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关于BBC LS3/5A历史的彻底研究
作者：Trevor Butler 转贴自：HiFi News Record Review1990年3月
作者 Trevor Butler翻译Shang
很难找到任何一个方盒子，如同BBC LS3/5A一般，能勾起如此多的情绪反应，或是制造出这么多的迷思与误解。光是它的名字，就引起了困惑，而实际上它只是单纯的遵循了BBC的器材编码方式。依循此一方式，音箱cabinets最前面的两个字母以CT代表，分音器filters为FL，而喇叭loudspeakers则为LS。编码中的3表示此一设计主要是供外制转播(outside broadcast-OB)所用。如果此一编码为5，则代表供录音室广播用，如LS5/9即是。在斜线后的5则是型号。LS3/5即取较早的OB喇叭如LS3/1。所以我们可以理解LS3/5是当初开始制造时的编号。编号最后的A则是后来加上去的，用以表明第一次也是唯一一次的设计修正。如果有后续的修改的话，则会以B来标示，但那从未发生，也不太像会发生，其原因后文将述明。
此一喇叭的设计概念，是为因应BBC的某些制作环境：当以耳机监听并不能令人满意，而又没有足够空间来使用Grade I监听喇叭时。Grade I监听喇叭是用来调整广播节目较具决定性的音调平衡，或麦克风的摆位等。现役的Grade I监听喇叭是LS5/8与LS5/9。Grade II 监听器则可用以监听节目的品质，但音调平衡或麦克风摆位等则一般属于Grade I喇叭的工作范围，除非别无选择。设计者因此体认到：前述情况将需要一种小型的Grade II喇叭，而为达成体积小巧的目的，牺牲部分低频响应与响度便无可厚非。此种喇叭较可能的使用者为：电视外制转播车的主控区，这些制作者需要以较正式混音时低的音量做监听。
当时市面上并没有现成合适的商业产品，因此BBC设在Kingswood Warren的研究部门就被要求设计一对这样的喇叭。才不到一个星期，原型机就被做出来，并进行实地测试与评估。之所以能这么快，是因为LS3/5的设计脱胎于一对实验性喇叭，该喇叭已经在Kingswood被用来做一些音频比例测试(acoustic scaling test)的初步工作。
当时是以1/8比例的模型，并在1/8的波长(也就是8倍高的频率)下录音，某些音响技术的优缺点就可以被评估出来，而不必花大钱建构1:1的环境。当然，正因为如此，这也暗示了整个模型的再生过程所使用的器材，从放音机，喇叭，麦克风到录音机，都要能在极高的水准下运作，其所处理的频宽为400Hz到100kHz，以便能正确模仿一般频宽的40Hz到15kHz。
照片中就是BBC在1972至1980年间所使用的的这种模型喇叭，它代表了模制过程(modeling process)的一大进步。虽然它在音质及最大输入功率方面有其局限，这种小喇叭的组件却被认为具有足够高的水准，能满足户外广播所要求的特殊小型监听器。因此，这种组合就被称为LS3/5，并显示出当初的模型实验者其实已经获致很好的成果。
BBC自行制作了一小批这种喇叭，使用在电视转播车的控制室中，并提供了令人满意的效果。而后BBC终于面临一种状况：需要邀请外面的厂家在认证许可下制造LS3/5。实际上，Rogers在1974年2月19日发出了一则新闻稿，骄傲的宣称将在该年4月的SONEX '74大展中展示这种新喇叭。他们附上了一张照片与一组临时的规格：25瓦的输入功率，频率响应80-20,000Hz +/-3db，或是60-20,000Hz +/-4db。分频点设在3k Hz，低音单体为110m Plastiflex doped Bextrene 音盆，高音单体为27mm半球型Mylar振膜。定价为一只52英镑外加营业税！
尽管如此，当时也出现了一些早期的问题。虽然BBC对KEF生产的B110低音单体有信心，但当他们随后需要一批供内部使用的LS3/5时，发现低音与高音单体已经历经重大的改变，必须要重新设计才能接续生产。因此，这款喇叭就被交给当时在大波特兰街的BBC设计部门，要求将它修改到合适。
当时的问题来自三方面：修改后的B110单体，以不同于前的方式刺激箱体，导致染色的产生。这染色不仅来自低音单体，也来自音箱﹔高音单体则产生出明显的'唇齿'音(lipsy)。
为了确保音箱的共振不会引起问题，两面侧板都以沥青垫增加其阻尼，上下箱板也做相同的处理，但更铺上两层。此外，一种PVC边料被加在低音单体的框架上，其作用是将低音单体与前障板隔离(de-couple)，并使接缝密封。为降低箱内空气共振，所有的箱内壁都再铺上聚亚胺脂发泡材料。箱体并加以密封，以防止在高音压时空气渗漏产生杂音─实际上甚至连螺丝孔也被做成不透气的。箱体的问题也与软木材巴拉那松木制的肋条有关，这些肋条连结前障板与背板，但因为不够硬无法有效支撑，改以榉木代替。而背板的规格也重新制定，由原本的云杉木三夹板改为多层的桦木夹板，如此可避免云杉木常有的空隙。修改后的音箱被称为CT4/11A。
借着此一修正机会，高音单体的高频唇齿音也被加以处理。当时认为这个裸露的KEF T27 SP 1032高音单体很容易在工作场所打包捆绑时受到损害，故决定加上一层保护金属格栅，并在Celestion HF2000单体上找到一个，稍事修改后即可适用。另外T27高音单体的振膜很小，其扩散方向近乎无指向性，故其外围以一圈固定在前障板上的厚毛毡条加以围绕，意在防止音箱突起的边缘干扰造成声音不连贯(acoustic discontinuity)。而前面网的效果也在设计中被考虑进来，因此聆听时必须要装上面网，以避免高音域的不平顺。
在做了这许多修正之后，分音器也必须要调整，因此以FL6/23取代原来的FL6/16。经过所有这些变动，LS3/5的第一个修正版于焉诞生─LS3/5A。这最后加上的'A'有其必要，因为尽管LS3/5A的声音近似于LS3/5，其差异却大到无法各取一只配对做立体声聆听。既然只有少量的LS3/5曾被制造，这一改款并未造成太大的问题，只有约20只LS3/5必须停用。
对那些并不完全熟知它的人而言，此一设计至今可说仍高度维持了当初的样子，除了这些年来一些微小的改进外。这些小改进将后续提及。
在1977年产生了一些明显的问题，而几乎每个夏天，制造者的不良率都会稍稍提高。80年代初期做了一个修正，当时单体悬边的凹陷(surround-dip)似乎稍微被更动了。解决之道为将负责控制它的分频共振器(crossover resonator)调整到一较低频率并更改制振电阻(damping resistor)。任何一个这类的修正都由BBC发布给当时的制造厂家并并入执照中。当时并对高音单体并联电容(coupling capacitor)的数值做了一些修正，这是整个平衡调整的一部分。当高音单体的材质更动时，它的'Q'值也跟着变动，并在频率响应上产生一个轻微的偏斜(tippling)。此一并联电容影响电路的型态并决定其制振为过度或不足(under or over damped)。为调整高音域的平衡，对FL6/23上一个tapped transformer的输出做了调整，并且改变并联电容以维持其分频点。
重新评估 Re-assessment
1987年的重大修改已经在专门杂志中被广泛报导过了，而这次的变动主要却来自于制造厂商的要求。经过这许多年以后，授权厂商之一Rogers的Richard Ross解释道，虽然当时制造LS3/5A使其听起来与测量起来均符合规格是可行的﹔但单体符合容许误差的良率却有变动，尤其是低音单体。因为LS3/5A的特殊设计，虽然B110单体符合KEF的规格，刚好却有一种特点，那就是在这种喇叭设计上最关键的部分，此一单体的误差却最不稳定。在炎热的夏天，低音单体的不良率可以从10%到85%。从授权厂商的经济观点而言，这是无法被接受的。
在授权厂商发现难以制造品质划一的单元的同时，BBC也有他们自己的问题。在1987年年底，成品品质似乎朝向能被接受的底限飘移。确切的说。它们被发现在1k Hz附近的八度有2db的隆起，而这正是影响声音平衡的关键地带。之前的LS3/5A在这一频率通常也稍微隆起，但现在它隆起的程度却开始使人不悦。必须要强调的是，它仍然可以在Grade II监听喇叭的要求中运作，但以Grade I的标准而言，就无法被接受。
这件事的关键又发生在悬边导致的频率凹陷上(surround-dip)，它的确切频率随着时间而有数百Hz的飘移。而这又与箱体共振产生牵连，到了必须采取行动的地步。非得做一些变动，使这种喇叭能被制造得可让BBC接受，且品质划一，符合他们所需。
BBC将这件事知会KEF，而KEF派其"特殊产品部门"(Special Products Division)来做因应。针对这个问题追本溯源，发现SP1003 B110所使用的二稀橡胶Neoprene缺乏一致性，为此，一款新的B110因应LS3/5A而设计出来。这次使用一种PVC的悬边，其材质一致性较高，且对温度变化较稳定，但是顺服度较低。因此一个种新的蛛网状音圈(spider voice-coil)构造就被用来使这种新单体保持与旧单体一样的灵敏度，以获致相同的低频表现。这就是B110 SP1228单体。分频器设计通常是一个争论不休的领域，这当然也发生在LS3/5A上。几经修改，正如报导所言，但这种喇叭的主要规格与整体声音平衡却维持不变。
分频器 Crossover
关于这个主题，与LS3/5A有关的事足以写成一本书。它的复杂性显现在它的电路图中。L1与R1被用来等化轴线上的响应突起与低音单体的频率特性。而C5，L2与R2这组则用来补偿另一个响应凹陷。针对高音单体，L3的作用为一分流指示器(shunt inductor)与自耦变压器(autotransformer)，以便区别灵敏度的等级。C2是用以调整保持分频点的衡定。而R3则用来避免铃振(ringing)，并同R4与C6以调整高频端的频率响应。
SP1228低音单体较先前的B110有着较平顺的响应，也因此需要较温和的分频等化。于是当时决定：分频器不能单只是重新设计，以补偿驱动单体的改变，而应将新技术也整合进来。基本上这个等化装置(equalization)与先前相当近似，其线路看起来也差不多。之前的设计使用前面提及的自耦变压器作为高通滤波器的一部分，且用来以1db为单位调整高音单体的音压。但是当高音单体的灵敏度越来越稳定(误差在0.5db以内)时，设计者发现可以改用一个较简单的衡定阻抗衰减器(constant impedance resistive attenuator)，在+/-1db的范围内以每段0.5db的方式作调整。这个较简单的均衡器(equalization)所带来的效应之一，就是整体阻抗由原来的正常15欧姆变为现在的11欧姆。
KEF从整个响应频段分析了组件的误差值后，发现在最关键的一些地方缩小误差的容许值，可以改进其一致性。先前的喇叭单元相互间可能有2db的差异。举例而言，如果分频网络在关键频段为+1db，与之组合的喇叭单体也是+1db，二者就会加成为+2db。KEF于是决定采用计算机辅助配对，以利在一般情况下选取组件，使得若分频网络为+1db时，喇叭单体为-1db，最终得到0db的整体效果。这一新的分频器为FL6/38，SP2128/。
因此，KEF得以提供配对的组件给制造厂家，虽然该公司自己并不完整组装这种喇叭。目前所有三家授权厂家都使用KEF的配对组件。归根结底，我们必须要说KEF做得实在很好！BBC交付给他们一只1975年制造的LS3/5A参考标准单元No.6，而他们在1988年制造出的组件与之听起来如此接近，甚至符合Grade 1的标准，且能在品质更为稳定的状况下生产。因此LS3/5A的编号就被保留下来。
Spendor过去都完全自行制造分频器组件，他们表示如果情况需要，同样能自行生产。他们现在使用铁粉电感(勿与纯铁ferrite搞混)，且被准许不使用先前的硅-铁E & I绕线电感(E & I transformer winding)。E & I绕线(laminates)较为昂贵，因此他们也没放过向KEF购买配对组件的机会。
Rogers多年来都使用各种纯铁与铁粉电感，因为他们的研究显示：鉴于在变换器(transformers)中微小的缝隙却有着高磁束，而在纯铁(ferrite)中有较大的空隙与许多磁性物质，因此与无线金属(radio metal)或单向结晶钢条(grain-orientated strip steel)比起来，这么做较经济，且有较佳的磁饱和品质。虽然绕径较多，且直流阻抗稍微增加，磁饱和的特性却相当的增强了。Rogers认为以现代的分频技术，与其制造一个有缝隙的无线金属扼流圈(radio metal choke)，不如较单纯的制造一个有2%至3%误差的铁粉磁心电感。部分原因是因为这一设计很复杂，而任何可以使事情简化的机会都不容错过。
就长期而言，也许BBC将这种喇叭的设计完全重新来过，还来得单纯些，可以命名为LS3/5B。但是他们不但不想，也没法承受这种替选方案，因为他们在全国各角落大约有三千五百只这种喇叭在使用中。而改变后的设计，又得保有与现有设计相近的声音，与相同的频率响应，因为未来的型号很可能与现役机种并肩使用。即便在今日，当一批喇叭被运到工作场所，他们是否出自同一代并不重要─它们都必须能被配对做立体声聆听。基本上这就是整个设计的目的，无论何时何地，在整个节目制作过程与使用中能保持一致性。总而言之，最近的修改并没有改进其规格，只是为了要在制造过程中提供较好的一致性，以维持这种喇叭的标准。此一标准现在回归到中性(median)，所以听起来会与1987年圣诞节前最后制造的前一代产品有点不同，但是将会与更早的制品听起来一样。
在修改之后，阻抗稍微的有改变－这可以由图中的模式看出来，它反映出Rogers的两种标准模式。当原本的阻抗为正常值15欧姆，新型号的正常值则接近11欧姆。检视列线图表(nomograph)，我们可以看到旧款的阻抗在15欧姆，它使用了旧的均衡器与旧的低音单体，这单体的阻抗大约是7欧姆。新的低音单体有较低的直流阻抗，但是在配上新的均衡器后，二者的曲线形状非常相近，尽管现在的平均数值较接近11欧姆。这仍旧意味着LS3/5A是由电压而非电流所驱动，因此扩大机要能有撼动电压的劲道(swing volts)，并且有适当的输出功率，但不能是低输出阻抗者。
因此，1977/78年制造的LS3/5A，将不在任何方面比1983年或现在生产的较好或较差。多数对平衡有所了解的人，认为这个系统与先前一样，而且在声音特性上提供与前相同的品质。
进一步说，近期的制品可说更为平顺，因为高音的不平坦已经被去除掉了；而在使用新的悬边之后，染色也被稍为减低，却还不至于影响音调的平衡，因为对某一特定频段染色的察觉，其实关系到整个喇叭系统的平衡与等化。因此，比如说在1k Hz附近的音调染色若被减低到某一可查觉的程度，可能会因而强调出其它频段的染色。
在真实的情况中，此一新的设计提供了较好的一致性，由KEF掌控以维持其标准。在规格上没有任何改进，但评论员们认为现在声音较前好些，因为它回归到中性。基本上它发出与前相同的声音。这一论点有BBC的实际测试做后盾，并伴随制造厂家对此一组件立体声能力的认可。
从发出第一张执照至今，据估计总共约有六万对LS3/5A被制造出来，所以它能赢得举世注目倒也并不奇怪。在BBC这种喇叭被用来作各种用途,从一个人的OB，到几年前在Promenade演奏会中的实验性四轨传送中用来做控制与平衡，或在BBC的地方电台提供主要的小房间监听。即使如此，此一设计也有它的缺点，例如它的分频器中要用到既被动又复杂的等化线路，以补偿因箱体与振膜太小所导致的低频损失。
授权厂家 Licensees
这种喇叭的历史，与获得授权制造它的厂家有着有趣的关联。在BBC设在Chiswick的器材部门(Equipment Department)自行制作了最早一批产品之后，他们核准几家公司在特许下依合约制造。
执照收费被用来补贴当初开发的花费，而非仅是一种以大量生产降低单位成本的手段，而该笔款项由工程部(Director of Engineering)而非BBC企业接收，因为BBC企业有其它由出版与录音等所得的商业收益。目前有四家厂商有生产执照，但实际上只有两家在生产。当初任职于BBC研究部门，且参与LS3/5A规划的H.D.Harwood所创办的Harbeth，与Rogers，Spendor，Goodmans等厂家都获权制造。Goodmans实际上已经停止制造，且未在合约到期时重新申请，而Harbeth则尚未开始制造。
另一家授权厂商Spendor，由晚年的Spencer Hughes与当初同在BBC工作的Dudley Harwood合组。他们最初并未申请执照。当时该公司处在工作满档的状况，但是在后续出现生产空档时，他们也加入申请，因为实际上Mr. Hughes非常了解这个设计与要注意的所有相关事项。
Rogers几乎从一开始就参与，并且目前拥有Chartwell品牌。Chartwell当初也是被授权制造LS3/5A的厂家之一。Rogers的母公司Swisstone在1975与Rogers合并之后，在1978年又并购了Chartwell这家先前的竞争品牌。Rogers随着大量市场需求而生产，在1979年宣告他们卖出了第一万对LS3/5A，并且宣称这是世界上最成功的小喇叭。而到目前为止，Rogers共卖出了33,534对。
Harbeth是最后获得授权的厂家，目前由Alan Shaw经营。在所制造的第一批样品通过BBC验证后，目前已可合格的正式生产。他们所生产的都是经过计算机辅助测试的版本。每家厂商都要通过开始制造时的抽样程序，使BBC确保喇叭的制造正确无误。授权厂商由最初制品中挑选出两只送交BBC。其中一只由BBC保存以做为该厂家之工作参考标准，另一只则被调校到符合BBC自己的参考标准，该参考标准喇叭出自BBC最初自行制造的一批。这第二只喇叭将会送还给制造厂，变成该厂随后所有制品的参考比较标准。
较早被BBC授权的一些厂家则没有那么顺利。一般认为LS3/5A并不是一项容易做的产品，且必须配合合宜的行销。一些品牌会半路消失，正因为他们发现市场并不如预期中大；有的厂家则发现要达到BBC的严谨要求太困难。而这也可能是因为人们对要价250英镑的喇叭有更高的期望，如果没有正确的市场行销，要卖出去很困难。
像Audiomaster这种品牌，在1976年4月开始他们的生产，只维持了短短的时间；而RAM牌的则从未面市：它们都在生产线完成前破产了。帮Goodmans制造分音器的Falcon，曾为情况不妙的RAM制造了一批，却发现他们得自负盈亏，因为RAM根本没办法付他们钱。JPW也曾有过一些动作，但从未具体化。BBC对授权厂商产品的检验持续进行，而一些"见不得人的事"(nasties)也被发掘出来。其中一个例个子是：一只送来检验的喇叭有着比正常为厚的金属罩材质，造成了两个八度音程有1 1/2db的响应凹陷。不用说这只喇叭很快就被退货！
在目前的三家制造厂商中，Spendor表示虽然部分卖到英国，却有80%的产量是供外销用的，主要是欧洲，美国与远东地区，包括日本与台湾。Rogers也外销到日本，欧洲，北美，香港与新加坡，而他们卖到日本的数量甚至超过英国；在英国当地，除了一部分提供给BBC，经由hi-fi零售店卖出的也不少。尽管其它设计有着许多优点，LS3/5A在它的等级中始终维持着参考标准扬声器的地位。
谢辞 Acknowledgements
我受助于BBC工程部以确保本文的正确性。在BBC中,，T. Somerville与D. E. L. Shorter两位公认为现有的标准树立了基础。而LS3/5A的研发则仰赖研究部门的Messrs H. D. Harwood 与设计部门的M. E. Whatton与R. W. Mills两位先生。我们对Whatton先生最近过世深表惋惜。
