法國勁浪音響

譯自《原廠理論精粹》

本文取自法國JMLab公司祥述Electra系列喇叭設計理念之相關文件。文件中清楚介紹了新一代Electra產品的最新技術層面，并且從若干先進領域中大膽引用最新元件與技術來生產制作。希望藉由本篇文章，可讓讀者們一窺JMLab喇叭好聲的秘訣所在。（本文已獲JMLab原廠授權翻譯刊登）

聚焦時序（Focus Time）

為了造就出一個具有真實空間感的實體音場，它必須能夠精準傳達時序一致的聲音響應，并且無損于任何空間中的聲音細節(jié)。

當聲音分布的頻譜被重新播放時，不可避免地會受制于某些事物理特性，為了理解這些現(xiàn)象，您得明白聲音重播時的波長。

波長計算方式如下：

λ=v/f

V代表聲音在空氣中傳播的速度（340 m/sec）。

F代表訊號重播時的頻率。

所以100Hz的波長λ=3.4m

1，000Hz的波長λ=34cm

10，000Hz的波長λ=3.4cm

獲得最精準原始訊號重播的唯一解決方法，乃是將訊號區(qū)分勁浪汽車音響展示(2張)成為幾個部份，再透過最理想的喇叭單體重播，而喇叭單體的直徑則與頻率有關。在特定頻率范圍內，喇叭單體的重播乃是被設計來獲得固定傳播指向。

多數單體都是被垂直安排在前障板之上，從單體中心發(fā)射點至聆聽者耳朵的距離并不一致。只有單體被理想地安置于在半半圓形上，中頻/低頻才能和高頻同時達到。 低頻部份，由于尺寸上的限制，利用超過數公尺直徑的喇叭單體明顯是不切實際，所幸在波長較長的低音頻域中，聲波傳達指向性的問題較不明顯；不過在中頻與高頻部份，指向性就顯得不能輕忽，所以揚聲器勢必采用多單體的形態(tài)。無論如何，盡管多單體配置乃是精準重播每個頻域的理想方式，但它卻會有聲波傳達時序難以一致的問題產生，因為不同單體所發(fā)出的聲音必須同時到達聆聽者耳朵（時序同步）。如果中頻、高頻或低頻其中有領先到達的情形，自然地會產生聲音失真的效果。所以要精準重現(xiàn)原始訊號，就得要求所有頻率必須同時到達聆聽者耳朵呈現(xiàn)出完美的時序同步傳播。

排列在平面前障板上幾個喇叭單體的發(fā)聲，不可避免地會產生些微的聲音失真：高頻部份將會最先被聽到，接著才會是中頻與低頻。時序錯亂聽來就如同暫態(tài)模糊一般，雖然它可經由單體相關位置改變的實驗來補償這個時序效應，但是高音單體明顯的會發(fā)出最短（最具指向性）波長頻率，所以必須被安排在聆聽者耳朵的軸距上（等高位置）。當重播不同頻域的單體被理想地安置于在半圓形上，其中心點與聆聽者的耳朵位置等高時，這意味著中頻、低頻將能夠和高頻同時到達，這便是所謂的聚焦時序原則。其中，所有頻率皆聚焦于聆聽者，不論是低頻、中頻或高頻域，各個單體對應至聆聽者皆能以相同時間傳播。

如同先前所提及，理論上最好的集中音源方法，總是不可避免會有某些物理所限制。對低頻而言，最明顯的就是當你要提升指向性和再生能量，一旦振膜直徑減少時，來自于振膜的運動就會累進增加。

聚焦時序方式藉由時序一致和提升動態(tài)范圍，對于所有相關問題提供了最佳的解決之道，不論它的輻射范圍為何，最終所呈現(xiàn)的音像明顯具有絕佳穩(wěn)定特性。

此乃可行方案中最好的選擇，讓音色、動態(tài)與音像更加一致。

法國勁浪音響成立后，很快即因設計創(chuàng)新而揚名，并迅速獲得國際的贊許。Focal一開始是由兩個生產部門組成的。揚聲器單元及組件以Focal 命名面世，供應給世界上最優(yōu)秀的HI-END揚聲器設計廠家和發(fā)燒友玩家使用。至于裝配完整的揚聲器系統(tǒng)成品則使用JMLab（勁浪）命名進行國際性的推廣銷售。

JM Lab因其獨特的設計構思，加上法國原廠自造的嚴謹質量而迅速聞名國際。她誕生的第一款書架監(jiān)聽式揚聲器：型號DB13所使用的技術留存改良至今的著名雙音圈單元，能提供難以置信的低音擴展，重放音量可與大多數大型座地式揚聲器相媲美。積極的發(fā)展原則即注重對市場需求的快速反應促使JM Lab勁浪成為聞名全球的國際品牌，因技術創(chuàng)新和發(fā)展而受到所有同業(yè)的艷羨。GRANDE UTOPIA"至尊-烏托邦"面世至今，

被認定為HI-END頂級揚聲器中音樂與藝術的化身，結合了不同凡響的專利技術和精益求精的完美造型，成為國際級的旗艦產品。同時亦使JM Lab勁浪達到傲視世界音響群雄的崇高境界，遠遠超越其它競爭者的市場地位，把先進之處展現(xiàn)得淋漓盡致。勁浪音響產品照片(5張)

實際上，JM Lab勁浪每個型號的發(fā)展理念均從GRANDE UTOPIA"至尊-烏托邦"的研究方案中獲得啟發(fā)；并肯定成為國際同級揚聲器的真正參考標準。由1997年 汽車音響正式投入國際市場后，馬上成功地打入美國汽車音響市場，并在同年獲得 IASCA 發(fā)燒汽車評選會評定為"格蘭彼治"音響比拼大賽的最佳汽車專業(yè)效果組別大獎之雙連冠軍。更是法國本土的第一音響品牌。

：就是質量的問題

喇叭前障板在結構設計上，必須能舒緩單體運動時所衍生出的慣性問題，并提供足夠的阻尼因素，才能在提供充裕動態(tài)響應的同時，免去低頻聲音所帶來的音染問題。

結構前障板乃是由5公分厚的結實中密度木纖板制成。

其實，整個喇叭可以視為一個電功率轉換成聲音的中心，其角色包含在音圈耦合振膜的電磁感應下，引發(fā)空氣分子震動，進而對應音樂訊息的微量電流，在激勵音圈（包覆在磁場之內）后，能依照音樂節(jié)奏而產生往覆運動，電流能量因此而被轉換成聲音能量。就理論而言，這只是一個基本原則，但實際讓，為了能在能量轉換后盡可能地接近原始訊號，完美固定基準的振膜運動就顯得格外重要。當振膜運動時，單體框架必須不能震動，而且其加速度亦需為零，它必須形成完全惰性的機械結構基準。

單體框架被緊密地固定在揚聲器的前障板上，可自由移動的組件（音圈、振奮膜）與結構（框架、前障板）的質量比例必須越高越好，此乃動態(tài)范圍基本原則的運用：F= mr “r”加速度等于音盆運動作用除以框架質量，理想數值必須是零，所以質理“m”就必須越高越好，無限量重乃是最終目標。因此，僅就剛性觀點考慮，無論前障板選用何種材質，忽略了質量特性便會產生問題，各位應該可以簡單想象得到，高阻尼系數的前障板雖能避免由[回授效應]產生的震動，但卻得犧牲動態(tài)輸出，只有高質量才能確保優(yōu)異的暫態(tài)反應，阻尼始終無法取代質量的特性。

內部補強結構提升音箱強度，而且內部阻尼利用雙層的不同材質組成。

最佳化結構為音盆提供良好的導引，形成如活塞一般的運動，而不會受到背波亂流所干擾。

低音頻域通常具有強大動能，低音單體會激起揚聲器前障板的震動，進而干擾中音、高音單體產生交互調變真，尤其是振膜震幅特別小的高音單體，細節(jié)部份將因此而喪失，最好解決方式便是精準打造音箱結構與單體鎖合的復雜制程。

Electra系列采用的“r”形式前障板具備以下雙重特性的解決之道：

慣性是為了能真實重播低頻的暫態(tài)輸出，并保有不可或缺的震撼力。

抑制會造成中、高頻域重播音染的前障板震動。

運用厚達五公分的扎實中密度木纖板，Electra系列超高質理的前障板便具備上述兩項特性；這意味著，結構體的“r”加速度幾乎等于零，因此可免于任何衍生的震動，Electra系列中音盆、音圈相對于單體框架、音箱結構的質量比例遠達一般產品高出五倍以上。

背后間隔的五公分厚結構有著另一項決定性優(yōu)點，仔細想想，它為低音單體背波提供了實質的聲波導向，如引一來，振膜運動就像活塞一般，而不會在箱體內聲波反射沖擊時，經由扭轉或滾動效應引發(fā)失真并產生妨礙，當運作得很理想時，低音單體重播就不會受起源于機械限制失真所影響。

這些努力都是為了消除各種震動根源，藉以造就出杰出的低音頻動態(tài)反應。也由于徹底抑制了箱體的音染問題，使得音像更清晰、音色更精準，中、高頻域有著更好的清晰度與透明度，如同絲毫沒有任何遮蔽效應的精彩細節(jié)詮釋。

法國勁浪音響W型音盆

革命性的振膜形態(tài)，最初是設計給Utopia系列運用，如今Electra系列也采用相同的單體。

單體振膜必須具備三項極具重要性的特點：

1、高剛性，讓音盆能在寬闊的音域中如活塞一般運動，特別是低失真的低頻反應。

2、質量輕，能在暫態(tài)上釋放出最大加速度，重現(xiàn)完整的聲音細節(jié)。

3、“W”形結構核心泡沫體披夾著兩層特殊玻璃纖維組織。

4、 內部阻尼—消除了任何音盆結構的鈴振或諧振降低音染問題的產生。

不同材質的振膜具有不同的特性。Paper紙是一種輕量的材質，雖然它不夠堅硬，但內部阻尼特性還算不錯，聲音卻經常會受到紙質影響而產生音染。Polypropylene聚丙烯/塑膠是質量相對較重的材質，但內部阻尼特性相當不錯，剛性表現(xiàn)尚可，聲音品質常傾向缺乏細節(jié)與精準度。Kevlar簡單編織的功夫龍音盆（非三明治結構音盆），乃是利用樹脂來做膠封音盆，制造出符合需求的剛性，但卻造成暗淡而無光彩的塑膠音染。

1980年，F(xiàn)ocal-JMLab成功開發(fā)出一種結合了輕質量、高剛性、高內部阻尼等特性的新型態(tài)音盆，并取得相關專利，它就是[Polykevlar]三明治音盆。利用編織Kevlar功夫龍組織表面，和混合樹脂的空心玻璃微粒子作為夾層核心。這種結構體展現(xiàn)出高剛性、低質量的特性，至于阻尼系數則可藉由核心成份來控制。

“W”三明治形式盆的誕生震撼音響業(yè)界，同時工業(yè)制程也獲得獨家專利。

利用雷射干涉儀計分析，顯示“W”結構音盆具備最佳的剛性/阻尼/質量特性。

“W”三明治結構形式音盆的誕生震撼音響業(yè)界，工業(yè)制程也獲得獨家專利。從最原始的結構開始，制程不斷地經過改良與開發(fā)，并發(fā)展出更新一代的Polykevlar三明治式音盆。音盆結構上最大的進化，乃是在樹脂與玻璃微粒中利用特殊結構泡沫體，這種泡沫體主要是應用在太空領域，沒有任何泡沫體具有一樣高的剛性/質量比例。

取名為“W”是源起于Verre-Verre（Verre即是玻璃的意思），因為“W”形式音盆利用兩層比Kevlar功夫龍更輕且薄的細致玻璃纖維組織，除此之外，泡沫體與玻璃纖維間的分子吸引力也比工夫龍來得更強，所以音盆結構有著穩(wěn)定的機械性與絕佳剛性，而這種結構也讓音盆中的聲波傳送導速度更為理想，新制造可藉由改變泡沫體厚度來精準控制音盆結構的內部阻尼：泡沫體越厚，阻尼系數就越高。

玻璃纖維組織與泡沫體間的厚度組成差異，讓我們能針對不同用途或是播放頻域，制作出最合適的音盆結構?！癢”形式音盆能產生絕佳透明度與中性的訊號重現(xiàn)，毫無一般單體伴隨而來的音染、失真現(xiàn)象，它唯一的天然限制就是制作成本居高不下，遠比高品質的紙盆單體高出十倍之多。

傳統(tǒng)凸圓音盆振膜高音單體有著音圈在振膜外圓之上的不良機械耦合形式，相當程度的機械作用力能量損失在懸邊之上，最后以熱能浪費掉。

Focal-JMLab的凹入式振膜高音單體：介于音圈與振膜的機械界面相當理想，作用力可正切進入振膜，所有能量傳訊至振膜，并以聲波輻射而出。

TRC高音單體橫切面剖析圖。注意后方音室是用來吸收背波：失真得以降低、動態(tài)毫無壓縮。標示1、2、3對應于下方響應曲線。

這是特別為新款Electra系列開發(fā)設計的高音單體，主要特性就是具備Tioxid 5凹入盆式振膜、強力的雙磁鐵系統(tǒng)與吸收振膜背波的阻尼音室。

依循小型單體的制作原則，內凹式振膜結合中央固定式音圈結構，不僅能提高功率負荷能力，頻率響應也可以下延至中頻音域。由于這優(yōu)異的延伸響應能力，分頻點便能有充?？臻g向下調整，藉以消除來自中高單體的[射束集中效應]。所謂射束集中效應，乃是音盆發(fā)出高頻音域的聲波指向性會增強，甚至形成射束。以165mm的單體來說，射束集中效應會在2.8kHz開始產生，由此推之，理想分頻點就必須限制在此頻率之下。

傳統(tǒng)的凸盆單體理論上是以半圓體振奮動方式，將能量以180度輻射而出，其實卻不盡然。不論重播的訊號大小，振膜始終維持不變的形態(tài)順著圓周運動，這其中沒有任何振動效應。從圖中你可以看出，凸盆音圈是環(huán)繞在振膜與懸邊的接處邊緣，從音圈傳達至振膜的能量是集中在邊緣，因此將能量限制住而無法有效分散到整個結構，振膜擴散性就不甚理想。如此一來，傳統(tǒng)凸盆振膜的高音單體勢必難以克服這項缺點。由于它與空氣耦合的不良模式，導致無法產生更向下延伸的頻率，而附著在振膜上的音圈結構，也存在在著形成動態(tài)壓縮的現(xiàn)象。藉此，各位可以清楚看出，實際上圓形振動觀念與其均衡擴散的原則其實并不理想。若是采用內凹式振膜的高音單體，音圈位置等于提高了一半的振膜高度，藉此整個振膜可承受更一致的作用力，接著整個結構以最佳效率向外輻射，此乃理想的空氣耦合方式。除此之外，與中音單體的銜接還能向下延伸至2.5kHz，進而提升中音單體的傳播指向性！

Tioxid 材質演化緣起于Grand Utopia所采用的TGU高音單體，Tioxid 5有著與鈦屬相當的質量與剛性表現(xiàn)，并且卻具備更好的阻尼特性，在僅有5 microns精密壓制的振膜，Tioxid 5已較原始形式更為輕盈，并且藉由Tioxid 5更高的內部阻尼系數，大幅提升響應動脈衛(wèi)，在沒有金屬音染的問題下，使得聲音更為平順、精確。最佳的雙磁鐵系統(tǒng)與背波阻尼音室。

為獲得最大效能，高音單體結構中包含了雙磁鐵系統(tǒng)，使得磁束更為集中并且減少漏失，間隙中可產生高達1.5 Tesla的磁力強度，再經由特殊結構將背波能量引至充滿吸音物質的后方音室，振膜背波將被有效抑制。如此一來，這就是一只具備延伸低頻響應、極度低失真、深音場的理想高音單體。

Focal-JMLab獨特內凹式振膜觀念乃是累積20年的制造經驗所形成，從中我們發(fā)現(xiàn)如何控制響應曲線。這項研究可避免再利用分頻線路來作響應修正，千萬別誤信機械設計上的缺失可用電子線路校正。

法國勁浪音響高音單體

TRC高音單體頻響應，藉由以下三個區(qū)域的性能發(fā)揮來精準控制：

1、懸邊/支撐架間的連結以及后方音室，關系向下延伸的響應。

2、音圈/振膜間的連結，關系中間部份的響應。

3、相位錐關系極高響應。

OPC最佳相位分頻線路 （Optimum Phase Crossover）

讓原始設計的聲波轉換器具備最佳響應，那么分頻線路就僅需針對基本的頻率分配做考量，這就是OPC最佳相位分頻波線路的基穿。

法國勁浪音響分頻器

高通與低通分頻線路準控制電子訊號，以完全符合連結單體的頻率響應范圍。

分頻線路可說是揚聲器設計的重點之一，它的角色與設計確實相當復雜，并能造就出揚聲器獨特的個性。

分頻線路是負責將擴大機送入的訊號分配給單體：低音、中音、高音單體。毫無疑問，最重要的濾波區(qū)域就位于高頻響應，高通濾波線路衰減了高音單體較低的頻率響應。分頻點通常被安排在2-5kHz之間，引致真實聲音重播指向性的基準點底線。

用來重播中頻音域的單體直徑通常介于13公分與17公分之間，這個尺寸可以響應2kHz與2.6kHz音的頻率。指向性意味著單體所輻射的聲波角度，它隨著頻率提高而減少。當頻率波長對比振膜直徑還短時，聲音指向性就變得很明顯，音波輻射會形成越來越狹窄的射束。因此，依照在二度空間中重播真實音像的原則標準，這時單體所輻射出的聲能就已失去平衡。藉由內凹式高音單體的設計與觀念擁有絕佳特點，讓它的頻率響應足以向下延伸，避免中音單體射束集中的效應產生。

除了一般高音單體向下延伸反應不足的限制，還有另一個重要的觀點，那就是揚聲器的相位反應與結合重要音域的分頻線路。耳朵與聽感官對于2.5kHz間的頻率相當敏銳，中音單體與其分頻線路的振幅反應，必須精準對應高音單體與其分頻線路。若是能符合這個標準，高音與中音單體間的相位便能契合一致，使得相互交疊的頻域可以完美互補加成，進而產生平衡的音色表現(xiàn)。高音與中音單體間分頻點的相位差必須為零，如此，在分頻點的兩個不同輻射源才能產生對稱且深的凹陷。

根據先前述及的觀點，造成就了OPC最佳相位分頻線路技術基穿

但若以為只要經過分頻線路的技術研究發(fā)就能實現(xiàn)，這就太過于天真，因為它必須先精準掌握單體的反應與性能。這點僅有幾個如JMLab自行研制單體的制造商才有此可能，每種單體都專為不為的產品所設計。

1、當頻率提高時，中低音單體的輻射指向性便跟著升，所以分頻線路必須在這現(xiàn)象開始出現(xiàn)之前就加入高音單體。

2、在分頻點上，高音與中低音單體間的相位關系，將會產生具指向的葉片狀聲音輻射模式，左方是一般常見的三價Butterworth形態(tài)的分頻線路，葉片狀輻射區(qū)域并不一致，右方OPC分頻線路顯示葉片狀輻射區(qū)域完全一致。

3、正、反相位的頻率響應，Electra 906顯示完全對稱的相位低消狀態(tài)，意味著實際相位反應完美一致。

藉由OPC最佳相位分頻線路技術，我們在高音與中音單體間運用36dB/Octave分頻衰減斜率，并維持完美的相位反應。轉換成的聲音時序不僅是完全一致，還具有純中性的音色，精準的音像與寬廣的輻射，讓更廣泛的聆聽置能同時享受高水準聲音品質。2100433B