南非Vivid Audio品牌音箱技术介绍

Vivid Audio品牌音箱技术介绍

位于德尔班树林茂密的郊区,一件令人惊艳的事情正在发生。 南非及英国工程师的热情与动力所创造的,一股潜藏于高级音响的新动力,正将前所未见的科技注入世界一流的扬声器产品当中。
Vivid Audio 产品每个部分都是独一无二的,在其他扬声器产品无法找到,每项元素都精雕细琢:我们用创新及全新的分析方式,让每个元件达到最好的表现。 设计、组合自身品牌的单体,并让所有的音箱能够轻松放在家中,Vivid Audio 在这方面引领群雄、无人可及。

Philip Guttentag带领德尔班的制造工厂,于2000年与前B&W董座Robert Trunz简短会面后,第一次有了创造高级扬声器的构想,Robert还建议他邀请一位老朋友加入他们的团队。
根基于英国布莱顿地区,Laurence Dickie为B&W Matrix 发明者、及旗舰产品NautilusTM 、Turbosound PolyhornTM、DendriticTM 等专业扬声器号角系统的设计者,因此他一举成名。 Dickie带着改进监听扬声器的理想,替这间公司带来创新的概念。

Philip Guttentag带领德尔班的制造工厂,于2000年与前B&W董座Robert Trunz简短会面后,第一次有了创造高级扬声器的构想,Robert还建议他邀请一位老朋友加入他们的团队。
根基于英国布莱顿地区,Laurence Dickie为B&W Matrix 发明者、及旗舰产品NautilusTM 、Turbosound PolyhornTM、DendriticTM 等专业扬声器号角系统的设计者,因此他一举成名。 Dickie带着改进监听扬声器的理想,替这间公司带来创新的概念。

南非Vivid Audio品牌音箱 最明显的特色,就是音箱并不是典型的方盒子设计,这是有原因的,而不仅仅只是为了美观所做的决定。

声学介绍

回溯到1930年代一系列的古典实验,Harry Olsen博士将全音域单体,放置于大小相近、形状不同的木箱中,他清楚的展示,当音箱外型为大球体时,能有最流畅的响应,且表示最糟形状的其中一种为方形角柱。

虽然有这个代表性的实验,但是现今为了节省成本,大部分的扬声器仍使用板材切割,外型仍是典型的方形设计。

在Vivid Audio,我们做了这个决定,从一开始,我们的绝对不向这样的价值观妥协,我们积极的寻找制作材料与方式,能让我们拥有充分自由设计扬声器的空间,也能让扬声器拥有最佳的表现。 因此,我们的音箱在高音单体与中音单体周围的曲线非常的流畅。

另一个方形设计的缺点,就是音箱箱壁本身的性能,任何片状的材料在某些特定的频率会产生共鸣,所以此材料不能影响单体的运作范围,很明确地,这个材料应该要又稳固又轻量,但透过不同的使用情况,可以增加其优势。 其中一个将频率提高的方法,就是将面板弯曲,另一个方式则是以相同的间距支撑面板。 有些方形木箱的设计,就是使用交叉穿孔板矩阵,相互交叉,在小范围的效果非常好,但是在顶端和底部,这样的矩阵就没有那么好的效果。

Vivid的音箱为双曲线设计,上方和下方为锥形设计,这些区域比较小,拥有较紧的曲率,所以不需要由上到下的支撑,侧边的支撑装置能有很棒的优势,因此每个单体和通道的缝隙也都使用了支撑装置。 透过使用铸型或真空复合材料,不仅能够给我们设计外型的自由,也能让我们使用各式各样不同的喷漆上色。

碳纤维外围加强圈

20年前,由技术总监Laurence Dickie所研发,在第一中断模态上使用碳纤维外围加强圈,以增加频率;在那之后就成为所有Vivid Audio球顶形扬声器激励器的核心,后来经过改良与最佳化,并申请专利。 与一般的金属凸盆震模相比,使用这样的技术,能让性能提升两倍。

与一般方形音箱不同的是,Vivid Audio使用了独特的圆滑外型,为了要让您更加了解为何使用圆滑外型能带来更棒的表现,我们从两种情况来观察声音是如何表现的。 首先,我们先看一下圆滑的音箱外型,如何让高频表现更佳。

根据声学设计的音箱─中频与高频

声音能量借由压力波传送至空气中,但这些波如何被外界环境互相影响,并不直观,最难捉住的概念,就是扬声器传出的声波,如何被尖锐的音箱边缘所反射。 对于声音在坚硬表面如何反弹,我们相当熟悉,那就是你对平滑的墙壁大喊时所产生的回声。 想象在单体的两边放着两个平板,声音从墙壁上弹开时,就像池中的波纹一样跳跃。

当音箱边缘没有坚硬的表面影响,只有空旷的空间的时候,甚么事情会发生呢? 当声音从音箱内传到外面时,其中一边,沿着有时被称为半空间的平坦音箱前体滑行,这个声波碰触到音箱边缘,产生了半球型的声波;最后,我们发现音箱从原本一边有界限到完全空旷的改变,就跟声音在坚硬表面跳动时,边缘产生许多负回声一样,令人震惊。

从尖锐的中断所产生的再辐射,也就是衍射,有时也是军用飞机的设计师所相当关注的地方,他们的设计的目的就是尽量减少雷达反射,这样才能够避免侦查,举例来说,B1轰炸机的雷达信号,只有其前身B-52的百分之一。

要达成这样的优势,就是让表面尽量保持平滑,所以,再辐射是如何影响扬声器的表现呢? 有些声音很直接的传送到听者的耳朵里、有些声音从角落弹回,然后再回到听者的耳朵内,接着听者的耳朵,就会将这个声音与单体直接传来的声音混合在一起。 取决于波长还有听者所在的位置,声波有的时候会增加,有时会消失。 这样的互相影响,在Olsen中显现了响应的不规则情况。

以弯曲箱体来说,因为其没有任何锋利的边缘,所以没有任何影响,聪明的交叉设计,再加上其他技术,能直接减少扬声器前端产生的干扰。 但当你将扬声器放在有反射墙的一般房间内,你会先听到主要的声音,然后紧接着不规则的离轴输出,因此,主观结果来说,尖锐的角落仍产生了声染色。

用单一的流线取代平坦的隔板和尖锐的边缘,那就表示,再也没有任何一个点,可以让声音空间从半空间转变为全空间;也就是说,其只出现平滑的离轴响应,不会出现任何干扰。 另外,很多扬声器系统常有的缺点,就是频散在不同单体之间会跳动。 当典型锥形中音单体的频率,接近跨越单体的这个点(2-3kHz)时,声音会集中于紧密的注射束中,但立在小隔板上或自由空间内的小单体,其范围的下端,会产生很大的频散。 在轴上听的时候,响应曲线穿过交越,离轴就会产生过多的高频。 这些多余的高频会从房间墙壁反射,然后进到听者的耳内,产生了过亮平衡的主观效果。

根据声学所设计的音箱——低频

频谱低音的底端,我们所在意的,不再是如同自然波纹的声音,而是空气的流动。 Vivid Audio扬声器使用通风式的音箱,也就是使用链接音箱内部与外部的优化管,降低低频失真的情况。 因此从低音单体后面输出的声音,能让通道中的空气进出特定频段的低频。 对某些低频来说,扬声器系统的主要输出必须通过这个通道,其中的优点包含降低声波纸屏与减少失真,但仅限通道内的空气顺畅流通的时候。

一般来说,开放式音箱系统,只使用简单的长管,但并不在乎其种类,当空气在管子里流通的时候,会听到一个特殊的轧轧声,激励电平增加的时候,这个声音就变得更加明显。 造成这种失真的原因是端流,当需要的气流转变成无用的漩涡,就成为端流,端流通常是因为瞬间改变流动的流体方向而造成的,当你在水中挥动你的手或者是看一下船后方时,你很容易看到它;当你咬紧牙齿发出嘶嘶声,或是听到战斗机引擎的吼声时,你会听到它。 每一种情况下,能量消散成余热时,原本顺畅流动的能量,会变成快速旋转的涡流。

稍微看一下任何流体运动有问题的设计,就可以发现一个简单的解决方法——就是让它流动。 像是鱼或飞机,是看不到任何锋利表面的,所以同样的方式也可使用在扬声器系统上。

Vivid Audio扬声器使用低音通道,且在内部与外部端的喇叭张开部分,使用轻柔材质,因此能够传出比任何一般电子管更棒的低音表现。

链状半球形外观

在Vivid Audio,我们信任活塞式单体在每个频谱的使用效能,因为根据我们的经验与实验,无论其拥有多好的控制能力,仍可以听到盆分裂(cone breakup)所产生的声染色。

有的时候,我们会觉得声染色可以产生不错的效果,但是这样的效果,应该要在录制音乐时使用,而不是在播放音乐的时候产生。 为此,所有Vivid 的振膜都使用电脑辅助有限元分析,以产生最佳的第一截止频率。 以中低音C125纸盆振膜来说,经过这个过程后,最后产生了特殊形状的中央球型振膜,不仅仅能够防止灰尘,也是不可或缺的结构元素。

以D50中音单体与D26高音单体的球形振膜来说,中间经过了两阶段的改善,才能够做成目前标准的金属振膜。 在一般的球型铝制振膜的周围,使用高系数碳纤维圈,是设计师Laurence Dickie在二十年前灵机一动的想法,其产生的效果,为运用明显的因素将第一截止频率往上推。 少部分的制造商不断运用这样简单的小技巧,但是Vivid Audio将这个过程往下一步推进;重新改善的外观,能把这个技巧的优势发挥到极致,我们使用旋转链,并以自然悬挂在两边的形式,最后产生的第一截止频率,比先前高了八度,而且还是使用简单的球形铝制外壳所达成的。

所有的振膜皆使用电镀铝合金,与钛和镁相较下,为稳定度与密度的最佳结合,而且我们认为与其他外国的元件相比,这是最理想的价格,也能产生最佳的表现。


高一致性机板

Vivid Audio机板以铝压模铸件制成,结构独特,里面12个支柱的高宽比特别低,且排列得相当整齐,能使障碍减到最少。

基本上,喇叭的机板跟磁铁、弹性支撑、音圈与纸盆装置应该处于相对位置。 理想的情况下,纸盆后方,应该不能够有任何东西,因为可能会造成共鸣、共振,或是振膜后方产生的声音会有扰动,这会影响到声音的自由移动与从前方产生的声音 。

许多早期的机板采用上方穿孔的压制金属盘,因此,有相当严重的共鸣与反射的问题,讽刺的是,早期的磁铁系统普遍使用磁场音圈或者是Alnico,通常所占的区域较小,但是因为简单机板的诞生,这样的潜在优势通常会完全丧失。 设计较佳的喇叭采用压铸铝制机板,但通常更广泛的使用支柱,因为这能够简化模具的设计。 从后方障碍物的观点来看,陶制磁铁的诞生,绝对是倒退的一步,因为磁铁通常与纸盆都会有相似的区域。

Vivid Audio机板以铝压模铸件制成,结构独特,里面12个支柱的高宽比特别低,且排列得相当整齐,能使障碍减到最少。 事实上,C125 3mm宽的支柱,仅有纸盆10%的范围,于音频上没有存在感,小型的地球径向磁铁组件,非常适合放在此机板中,因为其所占面积相当小。

机板的另一个功能,就是作为电机装置的散热板,当电机装置冷却时,驱动电平会增加,功率压缩更小。 采用大量的机板支柱,且这些支柱在比隔壁它们连接磁铁的点还要深,机板就成了高效率翅片式散热器,使全部的散热区域增加了三倍之多。


高通风模板

多孔模板广为大众所知,但当空气通过这些小孔时,会产生清晰可见的噪音,若增加这些孔的数量,直到它们占据超过一半面积时,共振自然就消失了。

会令人联想到圆柱中的活塞,在移动的标准音圈单体中,磁铁的中央柱会压缩防尘罩后面音圈中的空气,并让空气变少。 音圈与柱子中间的狭窄间隙,有一个空气可以流出的地方,但是因为有很大的空气阻力,所以降低了锥体的移动性,特别是在低音的部分,位移相当明显。

要解决这个问题最普遍且最简单的方法,就是在柱子的中央留一个大洞,这样,空气就能够轻松地传送到外界,不过,这样空气的量会增大,并且需要结合通风口。 就像打开的瓶子或是反射式扬声器系统,通风口中的空气,与里面的空气会互相作用,因此形成了Helmholtz共振器,共振时管内的空气在移动时会达到最高点,而减少锥体的移动。

通常来说,共鸣的频率约于300到400 Hz,在C125低音/中音单体的带宽内,在限制范围内调整通风口的大小,可能不会影响到磁铁,但是无法增加性能。

在音圈模板周围加上一列小孔,可以有效地将共鸣往上推,并将锐利度或是'Q'要素降低。

多孔模板广为大众所知,但当空气通过这些小孔时,会产生清晰可见的噪音,若增加这些孔的数量,直到它们占据超过一半面积时,共振自然就消失了,Q也降低到某个程度,要真正的去测量共振的程度,就会变得很难了。 此外,空气所产生的噪音会消失,是因为速度降低了,所以分辨率接近完美。

Vivid audio滤波网络

Vivid audio滤波网络

为了将一组单体紧密的结合在一起,它们的声学反应需准确地运用特定的滤波器形状,我们选择了四阶Linkwitz-Riley滤波器,因为他们经过每个分频点时,能拥有完美相位与集中效果,同时也能产生对称的频散模式。

喇叭中所有的分音器,皆由我们自行制作,以达到最高的表现

为了将一组单体紧密的结合在一起,它们的声学反应需准确地运用特定的滤波器形状,我们选择了四阶Linkwitz-Riley滤波器,因为他们经过每个分频点时,能拥有完美相位与集中效果,同时也能产生对称的频散模式。

由于单体在各自的箱体内有相当流畅的响应,因此分音器的设计相对上就比较明确,结合电脑辅助分析,要创造忠于理想功能的完整子系统响应,是有可能的,只是这样的准确度,被认为只有使用主动系统才可达到。

图中的一组曲线,显示未加工过的单体所产生的响应、与使用滤波器的单体所要达到的目标响应。 被动滤波器特为单纯的电阻负载所设计,增加此滤波器之后,比原本预定能达到的目标响应更佳,可产生低输出与峰型的响应。 透过使用电脑优化器操作电路,可更显着的接近目标响应,这个过程,在第二个单体中会再重复一次,才能产生更接近目标的响应,因此,当两个单体与滤波器一起运作时,就能达到相当完美的响应。

与单体和音箱相同的是,我们的分音器皆为自行制作。 现在几乎所有的东西都是外包制作,因此没什么人自行制作,但我们会这么做的原因,是相当实际的。 早期我们研发第一批产品时,所有的分音器,皆使用无氧铜手工缠绕的电感器,且与聚丙烯电容器一同置于胶合板上,接着采用硬接线连接。 理所当然,我们认为完成设计之后,就能直接请良好的OEM供应商生产,因为这已经是业界常态了。 不过,虽然最后生产出来的东西看似完美,但当我们试听了第一批样品的时候,很明显的,好像还是少了点甚么东西。

仔细确认所有的零件都相同后,很明显的,原本我们自行制作的分音器仍表现较佳,因此,从那时开始,我们决定所有的分音器要持续使用一样的方式制作。

Vivid audio锥形管装载技术

Vivid audio锥形管装载技术
早期总是寻求无共鸣无共振的单体,所以很显然的,当再制精心设计的圆顶形变换器时,为了补充其透明度与移除音箱的声染色,必须要做些特殊处理。

声染色的发生,通常可以追溯到共鸣气泡、主要空腔的本征音与音箱壁室内的结构形式。

事实证明,将单体立于大型圆柱的一侧,能够顺畅前向辐射的通道,但因为这些声音必须某方面的被限制或消散,所以这么做对单体后端产生的声音并无益处。 在音圈直径中放入环形磁铁,再开一个置中的小洞,将凸盆振模后侧与外面连结,但外面有严重的冯赫姆霍尔兹共鸣,使正向响应产生了严重的峰谷问题。 所以我们使用外部环替代磁铁,并在极上开一个直径最大的洞,使后向辐射不受干扰的产生。 但链接到任何形式的音室时,封闭的气体空间谐和了共鸣模式,即使加入阻尼就能表现更佳,我们仍认为会有更好的方式能解决这个问题。

将单体直接相互连结,而不是使用长管连结,会产生许多共鸣。 使用纤维填充比使用短宽的音室更容易消除共鸣,但需要使用较长的管子才能够达到良好的效果。 对于中音单体来说,这可能没有什么影响,但是对于一个在3m长电子管底部的30cm低音单体来说,就完全不同了,所以我们决定使用高于其截止频率的指数锥形管,它的性能很像长电子管,却只有三分之一的体积。 加入阻尼材料到里面时,我们发现,只要简单的在管中加入光纤网,让锥形管能够自然的向窄的那头压缩,它的表现就能比平行管更佳。

这样的原理在Vivid系统的高频与中频单体当中使用,以确保这两个单体达到最佳表现。


反应消除装置
「每个动作都会产生相等或是相对的反应。」 这个简易的牛顿力学定律可以套用到所有的机械系统,从火箭引擎到喇叭的马达皆适用。 因此,电流通过喇叭单体的音圈时,装置与周围的磁铁上会产生一股力量。

这股力量的反弹速度,比例上来说,比轻量线圈与纸盆的反弹速度还小,相对的,发射出的声频讯号也较小;也就是说,这股力量到达音箱时,要抵达比纸盆宽的区域才能够真正开始作用。 除了区域宽度的影响,如果音箱产生结构共鸣,那么声染色可能会成为真正的问题。

只要用装置将单体与音箱分开,就能避免上述的问题。 为了增加效率,设备上单体的共振频率,需要低于截止系统的低频。 但是,将单体从外凸缘架住,且同时使用这样的装置,是相当互斥的,因此我们需要用另一种方式解决此问题。

要完全解决这个问题,就是将相同的单体在音箱中面对面放置,并将磁铁紧密耦合,只要单体都收到相等的驱动力,磁铁内的力量就可以完全消除,这样的话,最后音箱就不会接收到任何力量了。

在我们的反应消除全音域系统中,这两个单体以低于100Hz的相同信号驱动,这表示只要高于此频率,不同的力量就会出现,所以这对单体必须要在音箱中解耦,但装置不需像在20Hz下运作一样顺从。 此装置只要使用一对弹力O型圈,就可以轻易的在每个单体的边缘运作。 我们的G1和Giya G2系统,在音箱单体两侧使用相同的单体,传送相同的信号,因此能确保完全消除反应。

反应消除音孔
空气进出敞开式喇叭的音孔是相当不被看好的,其于音箱产生微小的反作用力,就如同火箭上升时,从相反方向排出的废气所产生的反作用力相同。

这件事情所造成的结果,就是音箱所放置的方式,包含地板,皆会影响音孔共振的Q值(质量因子)。 好的耦合,举例来说,使用脚钉,或者在橡胶底座上完整去耦,跟将音箱直接放置在地毯上相比,Q值可以变得更高。 这样的情况,只要使用一个简单的方法,就能删除所有共振,就是使用两个相对的音孔,以完全删除音箱的反应。

反射锥形管装载
经过一段时间,现在已被大家认可,纤维填充的指数锥形管几乎能有完美音箱的性能,其保有单体后方的辐射,且没有任何一般喇叭音箱会产生的共振问题。

锥形导管能与中音和高音完美结合,从单体振膜的后方到号角开口前面,以相同的直径直接耦合,但是低频的部分,使用锥形导管会有一些缺点产生。

当然,这个的方法能以封闭箱体的模式在低频当中使用,不过,当我们试着将指数锥形管的优点与反射装载结合时,就会有问题开始产生了。

即使在系统最低频率的限制下,反射装载在功率处理与效率的部分仍能有大幅进步,因为音孔将音箱后方与外界连结,所以系统主要仍然依赖音孔与音箱中空气之间的流通。

以200公升箱体中的320mm单体为例,如以下的模拟图所示,可以明显的看到,音孔的输出会与单体结合,能够产生完美的四阶响应,但继续往上面的刻度看,可以很明显的看到箱体会产生共振。

在高音的部分,加入纤维填充就能改善情况,但亦减少了音孔输出的「Q值」,但整个系统还是会有一样的问题。 若我们使用指数锥形管,让其产生少数的损耗,也就是让它的开口,与振膜拥有相同直径大小,并且将它与相同的200公升箱体音孔链接到单体后方,很明显的,箱体的本征音会完全消失,且音孔的输出也不会产生共振了,不过,整个系统的响应会失去理想的滤波器形状,单体的冲程会增加。

若我们现在增加号角的锥度率,也就是截止频率,但是保留全部的体积,很明显的,音孔输出会改善,且共振也能在掌控之中。 最后,我们发现,如果号角的截止频率设定为音孔调音的四倍,我们可以完全保存音孔的输出,且原本的音箱共振也能够消除,这是完美的音箱设计,并且在Giya当中充分运用,其低音的特性与其他互相竞争的扬声器系统相比,不会有任何嘈杂声。 也因为指数锥形号角的关系,让Giya的外观具有丰富的视觉冲击。

高通量磁铁

在喇叭中使用径向磁铁并不稀松平常,因为在原地磁化是相当困难的一件事,且后来的制造的需求多为在钢铁配件中使用活性磁铁,尽管如此,高通量磁铁仍有各种不同的优点。

Vivid Audio开创了锥形管装载半球形单体,而它们在中央极当中,需要极大的孔,才能让声音自由的传送到吸收器中,所以不能在音圈中架设圆盘磁铁,除此之外,让单体并拢,对于产生平滑的垂直扩散,有相当多好处,因此,音圈外面也不适合使用环形磁铁。

在后方架设径向磁铁,能符合这两种需求,也有更多优点。

因为磁铁的磁极不是由前到后极化,而是由内而外极化,这个设计为自行屏蔽,所以能在传统的CRT监听器附近使用,不会有产生更多屏蔽的问题。 此外,自然的低渗出、场域集中的特性,与标准的扁平环形磁铁相较,最大间隙通量可以提高更多。 在D26高音单体当中我们的专利被充分使用,最高通量可达2.5T,为一般25mm高音单体所产生通量的两倍,能够达到96dB/W的功率电平。

以上影音图文、参数及报价等信息仅供参考!
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