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GIYA Series
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技術

Vivid Audio 最明顯的特色,就是音箱並不是典型的方盒子設計,這是有原因的,而不僅僅只是為了美觀所做的決定。

聲學介紹

回溯到1930年代一系列的古典實驗,Harry Olsen博士將全音域單體,放置於大小相近、形狀不同的木箱中,他清楚的展示,當音箱外型為大球體時,能有最流暢的響應,且表示最糟形狀的其中一種為方形角柱。

雖然有這個代表性的實驗,但是現今為了節省成本,大部分的揚聲器仍使用板材切割,外型仍是典型的方形設計。

Vivid Audio,我們做了這個決定,從一開始,我們的絕對不向這樣的價值觀妥協,我們積極的尋找製作材料與方式,能讓我們擁有充分自由設計揚聲器的空間,也能讓揚聲器擁有最佳的表現。因此,我們的音箱在高音單體與中音單體周圍的曲線非常的流暢。

另一個方形設計的缺點,就是音箱箱壁本身的性能,任何片狀的材料在某些特定的頻率會產生共鳴,所以此材料不能影響單體的運作範圍,很明確地,這個材料應該要又穩固又輕量,但透過不同的使用方式,可以增加其優勢。其中一個將頻率提高的方法,就是將面板彎曲,另一個方式則是以相同的間距支撐面板。有些方形木箱的設計,就是使用交叉穿孔板矩陣,相互交叉,在小範圍的效果非常好,但是在頂端和底部,這樣的矩陣就沒有那麼好的效果。

Vivid的音箱為雙曲線設計,上方和下方為錐形設計,這些區域比較小,擁有較緊的曲率,所以不需要由上到下的支撐,側邊的支撐裝置能有很棒的優勢,因此每個單體和通道的縫隙也都使用了支撐裝置。透過使用鑄型或真空複合材料,不僅能夠給我們設計外型的自由,也能讓我們使用各式各樣不同的噴漆上色。

 
Vivid Audio Dome Carbon Fibre Ring  

碳纖維外圍加強圈

20年前,由技術總監Laurence Dickie所研發,在第一中斷模態上使用碳纖維外圍加強圈,以增加頻率;在那之後就成為所有Vivid Audio球頂形揚聲器激勵器的核心,後來經過改良與最佳化,並申請專利。與一般的金屬凸盆震模相比,使用這樣的技術,能讓性能提升兩倍。


Vivid Audio Acoustically Designed Cabinets  

根據聲學設計的音箱

與一般方形音箱不同的是,Vivid Audio使用了獨特的圓滑外型,為了要讓您更加瞭解為何使用圓滑外型能帶來更棒的表現,我們從兩種情況來觀察聲音是如何表現的。首先,我們先看一下圓滑的音箱外型,如何讓高頻表現更佳。

根據聲學設計的音箱─中頻與高頻

Vivid Audio Acoustically Designed Cabinets聲音能量藉由壓力波傳送至空氣中,但這些波如何被外界環境互相影響,並不直觀,最難捉住的概念,就是揚聲器傳出的聲波,如何被尖銳的音箱邊緣所反射。對於聲音在堅硬表面如何反彈,我們相當熟悉,那就是你對平滑的牆壁大喊時所產生的回聲。想像在單體的兩邊放著兩個平板,聲音從牆壁上彈開時,就像池中的波紋一樣跳躍。

Minimizing reflection當音箱邊緣沒有堅硬的表面影響,只有空曠的空間的時候,甚麼事情會發生呢?當聲音從音箱內傳到外面時,其中一邊,沿著有時被稱為半空間的平坦音箱前體滑行,這個聲波碰觸到音箱邊緣,產生了半球型的聲波;最後,我們發現音箱從原本一邊有界限到完全空曠的改變,就跟聲音在堅硬表面跳動時,邊緣產生許多負迴聲一樣,令人震驚。

從尖銳的中斷所產生的再輻射,也就是衍射,有時也是軍用飛機的設計師所相當關注的地方,他們的設計的目的就是盡量減少雷達反射,這樣才能夠避免偵查,舉例來說,B1轟炸機的雷達信號,只有其前身B-52的百分之一。

要達成這樣的優勢,就是讓表面盡量保持平滑,所以,再輻射是如何影響揚聲器的表現呢?有些聲音很直接的傳送到聽者的耳朵裡、有些聲音從角落彈回,然後再回到聽者的耳朵內,接著聽者的耳朵,就會將這個聲音與單體直接傳來的聲音混合在一起。取決於波長還有聽者所在的位置,聲波有的時候會增加,有時會消失。這樣的「互相影響」,在Olsen中顯現了響應的不規則情況,。

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Cabinet with sharp edges擁有銳利邊緣的音箱

Curved cabinet without edges彎曲的音箱,沒有邊緣

以彎曲箱體來說,因為其沒有任何鋒利的邊緣,所以沒有任何影響,聰明的交叉設計,再加上其他技術,能直接減少揚聲器前端產生的干擾。但當你將揚聲器放在有反射牆的一般房間內,你會先聽到主要的聲音,然後緊接著不規則的離軸輸出,因此,主觀結果來說,尖銳的角落仍產生了聲染色。

用單一的流線取代平坦的隔板和尖銳的邊緣,那就表示,再也沒有任何一個點,可以讓聲音空間從半空間轉變為全空間;也就是說,其只出現平滑的離軸響應,不會出現任何干擾。另外,很多揚聲器系統常有的缺點,就是頻散在不同單體之間會跳動。當典型錐形中音單體的頻率,接近跨越單體的這個點(2-3kHz)時,聲音會集中於緊密的注射束中,但立在小隔板上或自由空間內的小單體,其範圍的下端,會產生很大的頻散。在軸上聽的時候,響應曲線穿過交越,離軸就會產生過多的高頻。這些多餘的高頻會從房間牆壁反射,然後進到聽者的耳內,產生了過亮平衡的主觀效果。 

根據聲學所設計的音箱─低頻

Tweeter on top頻譜低音的底端,我們所在意的,不再是如同自然波紋的聲音,而是空氣的流動。Vivid Audio揚聲器使用通風式的音箱,也就是使用連結音箱內部與外部的優化管,降低低頻失真的情況。因此從低音單體後面輸出的聲音,能讓通道中的空氣進出特定頻段的低頻。對某些低頻來說,揚聲器系統的主要輸出必須通過這個通道,其中的優點包含降低聲波紙屏與減少失真,但僅限通道內的空氣順暢流通的時候。

一般來說,開放式音箱系統,只使用簡單的長管,但並不在乎其種類,當空氣在管子裡流通的時候,會聽到一個特殊的「軋軋聲」,激勵電平增加的時候,這個聲音就變得更加明顯。造成這種失真的原因是端流,當需要的氣流轉變成無用的漩渦,就成為端流,端流通常是因為瞬間改變流動的流體方向而造成的,當你在水中揮動你的手或者是看一下船後方時,你很容易看到它;當你咬緊牙齒發出嘶嘶聲,或是聽到戰鬥機引擎的吼聲時,你會聽到它。每一種情況下,能量消散成餘熱時,原本順暢流動的能量,會變成快速旋轉的渦流。

稍微看一下任何流體運動有問題的設計,就可以發現一個簡單的解決方法─就是讓它流動。像是魚或飛機,是看不到任何鋒利表面的,所以同樣的方式也可使用在揚聲器系統上。

Vivid Audio揚聲器使用低音通道,且在內部與外部端的喇叭張開部分,使用輕柔材質,因此能夠傳出比任何一般電子管更棒的低音表現。


Vivid Audio Catenary Dome Profile  

鏈狀半球形外觀

在Vivid Audio,我們信任活塞式單體在每個頻譜的使用效能,因為根據我們的經驗與實驗,無論其擁有多好的控制能力,仍可以聽到盆分裂(cone breakup)所產生的聲染色。

有的時候,我們會覺得聲染色可以產生不錯的效果,但是這樣的效果,應該要在錄製音樂時使用,而不是在播放音樂的時候產生。為此,所有Vivid 的振膜都使用電腦輔助有限元分析,以產生最佳的第一截止頻率。以中低音C125紙盆振膜來說,經過這個過程後,最後產生了特殊形狀的中央球型振膜,不僅僅能夠防止灰塵,也是不可或缺的結構元素。 

Vivid Audio Catenary Dome Profile以D50中音單體與D26高音單體的球形振膜來說,中間經過了兩階段的改善,才能夠做成目前標準的金屬振膜。在一般的球型鋁製振膜的周圍,使用高係數碳纖維圈,是設計師Laurence Dickie在二十年前靈機一動的想法,其產生的效果,為運用明顯的因素將第一截止頻率往上推。少部分的製造商不斷運用這樣簡單的小技巧,但是Vivid Audio將這個過程往下一步推進;重新改善的外觀,能把這個技巧的優勢發揮到極致,我們使用旋轉鏈,並以自然懸掛在兩邊的形式,最後產生的第一截止頻率,比先前高了八度,而且還是使用簡單的球形鋁製外殼所達成的。

所有的振膜皆使用電鍍鋁合金,與鈦和鎂相較下,為穩定度與密度的最佳結合,而且我們認為與其他外國的元件相比,這是最理想的價格,也能產生最佳的表現。


Vivid Audio Highly Aligned Chassis  

一致性機板

Vivid Audio機板以鋁壓模鑄件製成,結構獨特,裡面12個支柱的高寬比特別低,且排列得相當整齊,能使障礙減到最少。

基本上,喇叭的機板跟磁鐵、彈性支撐、音圈與紙盆裝置應該處於相對位置。理想的情況下,紙盆後方,應該不能夠有任何東西,因為可能會造成共鳴、共振,或是振膜後方產生的聲音會有擾動,這會影響到聲音的自由移動與從前方產生的聲音 。

許多早期的機板採用上方穿孔的壓製金屬盤,因此,有相當嚴重的共鳴與反射的問題,諷刺的是,早期的磁鐵系統普遍使用磁場音圈或者是Alnico,通常所佔的區域較小,但是因為簡單機板的誕生,這樣的潛在優勢通常會完全喪失。設計較佳的喇叭採用壓鑄鋁製機板,但通常更廣泛的使用支柱,因為這能夠簡化模具的設計。從後方障礙物的觀點來看,陶製磁鐵的誕生,絕對是倒退的一步,因為磁鐵通常與紙盆都會有相似的區域。

Vivid Audio機板以鋁壓模鑄件製成,結構獨特,裡面12個支柱的高寬比特別低,且排列得相當整齊,能使障礙減到最少。事實上,C125 3mm寬的支柱,僅有紙盆10%的範圍,於音頻上沒有存在感,小型的地球徑向磁鐵組件,非常適合放在此機板中,因為其所占面積相當小。Vivid Audio Highly Aligned Chassis

機板的另一個功能,就是作為馬達裝置的散熱板,當馬達裝置冷卻時,驅動電平會增加,功率壓縮更小。

採用大量的機板支柱,且這些支柱在比隔壁它們連接磁鐵的點還要深,機板就成了高效率翅片式散熱器,使全部的散熱區域增加了三倍之多。


Vivid Audio Highly Vented Former  

高通風模板

多孔模板廣為大眾所知,但當空氣通過這些小孔時,會產生清晰可見的噪音,若增加這些孔的數量,直到它們佔據超過一半面積時,共振自然就消失了。

會令人聯想到圓柱中的活塞,在移動的標準音圈單體中,磁鐵的中央柱會壓縮防塵罩後面音圈中的空氣,並讓空氣變少。音圈與柱子中間的狹窄間隙,有一個空氣可以流出的地方,但是因為有很大的空氣阻力,所以降低了錐體的移動性,特別是在低音的部分,位移相當明顯。

要解決這個問題最普遍且最簡單的方法,就是在柱子的中央留一個大洞,這樣,空氣就能夠輕鬆地傳送到外界,不過,這樣空氣的量會增大,並且需要結合通風口。就像打開的瓶子或是反射式揚聲器系統,通風口中的空氣,與裡面的空氣會互相作用,因此形成了Helmholtz共振器,共振時管內的空氣在移動時會達到最高點,而減少錐體的移動。

通常來說,共鳴的頻率約於300到400 Hz,在C125低音/中音單體的頻寬內,在限制範圍內調整通風口的大小,可能不會影響到磁鐵,但是無法增加性能。

Vivid Audio Highly Vented Former

在音圈模板周圍加上一列小孔,可以有效地將共鳴往上推,並將銳利度或是'Q'要素降低。

多孔模板廣為大眾所知,但當空氣通過這些小孔時,會產生清晰可見的噪音,若增加這些孔的數量,直到它們佔據超過一半面積時,共振自然就消失了,Q也降低到某個程度,要真正的去測量共振的程度,就會變得很難了。此外,空氣所產生的噪音會消失,是因為速度降低了,所以解析度接近完美。


Vivid Audio Filter Networks  

Vivid Audio 濾波網絡

為了將一組單體緊密的結合在一起,它們的聲學反應需準確地運用特定的濾波器形狀,我們選擇了四階Linkwitz-Riley濾波器,因為他們經過每個分頻點時,能擁有完美相位與集中效果,同時也能產生對稱的頻散模式。

喇叭中所有的分音器,皆由我們自行製作,以達到最高的表現。

為了將一組單體緊密的結合在一起,它們的聲學反應需準確地運用特定的濾波器形狀,我們選擇了四階Linkwitz-Riley濾波器,因為他們經過每個分頻點時,能擁有完美相位與集中效果,同時也能產生對稱的頻散模式。

由於單體在各自的箱體內有相當流暢的響應,因此分音器的設計相對上就比較明確,結合電腦輔助分析,要創造忠於理想功能的完整子系統響應,是有可能的,只是這樣的準確度,被認為只有使用主動系統才可達到。

Vivid Audio Filter Networks右圖的一組曲線,顯示未加工過的單體所產生的響應、與使用濾波器的單體所要達到的目標響應。被動濾波器特為單純的電阻負載所設計,增加此濾波器之後,比原本預定能達到的目標響應更佳,可產生低輸出與峰型的響應。透過使用電腦優化器操作電路,可更顯著的接近目標響應,這個過程,在第二個單體中會再重複一次,才能產生更接近目標的響應,因此,當兩個單體與濾波器一起運作時,就能達到相當完美的響應。

與單體和音箱相同的是,我們的分音器皆為自行製作。現在幾乎所有的東西都是外包製作,因此沒什麼人自行製作,但我們會這麼做的原因,是相當實際的。早期我們研發第一批產品時,所有的分音器,皆使用無氧銅手工纏繞的電感器,且與聚丙烯電容器一同置於膠合板上,接著採用硬接線連接。理所當然,我們認為完成設計之後,就能直接請良好的OEM供應商生產,因為這已經是業界常態了。不過,雖然最後生產出來的東西看似完美,但當我們試聽了第一批樣品的時候,很明顯的,好像還是少了點甚麼東西。

仔細確認所有的零件都相同後,很明顯的,原本我們自行製作的分音器仍表現較佳,因此,從那時開始,我們決定所有的分音器要持續使用一樣的方式製作。


Vivid Audio Tapered Tube Loading  

錐形管裝載技術

早期總是尋求無共鳴無共振的單體,所以很顯然的,當再製精心設計的圓頂形變換器時,為了補充其透明度與移除音箱的聲染色,必須要做些特殊處理。

聲染色的發生,通常可以追溯到共鳴氣泡、主要空腔的本征音與音箱壁室內的結構形式。

事實證明,將單體立於大型圓柱的一側,能夠順暢前向輻射的通道,但因為這些聲音必須某方面的被限制或消散,所以這麼做對單體後端產生的聲音並無益處。在音圈直徑中放入環形磁鐵,再開一個置中的小洞,將凸盆振模後側與外面連結,但外面有嚴重的馮赫姆霍爾茲共鳴,使正向響應產生了嚴重的峰谷問題。所以我們使用外部環替代磁鐵,並在極上開一個直徑最大的洞,使後向輻射不受干擾的產生。但連結到任何形式的音室時,封閉的氣體空間諧和了共鳴模式,即使加入阻尼就能表現更佳,我們仍認為會有更好的方式能解決這個問題。

將單體直接相互連結,而不是使用長管連結,會產生許多共鳴。使用纖維填充比使用短寬的音室更容易消除共鳴,但需要使用較長的管子才能夠達到良好的效果。對於中音單體來說,這可能沒有甚麼影響,但是對於一個在3m長電子管底部的30cm低音單體來說,就完全不同了,所以我們決定使用高於其截止頻率的指數錐形管,它的性能很像長電子管,卻只有三分之一的體積。加入阻尼材料到裡面時,我們發現,只要簡單的在管中加入光纖網,讓錐形管能夠自然的向窄的那頭壓縮,它的表現就能比平行管更佳。

Vivid Audio Tapered Tube Loading technology

這樣的原理在Vivid系統的高頻與中頻單體當中使用,以確保這兩個單體達到最佳表現。


Vivid Audio Reaction Cancelling Compliant Mount  

反應消除裝置

「每個動作都會產生相等或是相對的反應。」這個簡易的牛頓力學定律可以套用到所有的機械系統,從火箭引擎到喇叭的馬達皆適用。因此,電流通過喇叭單體的音圈時,裝置與周圍的磁鐵上會產生一股力量。

這股力量的反彈速度,比例上來說,比輕量線圈與紙盆的反彈速度還小,相對的,發射出的聲頻訊號也較小;也就是說,這股力量到達音箱時,要抵達比紙盆寬的區域才能夠真正開始作用。除了區域寬度的影響,如果音箱產生結構共鳴,那麼聲染色可能會成為真正的問題。

只要用裝置將單體與音箱分開,就能避免上述的問題。為了增加效率,裝置上單體的共振頻率,需要低於截止系統的低頻。但是,將單體從外凸緣架住,且同時使用這樣的裝置,是相當互斥的,因此我們需要用另一種方式解決此問題。

要完全解決這個問題,就是將相同的單體在音箱中面對面放置,並將磁鐵緊密耦合,只要單體都收到相等的驅動力,磁鐵內的力量就可以完全消除,這樣的話,最後音箱就不會接收到任何力量了。

在我們的反應消除全音域系統中,這兩個單體以低於100Hz的相同訊號驅動,這表示只要高於此頻率,不同的力量就會出現,所以這對單體必須要在音箱中解耦,但裝置不需像在20Hz下運作一樣順從。此裝置只要使用一對彈力O型圈,就可以輕易的在每個單體的邊緣運作。我們的G1和Giya G2系統,在音箱單體兩側使用相同的單體,傳送相同的訊號,因此能確保完全消除反應。

Vivid Audio Reaction Cancelling Compliant Mount


Vivid Audio Reaction Cancelling Ports  

反應消除音孔

氣進出敞開式喇叭的音孔是相當不被看好的,其於音箱產生微小的反作用力,就如同火箭上升時,從相反方向排出的廢氣所產生的反作用力相同。

這件事情所造成的結果,就是音箱所放置的方式,包含地板,皆會影響音孔共振的Q值(品質因子)。好的耦合,舉例來說,使用腳釘,或者在橡膠底座上完整去耦,跟將音箱直接放置在地毯上相比,Q值可以變得更高。這樣的情況,只要使用一個簡單的方法,就能刪除所有共振,就是使用兩個相對的音孔,以完全刪除音箱的反應。

Vivid Audio Reaction Cancelling Ports


Vivid Audio Reflex Tapered Tube Loading  

反射錐形管裝載

經過一段時間,現在已被大家認可,纖維填充的指數錐形管幾乎能有完美音箱的性能,其保有單體後方的輻射,且沒有任何一般喇叭音箱會產生的共振問題。

錐形導管能與中音和高音完美結合,從單體振膜的後方到號角開口前面,以相同的直徑直接耦合,但是低頻的部分,使用錐形導管會有一些缺點產生。

當然,這個的方法能以封閉箱體的模式在低頻當中使用,不過,當我們試著將指數錐形管的優點與反射裝載結合時,就會有問題開始產生了。

即使在系統最低頻率的限制下,反射裝載在功率處理與效率的部分仍能有大幅進步,因為音孔將音箱後方與外界連結,所以系統主要仍然依賴音孔與音箱中空氣之間的流通。 

以200公升箱體中的320mm單體為例,如以下的模擬圖所示,可以明顯的看到,音孔的輸出會與單體結合,能夠產生完美的四階響應,但繼續往上面的刻度看,可以很明顯的看到箱體會產生共振。

Vivid Audio Reflex Tapered Tube Loading

在高音的部分,加入纖維填充就能改善情況,但亦減少了音孔輸出的「Q值」,但整個系統還是會有一樣的問題。若我們使用指數錐形管,讓其產生少數的損耗,也就是讓它的開口,與振膜擁有相同直徑大小,並且將它與相同的200公升箱體音孔連結到單體後方,很明顯的,箱體的本征音會完全消失,且音孔的輸出也不會產生共振了,不過,整個系統的響應會失去理想的濾波器形狀,單體的衝程會增加。

Vivid Audio Reflex Tapered Tube Loading

若我們現在增加號角的錐度率,也就是截止頻率,但是保留全部的體積,很明顯的,音孔輸出會改善,且共振也能在掌控之中。最後,我們發現,如果號角的截止頻率設定為音孔調音的四倍,我們可以完全保存音孔的輸出,且原本的音箱共振也能夠消除,這是完美的音箱設計,並且在Giya當中充分運用,其低音的特性與其他互相競爭的揚聲器系統相比,不會有任何嘈雜聲。也因為指數錐形號角的關係,讓Giya的外觀具有豐富的視覺衝擊。


Vivid Audio Super Flux Magnets  

高通量磁鐵

在喇叭中使用徑向磁鐵並不稀鬆平常,因為在原地磁化是相當困難的一件事,且後來的製造的需求多為在鋼鐵配件中使用活性磁鐵,儘管如此,高通量磁鐵仍有各種不同的優點。

Vivid Audio開創了錐形管裝載半球形單體,而它們在中央極當中,需要極大的孔,才能讓聲音自由的傳送到吸收器中,所以不能在音圈中架設圓盤磁鐵,除此之外,讓單體併攏,對於產生平滑的垂直擴散,有相當多好處,因此,音圈外面也不適合使用環形磁鐵。

在後方架設徑向磁鐵,能符合這兩種需求,也有更多優點。

因為磁鐵的磁極不是由前到後極化,而是由內而外極化,這個設計為自行屏蔽,所以能在傳統的CRT監聽器附近使用,不會有產生更多屏蔽的問題。此外,自然的低滲出、場域集中的特性,與標準的扁平環形磁鐵相較,最大間隙通量可以提高更多。在D26高音單體當中我們的專利被充分使用,最高通量可達2.5T,為一般25mm高音單體所產生通量的兩倍,能夠達到96dB/W的功率電平。

Vivid Audio Super Flux Magnets

 

   我們的獎項


 
   回饋

Vivid K1 無庸置疑的是地球上最棒的揚聲器之一。」Jason Kennedy, Hi Fi Choice

「令人驚豔的透明寧靜、超乎以往的緻密音質、令人目不不暇給的速度、豪爽大器的音樂品質。」David Price, Hi FI WORLD

 

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