音響的全新可能-平面薄型藍牙喇叭

「Despacito～Quiero respirar tu cuello despacito～」聽到這段旋律，你是不是也開始不由自主地跟著搖擺了呢？跟著音樂一起流動實在是再自然不過的事了，不過，假設你完全聽不到這些動感「音樂」，它還能發揮同樣的效果嗎？

科學家也想知道這個問題的答案，於是乎，他們把實驗室搬到舞池啦！

超酷的實驗，就要在超酷的表演廳進行！

沒錯！最近發表在《當代生物學》（Current Biology）期刊上的研究就是這麼嗨！這份研究的第一作者是來自麥克馬斯特大學（McMaster University）的神經科學家 Daniel Cameron，他本身就是個音樂愛好者，除了會打鼓外，研究的主要方向也離不開音樂，總是在探索音樂和人類間的互動關係。

想要從事如此動感的實驗，一般的研究室可沒辦法進行，研究者們選擇的地點是麥克馬斯特大學裡面的「LIVELab」，這個地方算是個研究型表演劇院，裡面既能進行各式演出，也能同時進行各種測試和研究。

劇場裡不僅有 3D 動作捕捉系統，還有可以模擬各種音樂環境的超強大 Meyer 音響系統，最重要的是，它還配備了本次研究的主角──能產生極低頻率的喇叭！普遍來說，我們耳朵能聽到的聲音頻率介在 20 Hz~20,000 Hz 之間，更高或更低都聽不見，那麼，問題來了：聽不見的聲音，還會對我們產生影響嗎？

偷偷來點低頻音，大家真的會感受得到嗎？

為了尋找答案，研究者邀請加拿大的電子音樂雙人組合「 Orphx」到 LIVELab 辦了場表演，並招募了一群實驗參與者來參加。想聽這場演出，需要比平常多一點點的準備。

首先，觀眾需要戴上運動感應頭帶，用以偵測舞蹈動作；再來，觀眾在參加前和參加後都需要填寫調查表，好衡量他們對於演出的喜愛程度、相關生理感受，並確認他們沒有聽到那些偷偷塞進去的低頻聲音。

在整整 45 分鐘的演出中，研究人員會悄悄在幕後控制撥放低頻聲音的喇叭 ，這些喇叭會撥放 8~37 Hz 間的聲音，每兩分鐘開關一次，結果發現，當喇叭開著、放出低音的時候，觀眾的運動量竟然增加了近 12%！

為什麼我們聽不到低音卻還是想跳舞？聲音能被「感受」嗎？

不過，為什麼這些超低聲音會讓人們更愛跳舞呢？研究者們現在還不知道確切的生理運作機制，但他們有些推測。研究者認為，低頻聲音雖然無法被聽見，也不會讓大腦中處理聲音的部分變得活躍，但是，卻能被神經系統的其他部分接收到。

Cameron 表示，我們腦中的前庭系統，也就是專門負責平衡感和空間感的感覺系統對於低頻刺激非常敏感。另一方面，觸覺也扮演了很重要的角色，我們身上的機械性受器（mechanoreceptor）同樣對於低頻的刺激很敏感，會隨著震動而移動，這也就是為什麼，當你站在很大聲的音響前方時，會感覺全身彷彿都在跟著震動。

或許，就是這些系統，讓我們能夠用不同的方式來「感受」到音樂、接收我們聽不見的低頻聲音。

如果想要完整了解背後的機制，勢必還要多辦幾場這樣的「科學音樂表演」，但在那之前，如果大家想要讓舞池嗨一些的話，低頻音催下去就對啦！

參考資料

1. Want to fire up the dance floor? Play low-frequency bass
2. Cameron, D. J., Dotov, D., Flaten, E., Bosnyak, D., Hove, M. J., & Trainor, L. J. (2022). Undetectable very-low frequency sound increases dancing at a live concert. Current Biology, 32(21), R1222-R1223.
3. Low-Frequency Bass Encourages Dancing
4. Inaudible, low-frequency bass makes people boogie more on the dancefloor

文／Little Sound

音響像個演員，要演什麼像什麼，演小提琴、演電吉他、演爵士鼓……，樣樣都要演得像。但演員也有蹩腳的，那叫「演技差」，而音響蹩腳的，叫「失真大」。

從留聲機，保存聲音的技術誕生以來，音響的發展簡單來說就是從「失真」走向「傳真」。失真（Distortion）有很多種，諧波失真、振幅失真、頻率響應失真、相位失真……，失真讓你的音樂聽起來「不像真的」；中提琴聽起來像小提琴，江蕙聽起來像蔡依林……，凡此種種症頭都表示您的音響是個蹩腳的演員，演什麼不像什麼。

從失真到 Hi-Fi，從 Hi-Fi 到 Hi-End

從 1888 年由美國發明家伯利那（E.Berliner）展示留聲機以來，到了 1950 至 1960 年代，高傳真（High fidelity 或 Hi-Fi）這個名詞開始被廣泛使用，這名詞意味著噪音與失真很小，能「完美再現原音」。德國標準化學會並在 1973 年制訂了相關標準。換言之，音響工業在經過半世紀發展後，正式進入了低失真、高傳真的新時代。

不過雖然技術能夠達到，商人可不見得都會生產好產品給客人，用人工香料的號稱是天然食材、回收餿水油跟你說是天然豬油的黑心商人在什麼時代都不缺，自從 Hi-Fi 這個名詞出現後，哪個音響廠商會不標示自己的產品 Hi-Fi 呢？於是從 1980 年代起，逐漸出現 Hi-End 這個名詞，用來表示比 Hi-Fi 更好的聲音品質，它意味著一種追求完美，比 Hi-Fi 更講究、更極致、更不惜工本的高階產品，以跟原來的 Hi-Fi 做區隔。發展到今，Hi-End 已成為「最高階音響」的同義詞，辦音響展必稱是 Hi-End 音響展，若只有 Hi-Fi 音響展聽起來就遜了，完全沒吸引力。

避免破壞性壓縮音樂格式

雖然音響的技術發展已經從失真到 Hi-Fi，又從 Hi-Fi 到了 Hi-End，可別以為從此每台音響都 Hi-End 了起來，就像手機也是有智慧機皇到智障黑心機一樣，音響市場上自然是失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存，遺憾的是，失真的占絕大多數，而且絕對不會貼上「失真」兩個字讓客人知道。

雪上加霜的是，隨著數位時代的來臨，破壞性壓縮的 MP3、串流音樂……等等方便流傳的音樂格式，讓原本音響硬體的失真外，又增加了「音樂軟體」的失真。是的，失真不但沒有消失過，甚至比以往更加普遍。MP3「失真壓縮」大約於 1993 年問世，隨著免費音樂播軟體 Winamp 在 1997 年的推出成為了網路音樂的主流格式。MP3 檔案的大小約為 CD 的 1 / 11，能將檔案壓縮到這麼小，靠的是破壞性資料壓縮（Lossy Compression）。用這種「有損壓縮」的方式來儲存訊號，會使播放出來的音樂嚴重失真，在早期的網路頻寬限制下，或許這是「必要的惡」，但在如今的網路頻寬條件下，選擇聆聽無失真壓縮（Lossless Compression）的音樂格式，像是 FLAC 或 APE，會是比較好的選擇。

目前多數音樂下載和串流服務已經改用更好的編碼，高解析音樂（High Resolution Audio ，簡稱 Hi-Res Audio）也逐漸興起，選擇這些高取樣規格的數位音樂，至少能避免音樂軟體的明顯失真。

建立「真實」的參考標準

至於音響硬體的失真要如何判斷，首先要建立「真實」的參考標準。台灣音響圈常說「以現場為師」亦即「以現場聆聽的聲音為基準」，常聽音樂會、參加 Live 音樂節，對真實樂器的聲音有所認識，這樣在判斷音響播放的真實程度，將會有所幫助。

不過要知道，「絕對真實」是不存在的，從現場到錄音到後製到音響播放，註定是不會百分百相同的，在細節上過於計較並無幫助，重點在於「累積自己對真實樂器的聆聽經驗」，以食物為例，各式美食吃多了，自然也會建立心中一把尺，用以判斷美味與否，吃過放山土雞再吃一般肉雞自然知道有所差別，這些經驗累積，意在幫助建立「真實」的參考標準，而非按圖索驥，念念不忘某一隻美味的雞，從而失去享受別隻雞的可能。

以下有幾個重點，可以幫助我們在建立「真實」的參考標準時更有方向。

一、頻率響應範圍

每種樂器、每個人都有音域範圍，也就是頻率響應範圍。

好的音響，應該要盡可能的涵蓋這些樂器的頻率響應範圍，通常來說 60Hz~20kHz 是一個不錯的標準，幾乎能涵蓋大提琴的全部範圍。然而，一般小喇叭，尤其是手機、筆電上面附設的，甚至大多數的電腦喇叭，通常都無法達到 60Hz 的低頻，一般約只能到達 200Hz，想當然爾，那不可能呈現「真實」的音樂。

或許有些人會想問：為何不買到 20Hz 的音響呢？首先，很少有音響能忠實的呈現 20~40Hz 的極低頻，從頻率響應來說，音響最貴的部份就是「優秀」的極低頻，對器材、對空間，都有相當高的需求。總之，對入門者來說，60Hz~20kHz 的小系統，或 40Hz~20kHz 的中、大系統，都會是不錯的參考標準。

二、頻率響應的平坦

真實的音響系統應避免對頻率響應做過多的人工調味，讓高低頻分布平均，而非偏重某一頻率。

對頻率響應進行調整的裝置叫做「等化器」，有硬體也有軟體的等化器，功能都是對某些頻率進行增強或減弱。以上圖為例，對高、低音都進行了相當的增強，這種聲音通常聽起來很刺激，但一樣不可能呈現音樂的「真實」面貌。等化器的正面意義在於「修正」，任何音響器材都不可能擁有完全平直的頻率響應，加上任何空間都有不同的駐波、殘響，適當的修正會有助於讓音響播放更接近真實。但過猶不及，過多的調整（或調味）只會造成偏離。

三、音場的定位與層次

用 Live 演唱會的錄音檢視音響系統是否真實的呈現不同樂器的位置與距離。

無論古典、爵士或流行，一場 Live 演唱會的舞台上，總有不同樂手各自的位置，忠實的音響系統應該要能呈現正確的位置，總不能在後面的鼓手，音響聽起來卻在前面；或是明明跟主唱有段距離，聽起來卻黏在一起，正確的定位跟層次感，也是音響是否「真實」的重要指標。

音響是什麼？

對「真實」的參考標準有基本概念後，走進音響店聆聽各種器材前，我們有必要先了解一下：「音響是什麼？」

從原理來說，音響是一套將「電能轉變為聲能」的機器（所以電源的純淨與充沛很重要），而從組成要素來說，音響有訊源、擴大機、喇叭三部份。訊源，訊號的來源，無論是黑膠、CD、收音機、手機、電腦……，音響總有個發出訊號的東西，這就是訊源。而擴大機負責將訊源傳過來的音樂訊號，放大到足以推動喇叭，喇叭單體推動空氣產生聲波傳遞到耳朵，這就是音響不能缺少的三大部份。

雖然音響分三部份，但有很多整合機種，例如收音機、攜帶式藍芽喇叭，是三部份都整合在一起，床頭音響主機，是把訊源與擴大機整合，電腦多媒體喇叭則把擴大機內建到喇叭音箱，將擴大機跟喇叭整合。這種插電的擴大機內建喇叭，通稱為主動式喇叭，而不插電的則稱為被動式喇叭，被動式喇叭就需要外接擴大機來驅動。

除了整合，當然也有細分，例如將一台 CD Player 分成轉盤跟 DAC（Digital to Analog Converter 數位類比轉換器），將一台綜合擴大機分為前、後級擴大機，或將喇叭分為左、右聲道跟重低音（2.1聲道），但無論整合或細分，萬變不離其宗，訊源的訊號被擴大機放大到推動喇叭的過程，是不會改變的。

如果音響是一條河或一棟大樓

訊源的好壞影響系統極大，以河流來做比喻，上游的水若是髒的，到下游當然也還是髒的，訊源沒給的細節、訊源已經失真的訊號，擴大機也不會憑空再生出細節，或修正失真，你給擴大機垃圾，擴大機也只能把垃圾放大，到了喇叭那邊當然也一樣，可以說訊源決定了整棟音響大樓的「高度」。

擴大機既然是負責將訊源傳過來的訊號，放大到足夠驅動喇叭，基本重點便在於低失真與驅動力，然後當然還要有美好的音色。其中驅動力是一個相對性的條件，亦即要看匹配的喇叭與空間大小，如果喇叭很吃功率，空間也很大，那擴大機自然功率不能小，喇叭若效率夠高，又放在小空間聆聽，那倒是可以挑功率小點的擴大機。只要搭配合宜，擴大機就是一個大樓強健的鋼筋結構。

至於喇叭，雖然是整套音響的最下游，但卻可以說是整套音響最重要的部份，因為所有的「呈現」都在喇叭上，喇叭等級不夠，表現不出上游的美好，喇叭可以說是整套系統的「地基」，沒有夠深的地基，是蓋不了高樓的。在整套系統的搭配上，因為喇叭跟空間的關係最密切，要放桌上自然不能買落地喇叭；要放大空間自然不能買小喇叭，加上音色、頻寬這些東西都最關係到每個人的主觀喜好，所以選音響應該要先挑喇叭，然後再依照喇叭的需求跟特色，挑擴大機與訊源。

實踐自己的聲音美學

玩音響有很多方法，有人喜歡買 Hi-End 名牌，有人喜歡找古董音響，有的人則喜歡 DIY 自己組裝，條條大路通羅馬，路不重要，重要的是羅馬。不管是什麼音響器材，重要的是它發出來的聲音是不是你想要的。 同一張 CD 給十個發燒友的系統播放，自然不會十套音響發出來的聲音都相同，其中的差異是每個人的品味差異，也就是聲音美學的差異。

日本《Stereo Sound》雜誌將發燒友稱為「唱片演奏家」，音響就是我們的樂器，透過音響我們呈現自己對唱片的詮釋，建立個人的美學價值。就像一個劇本，十個導演去導都會有不同的面貌，音響最終的目的不是「重現」而是「詮釋」。相機不也一樣？相機不是重點，重點是相片。有人能用傻瓜相機當攝影大師，用平價音響也有人能漂亮地實踐自己的聲音美學。如果音響越貴聲音就越好，那直接看購買發票就能判斷誰家音響好聽了不是？事情當然不會這麼簡單，人是有創造力的，而這，才是音響有意思的地方，也是人生有趣的地方不是嗎？

音響小撇步

1、想知道什麼是失真的聲音嗎？可以到這個網站做個測試看看喔：http://www.klippel.de/listeningtest/lt/
2、除了訊源、擴大機、喇叭三個組成部分之外，空間跟電源也是影響音響系統聲音優劣至為重要的因素，就像買了超跑要有好路才能發揮，法拉利在鄉間小路也是英雄無用武之地啊。

本文轉載自《音響入門誌》vol.1：揚聲器篇。

報導/張昱傑

你是個對喇叭音質有著強烈要求的愛好者嗎？你覺得現在的喇叭讓你滿意嗎？現在最常見的喇叭，是由交流電引發磁力後，帶動薄膜振動產生聲音，稱為磁電式喇叭，經過長年的發展，磁電式喇叭滿足了市場幾乎所有需求，從音響到耳機，從電腦到手機，都可以見到磁電喇叭的身影……對音質要求的你，你覺得現在的喇叭讓你滿意了嗎？話別說得太早，當你見識到工研院新開發的平面薄型喇叭後，你對喇叭音質的概念，將從此改觀。

喇叭的要求有哪些？聲音可以很大、失真小、頻寬大(100hz到20khz)？你覺得現行的喇叭能滿足以上三者嗎？工研院做到了。

平面薄型喇叭，是工研院繼聲名大噪的「紙喇叭」後，又一個改變喇叭界的大作!與使用靜電原理的紙喇叭不同，這種薄型喇叭使用的是壓電陶瓷的技術，透過會隨著電壓形變的陶瓷材質，產生出振動，發出聲音。採訪當天，實驗室內，傳出動聽而悅耳的樂音，好似有人在現場演奏一般，平面喇叭的設計，讓音質十分逼真，而且一反我們一般對喇叭的概念，以為又大又複雜的構造才能有好聲音，工研院的薄型喇叭的特性反而講求越薄，音質越好越逼真!在現場看到的喇叭，明明薄如紙張，卻硬是比對照用的磁電喇叭，音質好上許多，而且這樣的厚度，還可以有限度的彎曲，實在是令人難以想像這樣一片薄薄的平面薄型喇叭，可以如此驚人的改善音質。薄型喇叭還有一個特點，就是頻寬容易控制，不只擁有一般磁電喇叭無法擁有的超大頻寬，也比起靜電式喇叭在低音表現更出色。

現在研發已經進入第四年，目前發展出數種專利技術，像是又小可彎曲的壓電陶瓷膜、極薄卻有超好音質的平面喇叭、可與藍牙技術結合的薄型喇叭……四年來的發展，使其進入高峰。平面薄型喇叭有幾個特色，除了上述的好音質、頻寬範圍大以外，工研院所研發的平面薄型喇叭，還十分的省電，運用奈米技術，將導電粒子均勻分布在薄型壓電陶瓷裡面，運用其導電與振動的特性，不再造成廢熱產生，將脈動的能源更完整的轉換成振動，表現出更好的音質，為此工研院團隊從陶瓷材質研究一直到發展導電粒子塗料，從材料到製程全面的改善，最後才終於發展出現在的平面薄型喇叭。

工研院打算將這個技術應用，從小型隨身裝置起步，一路從手機、小型音響，再擴大至筆電與電腦的中型規格，最後再到電視與大型音響設備，工研院透過可以陣列組合的設計，便可任意將平面薄型喇叭擴大、提高功率，以滿足從小型到大型設備的需求，希望可以將這種為世人帶來更好音質的平面薄型喇叭推廣出去。

這項計畫已經進入尾聲，這專利的平面薄型喇叭，不只在成本上，和傳統的磁電喇叭不相上下，也在聲音頻寬上比靜電式更勝一籌，雖然目前工研院這項技術在被磁電喇叭霸占的音響市場中，仍在少數的一方，但相信，這樣的好技術，總有被看見的一天!

讓我們一同期待這，擁有超好音質、又輕又薄、又低耗能的平面薄型喇叭問世吧!

技術專頁:0.1公分的廣音域

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還記得之前有低頭族過馬路被車撞到的新聞嗎？在智慧型裝置越來越普及的時代，不論行人或是車輛，都常常因為低頭看手機或是盯著GPS而忽落了路況，引發現實交通上的危險！現在，科學家針對低頭族，研發出wifi喇叭，讓手機主動提醒你身邊該注意的安全！

密蘇里大學（University of Missouri）的Kaustubh Dhondge團隊，發展了利用wifi來連結個人行動裝置的“WiFi Honk”，達到類似汽車喇叭的作用。在研發構想中，使用者可以下載App來連結管理系統，選擇以「行人」或是「車輛」的方式上路後，每隔0.1秒，手機便會自動透過wifi beacon向系統上傳個人位置、移動速度及方向；當系統接受訊息，便會將該區域的所有人車資訊做整合，計算出可能發生碰撞意外的對象，由螢幕顯示或是聲響震動提醒雙方及時注意，避免意外。

目前，此系統會碰到的問題，主要是要如何在混亂的交通狀態中（包含各種形式的交會：同向超車、雙向會車⋯⋯等等），更精準地預測事故點，避免傳送不必要的警告訊息給使用者；另外，也要避免在擁擠的情境下，過多訊息會彼此干擾而使效能降低。一旦改進了這些問題，WiFi Honk將能更正確地針對可能性事故當事人提出提醒。

除了搭載在智慧手機，研究團隊也期望能將這項技術推廣到車輛配備上，若是未來的車輛都可以配備wifi beacon發送能力，系統就可以建立更大的資料庫，提升預測交通事故的精準度與普及率！

「當晚上你騎著腳踏車，你搭載WiFi Honk的手機便成為探照燈，它能在視線範圍外就預測到朝你疾駛而來的危險」參與研究的Sejun Song說。然而，在這些科技實際上路前，為了人身安全，為了不與現實脫節，還是讓我們抬起頭，看看世界吧～

延伸閱讀：

• 瞎咪！邊走邊滑手機比駕駛分心，還容易受傷？
• 為什麼你樂當低頭族：關於「上癮」的新解釋

資料來源：Wifi-Honk! Smartphone App Gets Pedestrians out of the way [IEEE Spectrum, July 14, 2014]

報導/張昱傑

你是個對喇叭音質有著強烈要求的愛好者嗎？你覺得現在的喇叭讓你滿意嗎？現在最常見的喇叭，是由交流電引發磁力後，帶動薄膜振動產生聲音，稱為磁電式喇叭，經過長年的發展，磁電式喇叭滿足了市場幾乎所有需求，從音響到耳機，從電腦到手機，都可以見到磁電喇叭的身影……對音質要求的你，你覺得現在的喇叭讓你滿意了嗎？話別說得太早，當你見識到工研院新開發的平面薄型喇叭後，你對喇叭音質的概念，將從此改觀。

喇叭的要求有哪些？聲音可以很大、失真小、頻寬大(100hz到20khz)？你覺得現行的喇叭能滿足以上三者嗎？工研院做到了。

平面薄型喇叭，是工研院繼聲名大噪的「紙喇叭」後，又一個改變喇叭界的大作!與使用靜電原理的紙喇叭不同，這種薄型喇叭使用的是壓電陶瓷的技術，透過會隨著電壓形變的陶瓷材質，產生出振動，發出聲音。採訪當天，實驗室內，傳出動聽而悅耳的樂音，好似有人在現場演奏一般，平面喇叭的設計，讓音質十分逼真，而且一反我們一般對喇叭的概念，以為又大又複雜的構造才能有好聲音，工研院的薄型喇叭的特性反而講求越薄，音質越好越逼真!在現場看到的喇叭，明明薄如紙張，卻硬是比對照用的磁電喇叭，音質好上許多，而且這樣的厚度，還可以有限度的彎曲，實在是令人難以想像這樣一片薄薄的平面薄型喇叭，可以如此驚人的改善音質。薄型喇叭還有一個特點，就是頻寬容易控制，不只擁有一般磁電喇叭無法擁有的超大頻寬，也比起靜電式喇叭在低音表現更出色。

現在研發已經進入第四年，目前發展出數種專利技術，像是又小可彎曲的壓電陶瓷膜、極薄卻有超好音質的平面喇叭、可與藍牙技術結合的薄型喇叭……四年來的發展，使其進入高峰。平面薄型喇叭有幾個特色，除了上述的好音質、頻寬範圍大以外，工研院所研發的平面薄型喇叭，還十分的省電，運用奈米技術，將導電粒子均勻分布在薄型壓電陶瓷裡面，運用其導電與振動的特性，不再造成廢熱產生，將脈動的能源更完整的轉換成振動，表現出更好的音質，為此工研院團隊從陶瓷材質研究一直到發展導電粒子塗料，從材料到製程全面的改善，最後才終於發展出現在的平面薄型喇叭。

工研院打算將這個技術應用，從小型隨身裝置起步，一路從手機、小型音響，再擴大至筆電與電腦的中型規格，最後再到電視與大型音響設備，工研院透過可以陣列組合的設計，便可任意將平面薄型喇叭擴大、提高功率，以滿足從小型到大型設備的需求，希望可以將這種為世人帶來更好音質的平面薄型喇叭推廣出去。

這項計畫已經進入尾聲，這專利的平面薄型喇叭，不只在成本上，和傳統的磁電喇叭不相上下，也在聲音頻寬上比靜電式更勝一籌，雖然目前工研院這項技術在被磁電喇叭霸占的音響市場中，仍在少數的一方，但相信，這樣的好技術，總有被看見的一天!

讓我們一同期待這，擁有超好音質、又輕又薄、又低耗能的平面薄型喇叭問世吧!

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