本文轉載於：中國立體聲論壇-《寫不臉紅的文章，做不臉紅的產品》特輯，邀請了前所未有十四位生產者撰稿人。今天帶來分享的是Laurence Dickie，&W Nautilus和Vivid Audio Giya的設計師。
自成立14年以來，VividAudio被公認為世界上最出色的揚聲器製造商之一。據說，我們對工業設計的高度關注被認為是對工程設計的背道而馳，但這完全不是事實！Vivid Audio是一家以音頻工程技術為主導的公司，我們的產品一貫以遵循物理定律為首要原則，其次再考慮基本美學接受的範圍
我們於2008年推出了首款Giya系列揚聲器G1。八年後，在發佈了一系列較小的下級衍生產品之後，我們更新了新旗艦G1S。這是我們多年來研究積累工作的總和，請注意，G1S並非G1的小改款，很多設計亮點在G1S是首次運用
如果說所有Vivid Audio揚聲器的設計都有一個核心理念，那肯定是要消除共振與反射帶來的問題。當然，這可以通過完全消除產生共振與反射的根源而實現，不過在實際情況下，我們通過將影響上移直到脫離可聽頻段來實現。人的耳朵對這兩種影響特別敏感，因為我們已經進化為習慣依靠聲音來揭示關於眼睛看不見的信息：共振會提供有關物質本身的線索，而反射則告訴有關空間環境的信息。
Vivid Audio的故事始於我還在B＆W工作的時代，當時John Bowers（Bowers & Wilkins的兩位創始人之一）要求我研究如何製造出具有靜電特性的動圈式揚聲器。他在70年代初期成功研發了帶有ESL靜電中高音單元的Model 70揚聲器，隨後在1979年研發生產了Model 801動圈揚聲器，但John始終覺得，儘管ESL有缺陷，但聲音仍然更好
我的工作將面臨三個難題：首先是振膜，該振膜要起到完美活塞的作用，工作上限遠超於其負責的頻段上限。這與用於中音單元的傳統錐盆振膜相反，傳統振膜在其工作範圍內本身處於分割震動模式，無法完成完美活塞運動；其次是在驅動單元的後部裝上一個不會產生共振的外殼，經過試驗，指數衰減錐形管具有最佳的無共振性能；最後，如何使用沒有銳利邊緣的外殼以防止衍射源和干擾源。
B&W Nautilus鸚鵡螺揚聲器是這項工作的高潮，它於1991年首次作為原型機展示並於1993年正式推出市場，反響良好。鸚鵡螺一推出即被公認為是一種外型古怪卻極富標誌性的產品，最重要的是，它代表了低染色動圈揚聲器設計的新里程碑。
十五年後，Vivid Audio推出了G1 Giya揚聲器。即使是最隨意的觀眾，也不會不注意到它與鸚鵡螺之間的聯繫。在頂部向後彎曲的，是最獨特的錐形管設計，與前作一樣，這種外觀特徵掩蓋了至關重要的一項性能工具。
從聲學上來說，直接在驅動單元背後添加一個錐形管相當於添加一個密封的外殼。在VividAudio，我們從一開始就決定，在權衡低音延伸、單元偏移、外殼尺寸和音箱靈敏度等問題時，錐形管外殼是最佳選擇。問題是如何將低音反射負載優勢與指數漸縮吸收相結合，如果僅在鸚鵡螺上增加一個通風孔，結果將令人失望，因為錐形管的設計目的是去除低至20Hz的能量，而只開反射口除了作為氣流洩漏之外沒有任何幫助，我們希望其能消除從錐盆單元后部產生的反相位聲音，並能夠再減少一些單元正面的發聲。通過計算器建模，2006年我們發現可以使用具有截止頻率的指數管，從而吸收不良的外殼共振之餘還能對端口共振沒有影響，我們終於找到了兩全其美的方法。
錐形管增強的低音反射並不是G1或其他Giya系列中唯一發表的創新技術。自2004年推出B1揚聲器以來，我們一直在生產具有多種創新技術的揚聲器：加強型碳纖維球頂網罩、高磁通量徑向磁體、中高音單元指數錐形管、低音單元全新的鋁錐盆單元（經過具有超過880Hz交叉頻率的活塞性能FEA優化），鏤空的高開放型單元盆架以及密集打孔式音圈骨架，還有所有喇叭單元均不直接安裝在箱體上，低音單元成對安裝在箱體的左右，以消除運動時的反作用力等等。
好了，還是讓我們從中高音單元使用的增強型碳纖維球頂網罩開始，來詳細談談這些技術吧
增強型碳纖維球頂網罩
請注意，我們尋求的，是儘量推高球頂振膜遇到結構性共振的第一頻率點。當達到這個頻率時，振膜中心位置會出現上下襬幅，而外部邊緣會跟隨著出現前後移動。如果在球頂的邊緣添加一個碳纖維環則有助於支撐並抵抗徑向變形並推高其共振頻率。這是首次在Nautilus中完成的結果，第一共振頻率從11kHz提高到了15kHz。
其他揚聲器廠商為了簡化製造，大都使用球形頂蓋，但是通過加持FEA技術後，我們發現與碳纖維加強環一起使用的最佳形態，是擁有兩端支撐鏈的十字結構。這種碳纖維環+十字結構的組合將分頻頻率推高到21.5kHz，比普通的半球頂高音幾乎高了八度，對世界揚聲器領域而言是一項重大改進。
高磁通量徑向磁體
使用半球頂高音振膜的揚聲器，一般在單元背後設置常規圓型磁體或選擇在音圈外圍設置扁平狀排成環型的磁體。我們沒有這樣使用圓型磁體的理由，是因為單元背後的空氣量太小會導致基本共振點過高；如果在使用排成環狀的磁體也會有一個問題，外圈直徑會很大，這意味著如果你在高音單元旁邊設置一箇中音單元，因為磁力影響它們互相排斥，但理想情況下我們希望兩者的距離小於一個波長，以防止在聲波交叉處出現垂直波瓣。
解決既具有小直徑又有大中心孔問題的方案，是使用徑向極化磁性柱體材料，組成圓環，圓環外面是一個磁極，裡面是另一個磁極。不使用圓型磁體將磁通量引導到間隙，而是使用同心套管設計，這樣做的另一個好處是減少雜散磁通量，更好地集中在我們需要的間隙中。
指數錐形管的背部負載
隨著揚聲器單元振膜的來回運動，振膜前後兩側都會產生聲音，但如果允許兩者交匯，兩種聲音就會互相抵消。因此我們必須將聲音從揚聲器單元背部進行封閉。在不增加聲學共振的情況下如何保留背部負載一直是一個大問題，儘管總是可以通過增加纖維棉填充量來增加外殼阻尼，但這樣做也會為振膜的運動增加阻尼，從而降低整個揚聲器的效率。試驗已經發現，裝有密度不斷增加的纖維吸音棉的指數錐形管可提供理想的負載條件，使背部聲音自由消散，而不會產生共振或反射。
圓滑的表面處理
將單個喇叭單元安裝在圓柱體的側面會具有出色的無衍射性能，不過在多單元的多路系統中，這種外形需要進行調整，使得箱體在高音單元位置比較窄，越往下越寬，低音單元位置是最寬的，而且始終保持邊緣要儘可能的圓滑。
箱體與單元分離設計
正如Isaac Newton牛頓在其第三定律中首次總結的那樣：對於任何作用力,都會有一個大小相等、方向相反的反作用力。這意味著當音圈由於電流與磁場相互作用而受力時，磁體也受到相同的作用力，向著相反的方向施力產生振動。不過這種振動很小且聽不見，但如果磁體與箱體接觸，則會激發大面積結構共振，共振就會更加明顯。
簡單的解決方案是把喇叭單元架著安裝在柔軟的硅膠O形圈上，以消除振動。
反作用力相互抵消
雖然硅膠隔離工程在中高頻驅動單元中效果很好，但對於低音驅動單元卻不太實用，因為橡膠太軟而不能有效地支撐起單元重量。我們通過將低音單元成對地安裝在箱體的相對側，這樣一來，振膜運動時向左右兩個方向同時運動，可以完全消除反作用力。
反作用力抵消倒相孔
當空氣從倒相孔湧入和噴出時，外殼箱體會受到反作用力，作用方式與火箭會沿著發動機氣流相反的方向移動一樣。同樣地，完美的解決方案是在箱體相對側使用兩個開口來消除反作用力。
密集打孔式音圈骨架
大多數低音單元的中心極上都有一個孔，以減輕防塵帽後部的壓力，壓力可能會限制極低頻段時低音盆的運動。不幸的是，這個開孔會以幾百赫茲的頻率與中高音單元背後空腔中的空氣產生共振。儘管開孔位於單元后方，但仍會影響低音盆的完美運作，影響來自前方發出的聲音。
通過對音圈骨架進行強力打孔，可以使共振頻率向上移動而不會影響人耳聽感頻段。
當我們設計第一個Giya系列G1模型時，如果使用與Oval系列相同的澆鑄聚合物混凝土，每一個外殼重量將接近200kg。當然，將揚聲器質量與重量劃等號是傳統認知，但作為工程師，我會質疑這是否適當有必要。上面我們說過，使用正統的前向低音單元會產生反作用力，使用沉重的外殼確實有助於使箱體保持穩定，但是一旦施加反作用力抵消措施，就不需要這麼笨重的箱體了。
請注意，箱體的主要目的是控制聲壓，因此它必須堅硬，同時任何結構共振模式的頻率都應遠離於單元負責的聲音頻段，這樣的話就需要儘量輕質。因此，揚聲器箱體必須輕巧而且堅固，這樣的要求在航空航天以及高性能汽車領域非常普遍，常用的解決方案是使用三明治複合材料，上下兩層高強度蒙皮，如碳纖維增強塑料或金屬，粘合在低密度芯材料，如蜂窩或輕質泡沫的上下兩側。
對於Giya，我們選擇使用玻璃纖維增強外皮和巴爾薩橫斷木芯，在真空環境下將液態樹脂注入材料中以得到具有最低樹脂含量的複合材料，這樣得到我們所需要的輕質外殼材料。 最終的G1揚聲器外殼重量為24kg，而不是最初預計的200kg，不僅諧振點儘可能地拉高，對於經銷商和最終用戶來說揚聲器也更容易搬動。
繼2008年發佈G1之後，Giya的後續版本每兩年發佈一次，每次的箱體體積都逐漸縮小，從G1一直延續到G4。
G1的後續版本G1 Spirit或者叫G1S，最終於2016年推出，200立升內部容積與G1相同，但具有一些重大改進，這些改進或許在外觀上並不明顯，如果將這些改進說出來，我想我絕對不會臉紅。
低音部分由最新的C225-100低音單元負責，該單元具有100mm音圈，而不是原始G1中使用的舊款76mm音圈。音圈不僅直徑增大了33％，而且長度也增加67％，因此總體使用面積和控制力加倍。
低音單元音圈規格的變化，會導致單元深度的增加，所以容納低音單元的下部外殼，其寬度增加了40mm，這也是為什麼你們在直接對比是，覺得心G1S變得矮了一些，身高也短了一截，矮胖後的總體容積沒有發生改變。
不過，僅僅增加低音單元的輸出功率而不增加中低音單元的功率處理能力是沒有意義的，因此全新的C125-75中低音單元使用的是直徑為75mm的大音圈，而不是原來的50mm音圈。
不僅如此，新設計的中音喇叭單元的與低單元構造一樣，磁體被緊貼設置在音圈周圍而不是後部。在音圈旁設置磁性材料會大大降低音圈的非線性效果，減小電感，從而減少失真並改善驅動器的高頻性能。
更換為更大尺寸的全新音圈也使我們有機會重新優化錐盆和球頂部輪廓，再輔助碳纖維固定環作用，成功將第一共振頻率從6kHz推至11kHz。
G1S首次引入了D26高音單元和D50中頻單元的“Integral Screen”版本。最初純粹是作為設計練習而作的，但我們對全新格柵的美觀性感到非常滿意，尤其適合精緻的D50中音單元。
當然，G1S的所有驅動單元都安裝有指數錐形管，它們已經過重新調整，以配合旗艦產品達到更高的標準。
箱體的內部結構完整性最初是通過使用市售的玻璃纖維增強格柵來確保的，但隨著G1S的推出，我們開始使用在自家CNC銑床上切割完成的尺寸精確的真空灌注三明治夾心板製作這些組件。與原始G1設計相比，加上工具和工藝方面的改進，每個G1S箱體可節省約10公斤樹脂原料。
G1S既可以使用常規的內置分頻器，也可以通過帶有專業級接頭的NL-8八芯接線將外置無源分頻器連接到揚聲器上，外置分頻器也有四個端子方便雙線分音，如果顧客希望使用自己的有源分頻器，只需要拔下無源分頻器並將八芯接線接駁至單獨的四個放大器即可，儘管我們沒有提供有源分頻器，但與我們合作的Devialet，Trinnov和Linn，他們都可以提供DSP分頻放大器方案。
毫無疑問，Vivid Audio Giya揚聲器是世界上工程技術最先進的揚聲器之一，充滿了工程創新技術，帶來了超凡卓著的聲音效果。它們不僅在測試參數上效果完美，全世界的評論員與最終用戶都意識到，Vivid Audio可以消除聆聽者與表演者之間的距離，使得兩者得以步調一致地，共同欣賞美妙的音樂。
最後，希望你也喜歡，我不會臉紅的作品。
樂燊貿易有限公司
Roksan Trading Co.
閱讀更多 家電論壇 的文章
