，諸如海飛玆、曼紐因等名家手中的小提琴的聲音。一遍又一遍，我深深地覺得，除了我至今尚未有緣一會的極少數的喇叭以外，所有的喇叭，甚至連劉主編奉若至尊的ATC喇叭，都遠不能與Transar相比。不如它的，並不是這些喇叭的透明度，而是光滑度。雖然，Transar亦不等於胡乃元手中的小提琴，但以層次來分高下，我要說，如果他手中那把名琴聲的光滑有如鏡子，Transar至令亦可以比作超級雪面銅板紙，而一般的喇叭呢？ATC是白報紙，其它的是至今已沒人要用的草紙了。
在我為吳炳鍾教授製作「國中英語有聲助讀」教材的時候，彭蒙惠老師推薦一位女老師Judy為我們錄音。Judy的聲音是我曾經聽過最美的聲音之一。聽她講話，就好像看一幅晨間花葉滴落著露水的特寫照片一樣的令人心曠神怡。但是，每當我走出錄音室，走進隔鄰的控制室裡，我就覺得從錄音室裡的藍聽喇叭中所傳出來的Judy，已經不是現場的Judy了！在完全沒有經過錄音磁帶的時候，喇叭中的Judy與她本人那種充滿女性輕柔、嫵媚的諸般特質比起來，已經是相差得太遠了！
第一次在喇叭中再度領略到這種輕柔、嫵媚，是用Transar來播放鄧麗君的什麼「金曲」之類錄音。我不知道Transar所表現出的和鄧麗君本人相差幾何，但令我興奮，也讓在場的人一同為之興奮的是：我們畢竟從喇叭中聽到了這樣的特質。
VTL Book的作者曾經有言：如果音響像一條鍊子，那麼，沒有真空管擴大機的組合，就像這條鍊子失去了一環一樣。如果此言屬實，那我就要說：如果真空管是那失去的一環，那麼，音響這條鍊子失去的一定還不門一環；而另一環，也一定就是Transar。
