美国 YG Acoustics 音箱技术剖析

乐活   2024-11-04 12:27   广东  

(1) Cabinet Technology箱体技术

      美国High End喇叭大厂YG Acoustics成立于2002年,YG即为创办人与总裁Yoav Geva之名字缩写,至今已经快满20年,目前主要共有八大核心技术,若一次介绍完可能有点篇幅太长,放在器材评论当中亦有同样问题,因此打算将文章独立出来好好各别介绍。首先要介绍的是YG最醒目、辨识度最高、且成本极为高昂,全航钛铝打造的重量级箱体,即使是YG最小的Camel 2落地喇叭,单只也重达34Kg。

     YG所有的元件,包括箱体都是在位于美国科罗拉多州的阿瓦达(Arvada)自家的工厂所打造,大型高价的CNC设备可说是工厂中重要的设备了。图左为YG重金向德国Gildemeister特订的5轴大型专业的CNC机器,图右为YG重金向日本特订的DMG-Mori Seiki.高扭力的CNC机器。

      YG的喇叭箱体都是使用整块航钛等级(aircraft-grade aluminum)的铝材,以CNC方式加工制成,再用特别的压力、扭力技术结合起来。喇叭箱体该使用什么材质一直是High End音响中最热门的议题,到底要使用什么样材质的箱体才能具有最小的共振及良好的阻尼特性,或者是一般所说的音响性及音乐性要如何都做到最好。在经过无数的研究后,YG成立时设计的第一对喇叭开始,就决定使用铝金属作为箱体材质。从YG原厂的技术白皮书可以看到,相对各种不同材质,YG箱体在低频、中频/高频的振动测试,远远优异于使用金属面版、木头混合式箱体的喇叭。图中最下方的绿色曲线为YG,黄色、橘色与红色分别代表其他不同材质箱体的喇叭。

       航钛铝与高精度的CNC制作质感实在没话说。

      正在以CNC制作Sonja上方的面版,从整块航钛铝所挖空。

      Sonja 2.1x喇叭的下方箱体,其外部经过镜面打磨,虽然是与上半部箱体结合看不到的地方,依然讲究。

     组合中的箱体。

      组合中的箱体。

      这是Hailey 2下方的箱体。

      YG的工厂一处,其规模空间非常大,可以摆放空间许多大型的机具。

      为Sonja箱体侧面进行CNC抛光。

      使用航钛铝与CNCˊ制作单体振膜的可能也只有YG了,下回再为大家介绍。

(2) FocusedElimination精准消除共振技术

    YG Acoustics 8大技术剖析的第一回合我们先介绍了Cabinet Technology箱体技术,这次介绍的也是跟消除共振有关的FocusedElimination技术,如果说YG采用全铝金箱体是属于一个比较全面性从根本材料学上处理共振,那FocusedElimination就是属于更精准在共振产生发源点上进行处理,而且不会造成能量的损失,这点非常重要。

      传统的音箱设计是透过填充各种阻尼物质来吸收消除箱体共振,但这种方式同时也会吸收掉声音的能量。而YG不采取填充阻尼物质的方法,而是透过精准的箱体几何设计,从源头就将箱体内可能产生驻波的机会根绝掉,这有点像音响室尺寸计算良好的话,就不会有驻波存在的机会,这难度当然相当高,这也是YG为什么能如此自豪的地方,也因为没使用阻尼物填充,单体的能量可以完全的发挥,这也是为什么YG的喇叭瞬时反应非常快,低频结实又有能量。

       这是市面上知名使用密闭式箱体设计,并填满阻尼材料的喇叭,与单体完全在自由空气中发声比较,可看到低频的音乐讯号因为损耗失去了30%。

      这是市面上知名使用低音反射式箱体设计,并填满各种阻尼材料的喇叭,与单体完全在自由空气中发声比较,可看到低频的音乐讯号因为损耗失去了7%。

      这是YG使用FocusedElimination技术,与单体完全在自由空气中发声比较,可看到音乐讯号几乎没有任何损失。

      大家一定跟我一样很好奇YG箱体的内部是怎样? 我刻意在网络上找寻了许久,没想到图片非常少,看来YG对于这个技术可说是保密到家。

(3) DualCoherent分音器技术


     YG DualCoherent™分音器技术主要在于达到时间(Time)与频率(Frequency)两个领域的一致性,这个说起来好像很简单,但真正做到高标准规格的可就不容易了,YG是一个非常重视科学数据为根基的公司,每一项技术都有实测结果,DualCoherent™也是YG能领先市场的首要技术之一,YG的喇叭不但频率响应非常平坦, 其相对相位几乎是零,为此YG有自己设计专门的研发软件,而非使用市面上现成的产品。

      YG认为喇叭的频率响应越平坦,其声音就会越真实,音染就越小, 越能再生出原本乐器与人声的音色,除了频率响应外,同时还要达到单体间的相对相位一致,相位越为一致,声音就越为精准。左图为YG中低音单体与高音的相位响应(Phase Reponse),中间的图为知名的他牌喇叭的数据,你可以很清楚的看到YG两个单体在重叠频率的相位相当一致,相位差在正负5度之内,而他牌差异高达正负20度。最右边的图为YG(黄色)与他牌(红色)的频率响应比较,可看出YG的频率响应更为优异。

       DualCoherent™分音器技术也进化到了第2代: DualCoherent™ 2,第2代与英国Cambridge Acoustic Sciences(CAS)合作进一步优化分音器的设计,英国CAS的团队成员是来自剑桥大学的博士群,YG透过更详尽的模型,可精准的计算扩大机、分音器、单体、箱体与聆听空间的交互作用,追求更为真实、更高解析的音乐再生。DualCoherent™ 2的运作效能也比前一代提高许多,对扩大机电流的要求较小,用家在搭配扩大机的选择上更为容易。DualCoherent™ 2分音器使用最好的元件制成,包括YG自家的ViseCoil™低音电感、德国Mundorf MCap SUPREME EVO金银电容。

(4) 自制ToroAir™环形电感


      前面我们已经介绍的YG 3大技术主要在于箱体与分音器部份,从这开始要介绍YG自行研发与生产的元件。为什么YG要这么大费周章的自己设计与生产,委托别人不是省钱又省时吗? 答案很简单,只有完全自制才能达到YG要求水平。ToroAir™是专用于中高音的电感,其特殊的设计方式可以让声音讯号经过时不受到污染。

      一般喇叭设计会遇到的一个问题就是要尽可能保有高频但又要避免刺耳过亮的声音,这就取决于分音器设计的功力了。YG发现会造成这样矛盾的一个地方在于分音器的线路元件间会产生交互干扰,例如高音电感受到来自低频线路的电磁能量影响导致失真,高音会失去细节、动态能量,通常音乐的低频成份也相对较多,更恶化了这样的问题。YG的ToroAir™环形电感将高频受到来自低频线路电磁干扰的保护能力提升了超过3倍以上。Toro是Toroidal环形的意思,透过环形的几何特性与无磁空心的中心,可以消除讯号的串扰(Cross-Talk),避免造成失真。左图是YG使用ToroAir™环形电感的分音器,右方是他牌的喇叭,可看出YG比一般喇叭减少超过3倍的串扰(1.8% vs 5.6%),他牌喇叭为了要弥补高频又必须刻意去增强,最终就导致过亮或刺耳,相对地,YG从根本上解决问题,高音细节丰富又自然。



(5) ForgeCore高音单体驱动系统


      YG的8大技术介绍我们已来到第5篇,如果想要回顾之前的可以点此连结观看。这次要介绍的是ForgeCore™高体单体驱动系统(ultra-low-distortion motor system)。高音单体的磁铁系统包括了驱动与框架两个部份,YG的ForgeCore™正是将这两个部份进行了优化,大幅度的降低了失真。透过自家精密的计算机软件运算后,使用CNC设备将3D几何设计图精准地制作生产出来。

      一般传统的高音单体制造商,大多使用2D设计与雷射切割方式制作,YG的ForgeCore™显然技术好上许多,这对声音的帮助亦是非常明显的,失真减少后高音也会变得更为耐听。下图是使用ForgeCore™(绿色曲线)与前一代使用Scan-Speak(红色曲线)的测量比较,ForgeCore™大幅度的减少了失真,这个测试数据来自于加拿大国家研究委员会(Canadian National Research Council, NRC)。

(6) BilletDome™高音单体


      高音单体的振膜是软的(Soft Dome)好听,还是硬的(Hard Dome)好听些呢? YG研发人员”软硬兼施”,结合两者的优点开发出独家专利的BilletDome™高音单体,这也是YG创立以来最复杂的机械物理发明之一。YG使用一个无共振特性的软圆顶振膜,然后以非常坚固、非常轻的铝合金框架(Airframe)与其支撑结合在一起,这个铝合金框架是由精密的CNC制作出,重量只有30mg,但是却比传统硬质高音厚上14倍,结构强度也远远超过。

      一般来说,软丝质高音的失真较小,但频率范围没有金属振膜宽,因此虽然软丝质高音很耐听,但总觉得似乎频宽有限,金属振膜则是反应快、明亮、延伸动态范围广,但又往往太刺激无法久听,BilletDome™结合两者优点,理论看似简单,但是从设计、生产到最佳声音成果,YG可是经过不断的尝试,同要还要克服生产难度,前后花了很久时间,最后才成功打造出来,首用于2016年发表的全新旗舰Sonja™ XV喇叭上,BilletDome™于2019年4月正式取得专利。

(7): BilletCore™全铝合金振膜
      用整块航钛铝合金制作箱体您可能已经觉得不稀奇,但用来制作单体振膜可能就只有YG了,BilletCore™振膜是从一整块的航钛铝合金经过数小时的CNC精密加工而完成。例如制作完成的YG低音单体BilletCore™振膜最后只有0.2mm厚,重量不到30g,但其是从一整块厚64mm、重7Kg的航钛铝合金块所制作出,有99%以上的材料在制作完后将作为资源回收再利用。这样做的好处就是能保有铝合金本身最完整的结构,使得BilletCore™单体的失真更低,更精准、耐用度更高。

      下方为BilletCore™中低音单体与其他品牌单体的测试比较,左图可看出BilletCore™更为坚固(绿色曲线),第一个共振峰值发生在更高的频段9.8kHz,并有效抑制了55dB,其整体影响声音讯号约0.2%而已。右图可看出BilletCore™表现更为精准(绿色曲线),其误差在正负0.2dB以内。

   根据加拿大国家研究委员会(National Research Council Canada, NRC)的测试,BilletCore™单体比其他品牌的单体拥有更低的失真表现。

       BilletCore™单体振膜由CNC精密加工而成。

       生产人员正在仔细检查。


(8) 革命性的全新ViseCoil™低音电感

      ViseCoil™这个低音电感是YG自己设计生产的,其最早用于旗舰Sonja VX上,后来也使用到其他型号的喇叭中。YG将低音电感安装在全铝合金制框架中钳住(VISE)以消除其运作时的振动与缩小误差,如此一来可将残余损失(Residual loss )减少24%,线性表现( linearity)提升60%,对低音的控制力更好、再生更大的冲击力量,对大部份的扩大机来说也变得相对更容易驱动。

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