極致避震!——隱士重磅新品碳纖維“昆侖”Kunlun器材架
在一個音響系統中,器材架的任務很單純,就是控制振動,不讓振動擴大,也不要讓振動在器材之間彼此傳遞。如果還能兼顧漂亮的外型,那就更棒了??刂普駝诱f來簡單,卻是所有器材架設計者大的難題。對器材架而言有三大振動問題,一是空氣傳導(air borne transmission)、二是固體傳導(solid transmission),后是內部自行產生(inner generation)三種。
所謂空氣傳導,就是聲波引起的振動。我們聽到的音樂來自喇叭單元驅動空氣所產生的聲波,聲波是一種疏密的能量,在空間四散流動時,會引起物體的共振,尤其是面積越大的東西,象是功放機箱、器材架的柱體或層架、墻面……都容易受到聲波影響而共振。固體傳導則是喇叭發聲時,音箱的振動藉由地板傳至器材架,讓架上的器材一起受影響。至于內部自行產生的振動,則是器材內部的主動元件或機械結構,例如變壓器、電子電路、CD唱機的激光讀取機構、黑膠唱盤的馬達與轉盤……當它們工作時便會自主振動,這些振動不僅影響自身,也會藉由接觸傳導而影響到其他器材。

知易行難,眾多設計師針對上述問題進行了各種創意,有德國式的重量級金屬組織,有西班牙與意大利的復雜花俏結構,有美式充滿科技感的產品,也有中式以實木為主像家具的大家伙。對發燒友來說,器材架是“必要存在的麻煩”,大家都知道器材架的重要,卻很少有機會去比較不同設計之間的差異,相對于線材、配件、功放等器材而言,更換器材架簡直就像換房子般困難。即使擁有更多機會的音響評論員,恐怕也很難下結論,指出誰才是器材架的設計達人。用簡單的區分,墊材、器材架和避震道具可以分成二大類,一種是“阻尼”(damping),一種是“隔離”(isolation),二種都各有支持者。一般的阻尼式避震,類似于陷阱的作法,主要處理20kHz-100kHz的頻段,雖然可以達到減少振動的效果,同時卻也減損了音樂細節或影響了音色。而隔離的作法在于沒有直接的、垂直的接觸,透過陶瓷等特殊材料消除細微的振動。
而在所有避振、抑振材料中,當紅的要屬碳纖維材料。德國MBL席工程師Jürgen Reis在MBL工作將近40年,是研發部門資格老的工程師,他深知音響系統的大小環節都會影響聲音,即便是面板上顯示的LED燈的顏色和亮度,他都要斤斤計較。Jürgen就提出,碳纖維是很好的抑振材料,但是要懂得使用,市場上有不少產品其實是“沽名釣譽”,趕上潮流搞噱頭而已。筆者聽過幾款用碳纖維制作的墊材與器材架層板,確實能明顯感受到差異,尤其是墊在CD轉盤下方效果明顯。加上碳纖維墊之后,聲音立刻變的有層次,發聲體的輪廓和實體感更明確,邊緣收得干凈,也就更富立體感。此外,細節信息也變得更清楚,特別精彩的是細部紋理,這讓音樂畫面的分辨率大大提高,如果原本是2K畫質,現在就提升成4K了。
聽爵士樂特別明顯。爵士樂的配置比較單純,但是樂器聲音質地的差異性大,比起古典音樂的室內樂更有參考性。加上碳纖維墊后,貝斯撥奏的顆粒收緊了,琴弦撥動時的振動感更清楚,而且貝斯和鼓聲也顯的更Q彈圓滾。乍聽之下,感覺低頻好像少了,事實上是變干凈了,低頻的質感變好了,低音域的解析進步了。這么一來,音樂就顯得更活生,更有氛圍感。尤其是小音量下聆聽,音樂依舊維持良好的對比和活潑感。大編制的管弦樂曲也聽得見效果,乍聽之下以為是樂器往后退了,仔細聆聽就能發現是整個舞臺被拉開,前后更有層次,左右寬度更寬,獨奏樂器更凝聚、密度更好。木管吹奏的形體收緊了,定位更明確,而且質感也更細致,整個音樂畫面變得透明且清楚。在沒有加強電源,沒有改換線材的情況下,只是加上了碳纖維避振材料,聲音的改善也能輕易分辨,可見,振動控制對于音響系統整體表現有多重要。
本文介紹的杭州隱士音響新產品“昆侖”(Kunlun)器材架,以“十年磨一劍”來介紹也許并不過分。ESD隱士音響自公司創建以來,從自主研發振膜、揚聲器單元、套勵磁碳纖維全號角五路揚聲器系統、全系列音箱,到CD轉盤、分頻器、解碼器、功放,再到電源中心、各類線材等,可謂無所不有、無所不包,唯獨器材架卻遲遲不見蹤影。隱士音響從2018年5月開始亮相國內外的大小展會起,寧可將各類電子器材直接放在地面并進行堆疊,也不見自己推出一款器材架來搭配使用。
是器材架技術太過復雜,還是器材架設計生產難度太大?都不是!只是隱士音響“不創新、毋寧無”的堅持在作怪罷了。各種理念、材料運用指導下的探索,造就的各種器材架爭奇斗艷,各具特色。想在此基礎上再次創新和突破,當然不容易,而自次參加德國慕尼黑音響展,讓隱士ESD在國際上展露頭角開始,隱士音響的器材架立項和設計就已被提上議事日程。經過幾年的苦苦思索和碰撞,盡管有不少火花,卻始終未能有一個滿意的方案。及至一日受關于飛機如何利用聲襯(航空吸音板)消音降噪的文章啟迪,設計思路豁然開朗。一個充滿創意、極致減震的器材架設計方案躍然紙上。
亮點1
借鑒航空聲襯的原理,實現一定程度的“消音”
商業航空發動機長期在高溫、高壓、高轉速、高負荷的環境下工作,渦扇發動機的風扇噪聲,噴流噪聲均是飛機起飛階段大的噪聲源。風扇將空氣吸進發動機 前方,產生了類似于螺旋槳系統的噪聲。空氣在離開風扇的同時產生旋轉,產生了動量的下降,因而空氣需要被風扇后端一系列定子裝置重新引導為平行方向,空氣對定子葉片的沖擊是另一重要噪聲源。如何降低燃燒噪音和風扇旋轉噪音,提高乘客舒適度,難度極大。聲襯就是安裝在進氣道和發動機短艙排氣通道內壁,具有吸聲能力或阻止發動機內的噪聲外傳功能的特殊襯墊。聲襯的設計極富挑戰,因為聲襯需要面對大量且對立的設計要求,先它必須在多個發動機工作狀態以及大范圍頻率內提供高水平的降噪表現,并且要面對窄小空間以及輕量化的限制。另外聲襯需要適應冷熱環境,面對水和油的侵蝕,經歷多次維護操作,具備足夠的耐久性等多種要求。
筆者查閱了北京大學工學院的一篇論文,文中指出國外前期工作能給出兩個結論:
?、宕蠖鄶德曇r材料采用鋁或鋼,近年來開始使用復合材料、泡沫金屬等新材料,但只要是采用亥姆霍茲共振原理(Helmholtz Resonance Theory )設計的聲襯,吸聲特性幾乎不受制造材料影響。
?、媛曇r吸聲特性主要受幾何結構影響,主要的參數有開孔率、開孔直徑、穿孔面板厚度與共振腔厚度等幾項。但如何把理論推向商品化,中間還經歷許多波折。
多年以來,美國NASA先進航空運輸技術(AATT)計劃下研究了多項降噪技術,多自由度聲襯是其中之一。NASA蘭利研究中心表示,他們一開始開發了兩種聲襯。種是試圖通過增加吸收頻率的帶寬;第二種是降低由聲襯帶來的阻力增量,這種阻力增加是由于空氣從聲襯孔噴射以及進氣口和外涵道的粗糙表面引起的。NASA針對多自由度聲襯概念研究了蜂窩結構的吸聲作用,基于美國赫氏公司開發的概念,這種蜂窩結構聲襯采用了酚醛樹脂核心,布局形式還是傳統的,但是內嵌了網格結構。新的研究成果被運用在波音737 MAX飛機上,實驗結果證明NASA的多自由度聲襯不但更緊湊占用較小的面積,并能有效增加單位面積的噪音減少。在音響房中,大音壓導致的空氣波動勢必影響到器材架產生諧振,進而影響到細節表現,昆侖器材架將新的聲襯技術應用于隔板中,有效地吸收和抑制了空氣振動造成的影響,可以說是跨界應用的典范。
亮點2
三明治結構抗諧振隔板
“昆侖”(Kunlun)隔板采用三明治結構,既提高隔板的剛性,更提高了隔板抗諧振的能力。復合隔板由四層不同密度、不同材質的板材外加碳纖維外框組成,利用不同密度的材料,抑制隔板的諧振。底層是近10毫米的航空鋁板(層),航空鋁板之上貼附減震效果極佳的薄硅膠墊(第二層),硅膠墊之上則是外框為木板、中間為泡沫金屬的聲襯(第三層),上層外框是鍛造紋碳纖維、中間為斜紋碳纖維板(第四層)。頂層中間的碳纖維板設計用于器材的擺放,也是所有設計中防諧振的金字塔尖。這塊斜紋純碳纖維板厚度為4毫米,由多達12層的碳纖維布壓制而成,通過四顆直徑20毫米的氧化鋯球(也就是常說的陶瓷珠)置于底層的鋁合金板之上。碳纖維板與第三層的聲襯有一定的空間,更利于聲襯發揮消音作用。“昆侖”的三明治隔板除了聲襯吸音減震之外,碳纖維板本身是極佳的減震材料,碳纖維板、航空鋁板與氧化鋯球極小的接觸面也極利于減震。
杭州隱士ESD的音箱大量使用超高強度7050航空航天鋁材,這種鋁合金具有較好的力學和加工性能,熱處理強化效果好,一般在150℃(甚至更高)以下都有極高強度與韌性,隱士ESD的應用自然駕輕就熟。至于碳纖維,大家經常聽說起卻既熟悉又陌生,它結合了碳材料的硬與紡織纖維的柔二種特性,被稱為材料之王。碳纖維技術好的是日本和美國,日本碳纖維產能占一半。
碳纖維的制造過程包括①拉絲:把無堿玻璃纖維紗,中堿玻璃纖維紗、碳纖維紗、高強玻璃纖維紗、芳綸纖維紗及表面氈等原材料加熱,加上及各種填料擠壓形成凝膠形狀的絲條,塑料纖維是用數千條計的細絲組成。②穩定:經過400度加熱氧化,使熱塑性大分子轉換成耐熱性結構,使其在高溫下不融不燃,保持纖維形狀。再加溫1000-2000度將非碳原子驅離,隨著高溫氧化變成黑色,碳化爐中的碳原子結合在纖維上。③石墨化:平行的長絲經過帶電腐蝕表面以便更好的吸收樹脂,用幾百根纖維組成纖維網,樹脂涂布加熱吸附在纖維網上,通過擠壓滲入到纖維網絲內,冷卻后液態樹脂就成凝膠狀。不同的復合材料根據碳化率不同,高溫熱處理溫度不同,從而生不同碳纖維材料之間的價格差異巨大。隱士ESD采用日本東麗公司頂級的T1100碳纖維布(國產品很多只達到T300水平),一層一層堆積成所需要的厚度,密度與強度非比尋常。
亮點3
多重減震立柱
“昆侖”(Kunlun)每一層器材架有四根復合立柱。每一根立柱由上端為直徑45毫米、CNC車制的、316醫療級不銹鋼的螺母,下端為同樣材質的螺母腳釘。兩個螺母之間為直徑40毫米的碳纖維管柱,三者通過直徑12毫米的不銹鋼螺桿固定在一起,碳纖維管內充填大小不一的鐵砂。兩個螺母與碳纖維管之間,均使用特制硅膠O形圈減震,器材、器材架任何的振動都將大部分消失。隔板與復合立柱間若有任何細微振動,先傳導給了復合立柱的不銹鋼螺桿,不銹鋼螺桿的振動將通過與鐵砂的摩擦幾乎完全轉化為熱能。如果通過以上的減震還有漏網之魚,也將通過復合立柱的尖銳不銹鋼腳釘與不銹鋼金屬腳墊之間振動轉化為熱能,又添加了一道避振屏障。
亮點4
自由組合優勢
“昆侖”(Kunlun)器材架每一層的高低任意定制,只需簡單調整不銹鋼螺桿與碳纖維管的高度即可。且每一層器材架都是獨立的,可以靈活堆疊。基于CNC高精度的加工,以及不銹鋼、碳纖維管組成的復合立柱超凡的剛性,即便疊上四五層,也不在話下。根據設計,每一層器材架的負重均可超過100公斤。
亮點5
低調的奢華
316不銹鋼螺母、腳釘、腳墊獨有的金屬光澤與碳纖維的花紋交相輝映,每一層鍛造紋碳纖維隔板外框與斜紋碳纖維交錯運用,傳遞著大道至簡的時尚科技感之美。加之鍛造紋碳纖維在不同角度、不同光線之下千變萬化的折射,使得整個“昆侖”(Kunlun)器材架在低調中彰顯炫麗的風采。
過去隱士ESD的器材陳列都沒有使用器材架,原來早已在秘密修練之中
五大亮點,近十幾個層級的減震設計,依然道不盡隱士“昆侖”(Kunlun)器材架的與眾不同之處。通過使用此款器材架,讓音響電子器材避免更廣泛頻率的共振影響,工作在更干凈的環境下,進一步確保器材本身的高保真還原能力。展示的“昆侖”(Kunlun)器材架圖片,也遠遠不及其實物本身的美。










































