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本文是Goldmund发表已久的一篇文章,原名为「The Goldmund Mechanical Grounding」,内容旨在阐述机械接地的影响与重要性。瑞士Goldmund向来是业界倡导「机械接地」着力最深的音响厂商,不但在相关理论方面已经获得专利多年,而且在旗下产品也都可以见到实际应用的范例。虽说Goldmund的器材并非大家都有机会使用,不过其间牵涉的观念亦可视为角锥、垫材等道具的延伸,喜爱调音的音响迷可以当作参考。5 C" p- z2 l3 S. m7 ^
; @$ Z5 o/ b3 \2 r: P. b5 I, A% f2 U自从Goldmund T3唱臂和Reference唱盘推出之后,所有Goldmund的产品,包括Mimesis系列的前后级扩大机,都必须通过严格的机械参数测试 - Goldmund机械接地理论(Goldmund Mechanical Grounding Principle),方能推出上市。拜Goldmund研发工程师所发展出的「电子接地守则」经验之所赐,经由严谨的机械接地结构,使得音响系统的假性机械谐振得以降至最低,以臻完美之境。而唯有与地表适当的连接,方能有效的将各环节中可能造成的谐振收纳,尽可能的使其趋近于零。
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有趣的实验% a- s6 U" ]2 R$ v9 w- x6 C" V
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为了要简单的说明Goldmund的机械接地理论,我们常用电动刮胡刀为例来作解释。每当手握着电动刮胡刀时,您可以直接的感觉到刮胡刀机身的震动。如果想要减低这种震动,我们可以在刮胡刀周围包裹上软性的吸振物质。即便如此,藉由橡胶或是软布的包裹,对震动的吸收程度上仍然有限。倘若您试着将电动刮胡刀靠在浴缸上,同时微微施压,这些剩余的微量震动便会由于浴缸与地面稳固的连接,顺利的导入地表而得以排除。
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电子学上的现象, n& }5 O/ z, ]' m. K
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电子学上的现象与机械接地是相当类似的。在器材处于不稳定状态(Floating)之下,器材的噪音、哼声、以及DC Offset是无法避免的,整个机械架构也会因此而容易震动。于是,我们可以尝试着将机体与地面连接,藉以排除震动所带来的困扰;而机体与地面的连接愈是完善牢固,相对的接地效果也就愈显著。所有机箱内引发振动的臭虫,在经过适当的机械接地处理加以排除之后,讯号自然就会显得格外干净,就连唱头在传统唱片沟槽中摩擦所造成微小的机械性震荡,也可能消弭于无形。音箱中的各组件也保留原本因为振动而消耗掉的能量,进而提供了更上层楼的活生感。) p* Z! z7 I7 B
1 k6 k$ P& _/ w" D光学上的现象# D9 t- e3 Y0 S- y
0 ^- B8 u. R) s" g2 e* t. A2 o9 O( Q为了要有效的吸收震动,整个机械结构内各组件间的连接,必须保有一定的特性。如果我们忽略了其中某些组件较为独特的个性,震动便会经由各组件间的连接而产生「反射」的现象(Reflected)。光学仪器中光线的传导也有类似的有趣现象。当光线经由空气进入玻璃介质,部分光线随即产生反射现象。假使经过的路径是二层玻璃,那么,玻璃表面的光滑程度和二层玻璃特性,就成了决定光线反射比例的重大变因。玻璃表面愈是光滑,或者是材质相同(折射率相同),所产生的反射也就愈小。再者,由高密度介质(高折射率,低传递速率)进入低密度介质(低折射率,高传递速率),也会提供光线较佳的传导途径。' A7 j! m! p. Z
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相对的在机械学上,震动可能因为接触面的平滑程度或材质的特性而无法顺利传导下去。除了折射系数之外,机械阻抗也是机械工程师考量的重点之一。就好比在光学,震动可以顺利的由慢介质(软性物质,低传导速度)传导至快介质(刚性物质,高传导速度)。Goldmund的圆锥角就是以这种理念为基础而设计的,同时也考量了光学上的限制折射角度(The Limit Refraction Angle)会带来的影响。
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音响器材的音染0 x/ V/ B p5 `. ~8 ^( Z' |# N$ i
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Goldmund的工程师群在彻底研究过多种不同器材之后,证实了绝大多数的音染是来自于器材的机械振动。至于Re-Emission所造成的喇叭本身内部的震动,以及因能量吸收而产生声音瞬间的模糊感,机械上的电子回路(包括器材所有零件本身)会因麦克风效应而产生一连串的震动、假性讯号和音染。这样的效应在真空管上是可以轻易地经由耳朵判别的。由于真空管中的电压会随着讯号的强弱而上下起伏,因而造成真空管内部金属部分的震动,同时也使得电极本身的谐振对声音品质产生影响。另外,讯号衰减的时间延长(真空管器材发出空间感的来源),以及各种真空管的结构对不同频段所造成的音染(好坏管子的分别),都是主宰真空管器材声音的主要因素。1 r+ v' M! X8 K, y! w
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几年前,这种现象也被发现在电容器上。这种所谓的电容器「声纹」(Sonic Fingerprint)的来源,主要来自电容器内部铝箔间的震动。绝缘层/铝箔相对于电解质的机械结构愈强,或是聚苯乙烯与复合碳酸盐间的谐振愈谐调,电容器也就愈适合为音响之用。而一般来说,电介质密度愈大(高电压),音质愈佳;同时,固体铝质电解质也较液体容易震动之电解质好得多。" y9 O. W+ \/ x+ z% {# ?6 b+ z
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在扩大机中,输出晶体管也会产生相当程度的震动,而Goldmund的扩大机将来自输入晶体管的麦克风效应所生成之震动,以机械接地方式予以消除。同样的,喇叭和唱盘也可以藉机械接地,以相同的原则在声音方面予以改善。
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优秀的机械接地设计
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+ {4 A* S1 o. ~; ?2 k虽然由Goldmund研发出的机械接地技术都已获得专利,但是一般构筑机械与地表良好的结合的基本理论,早已为大众所熟知,并且已经应用至其它如大型的机械工具制造产业上,而此大型机械工具的生产则是瑞士相当重要的工业之一。5 M9 L u3 F% `# {: A; T' ^) I: c
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再一次强调,机器的谐振可以轻易地从电子和光学的基础上予以消除。首先,地表与机械结构间的接合必须相当严谨,阻尼物质的采用也应慎重的选择,否则接合物质会因本身的共振而产生不良的影响(例如使用铝质圆锥体),同时能量的传递上和震动的排除也无法趋于完美。再者,就如我们所见到的,震动由慢介质进入快介质能有较为良好的传送。因此,适当的选择二种介质材料才能确保震动疏离的完美性,同时将回震传至本体的可能性降至最低。这种作用就是Goldmund所说的「机械二极管」效应(Mechanical Diode)。如果我们将光学中的原理加以延伸,应用在音响器材上,则各个组件接合的角度必须有确切的方向性,而Goldmund所设计使用的圆锥体则有着相当于电子二极管的单向传导功能;除此之外,角锥形角座、机械二极管、坚固而沉重的机体、震动排除箱和阻尼物质在Goldmund产品中随处可见。诚然愈是重型机械,愈需要好的机械接地。在音响设计上有许许多多的例子可以说明,纵使是小小的改善,也会对声音造成戏剧性的改变。 V. R0 z, S' r
8 S. C3 ?3 N" D# @# h机械接地对声音的影响
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7 W, t1 z* A3 [3 _3 c良好的机械接地不仅提供了较优异的动态表现,同时也可以大幅度的降低音染。前面已经讨论过,任何的器材的机械接地可将器材本身的震动藉地表导出。对于机械接地的喇叭而言,所有可利用的能量将完全转移到音响能量之上,使得动态表现大幅提升。因此,妥善的扩大机机械接地不仅削减了机箱内部的谐振,同时可以预期的是,大动态的表现与具有活生感的瞬时反应。
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) Q- m/ K2 U0 \/ z- I! ]1 _对于经验较缺乏的音响迷来说,要听出器材上程度较低的音染或许并不容易,但是,本文是Goldmund发表已久的一篇文章,原名为「The Goldmund Mechanical Grounding」,内容旨在阐述机械接地的影响与重要性。瑞士Goldmund向来是业界倡导「机械接地」着力最深的音响厂商,不但在相关理论方面已经获得专利多年,而且在旗下产品也都可以见到实际应用的范例。虽说Goldmund的器材并非大家都有机会使用,不过其间牵涉的观念亦可视为角锥、垫材等道具的延伸,喜爱调音的音响迷可以当作参考。
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+ O7 d7 _0 x6 E* C6 n3 |自从Goldmund T3唱臂和Reference唱盘推出之后,所有Goldmund的产品,包括Mimesis系列的前后级扩大机,都必须通过严格的机械参数测试 - Goldmund机械接地理论(Goldmund Mechanical Grounding Principle),方能推出上市。拜Goldmund研发工程师所发展出的「电子接地守则」经验之所赐,经由严谨的机械接地结构,使得音响系统的假性机械谐振得以降至最低,以臻完美之境。而唯有与地表适当的连接,方能有效的将各环节中可能造成的谐振收纳,尽可能的使其趋近于零。 |
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