简单的结果来自复杂的工程 专访KEF总工程师Mark Dodd

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• HIFI音响
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• 01-22
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虽然喇叭问世到现在已经快100年，但是到现在为止，KEF手上还握有150项喇叭的设计专利，坚强的研发实力可见一斑。Blade初期箱体的电脑模拟振动图形上可以看到，振动非常不平均...

音响迷都知道KEF的Muon是由工业设计名师Ross Lovegrove设计， 而灵感来自雕塑大师Brancusi的杰作——Blade，则是由纽约ECCO的华裔设计师Eric Chan所设计，但究竟是谁在幕后操刀将这些出众的造型变成完美的发声器，不但能发声，还能发出让人惊异的美妙声响？答案就是KEF的总工程师Mark Dodd。

KEF总工程师---Mark Dodd

许多音响迷可能会纳闷早期知名的喇叭厂为何都是英国厂牌？其实一点都不奇怪，因为英国很早就有专门的声学科系，到处都有研究声学的私人机构，培育了许多声学相关的人才。像是Mark在大学时代就是在物理系专门研究声学，后来当然毕业写的就是喇叭设计相关的论文，也曾经到知名的Southhampton大学声学中心作过研究，绝对是有扎实的理论基础，事实上，看到Mark，听到他讲话，还真有几分“科学家”的气质，完全不像一般喇叭厂的研发人员。

Mark说其实他最早的音响启蒙是他的妈妈，因为他在四岁的时候问了妈妈喇叭为何会发出声音，但妈妈给了他一个很烂的答案，开启了他研究喇叭的兴趣。青少年的时候，他就把家里的收音机给拆了，后来当然是装不回去，但也因此家里终于买了一套像样的音响，他还记得是KEF的4AB，也许一切冥冥中都有注定.......1979年大学毕业之后，他也开始从事Custom Made的喇叭制造，说“客制化”其实是好听了，因为那时没有什么人玩得起Hi End音响，所以很多人就将“自己装”的音响拿来贩售，但作不了多久，他就发现这不是一条好路子（不是也有人后来玩出名堂，开喇叭厂了吗），他去找了当时一家英国的号角喇叭厂Vativox，毛遂自荐问他们有没有要找喇叭设计人员，没想到对方竟然还真的在找这样的人才，于是Mark就去上班了，但是....没有薪水，Mark说其实他们有给薪水，但是不高就是了。

KEF总工程师 --- Mark Dodd

这样的工作当然不可能作得久，但Mark还是非常喜欢设计喇叭，因缘际会下，他进入了喇叭大厂Tannoy工作，也搬到苏格兰，作了七年之后，他在1993年到KEF工作，一路做到声学部门的总工程师。他对苏格兰的回忆是那裡的景色非常美，而威士忌更美～掐指一算，他在KEF也工作快要二十年了！

电脑辅助运算的重要性

目前金山集团旗下有两个喇叭品牌，一是家用市场的KEF，另一个则是专业市场的Celestion，而这两个品排的研发工作都由Mark执掌，位于英国的研发中心约有30名员工，专门的声学专家则约有10位，可说是非常庞大的团队。读者可能会想这么多人究竟都在作些什么？以KEF近年来最具代表性的作品Blade来说，就花了五年时间才正式推出，而五十周年纪念的LS50则历时两年才正式上线生产，Mark说最花时间的其实是“模拟”的过程。

任何一对喇叭投入生产之前都会经过KEF研发中心严密的电脑模拟运算，绝对不同声学上的困难点，您现在看到“简单的结果，都来自背后复杂的工程”（Simple results, complex engineering）。KEF是全球第一个采用电脑设计喇叭的喇叭厂，这个传统一直持续到现在。像是当年BBC会找上KEF设计LS3/5a并非没有道理，因为KEF就是都时全球唯一具有这样模拟设计能力的厂商。目前KEF的工具有Finite Element Analysis（有限元素分析）、Boundary Element Modelling、Computational Fluid dynamics等针对不同喇叭特性的软件，Mark说他参观过世界一线的喇叭大厂，没有一家像KEF具有如此完整的模拟与测试工具，这就是KEF能不断创新的原因。

虽然喇叭问世到现在已经快100年，但是到现在为止，KEF手上还握有150项喇叭的设计专利，更在国际声学会议上发表过50篇的论文，坚强的研发实力可见一斑。

举个简单的例子，从Muon开始，KEF的Uni-Q同轴单元中间的高音单元就已经变成双层结构了，为什么要做成双层结构？因为KEF的研发团队发现传统的凸盆（Dome）高音单元的圆顶形状虽然是发声最完美（符合声波的造型）的形状，但却因为强度不够，会发声铃振现象（上图左），为了同时具有完美的形状与足够的强度，经过无数次的测试，KEF独立研发出了双层结构的振膜，外层是圆顶造型，里层则是强化的结构，就像是（上右图）的拱桥结构一样，在振膜振动时完全不会产生铃振的问题。而这样两层结构的振膜一定比传统的凸盆高音重，相对来说，效率就会降低，但材料的选用、高音单元背后的腔室以及前面的导波器的综合效果，使得高音单元的效率不会降得太低。看起来很简单，是不是？背后的工程是不是很复杂呢？

这是Blade初期箱体的电脑模拟振动图形，可以看到振动非常不平均，后来KEF研发团队借着箱体内横樑的结构强化与阻尼物克服了箱体振动问题，看起来也很简单，做起来一点都不简单。

Blade箱体震动模拟图

Mark在为我们解释传统的D'Appolito单元排列（MTM）所造成的问题，他认为最完美的解决方案就是Uni-Q同轴单元加上D'Appolito排列，达到完整的水平与垂直声波扩散性。

最后，既然目前的新产品都已经用上了Blade的研发成果，而Referencce系列却迟迟没有任何改款的动作，何时才会看到“进化版”的Reference系列喇叭呢？Mark竟然坚不吐实（我猜已经在进行中了），只说目前的Reference系列已是非常好的产（我想他的意思是：要超越很困难，所以花了很多时间吧？哈哈～）那外界谣传的KEF耳机呢？Mark也说无可奉告，因为他的工作是研发新产品与解决设计上的问题，并不是规划新产品，也许他现在并没有接到这样的任务，但难保未来不会有这样的任务，所以不便回答，看来他真是一个不折不扣的工程师！

Mark Dodd不愧是技术底，话匣子一打开就滔滔不绝跟我们分享KEF如何运用电脑模拟技术，创造特性良好的喇叭，这里所谓特性良好的喇叭就是指KEF的旗舰Blade。Blade的开发对于KEF来说实有重大意义，因为开发Blade所获得的经验成为日后KEF强化其它产品的重要来源，大红大紫的50周年纪念版LS50就是一例。

首先来看最重要的Uni-Q高音单元。从基础来说，如果一个高音单元已经拥有正确的造型、良好的刚性，根据电脑模拟，如果能再配上导波器（上右图），它将拥更好的高频响应特性。

不过采用这样的设计会伴随一个小小的缺陷，就是单元前方的空气会随着单元运动而受到挤压，不同疏密强弱的能量会导致声波扩散範围狭窄。而KEF通过电脑模拟找出了着名的橘瓣型导波器（Tangerine waveguide）设计，有了这个导波器，不仅能维持前述的良好高频特性，同时还能增加声波的扩散角度。

橘瓣型导波器设计

图中红色部份就是声波能量最强的地方，黄色次之，蓝色是更小的能量。往上发散的部份是代表声波向外扩散，往下则是代表振膜背后也有能量朝反方向运动，虽然能量比较小，不过如果不处理仍然会影响喇叭表现。

特写

所以，Blade等喇叭所使用的Uni-Q高音单元背后有特别设计的通道，利用空间和阻尼物质来消散高音单元的背波，降低失真，提升高频的细腻度和干净度。

气流通道设计

Uni-Q单元模组的背后气流通道

这就是Blade的Uni-Q高音单元的频率响应测试图，可说是非常完美的表现。

高音单元频响测试图

大家应该都知道，KEF的Uni-Q单元是高音/中音同轴式设计，高音置于中音振膜中央。透过强大的电脑模拟，KEF能找出Uni-Q结构上的各种状况，例如中音单元的悬边。中音单元悬边跟高音有什么关系呢？

前面说过，KEF除了追求高音的质，也追求高频的完美扩散，当高频能量延着中音振膜向外扩散时，一旦碰到传统式悬边、再延着箱体辐射，就会对高频声波扩散形成影响，甚至于造成音染。KEF通过无数次的电脑模拟，找出了特殊的Z-flex悬边结构，能让高频声波更完美扩散，创造出更干净、无失真的高频。

Z-flex悬边结构

MarK Dodd很细心的将Blade、LS50等新一代喇叭的设计特点讲了一遍，不过相信许多读友们已经知道了。

Single Apparent Source喇叭，简称SAS。简言之，就是KEF的“点音源”终极作法，除了高音与低音是同轴点音源（Uni-Q模组）之外，就连低音单元也在Uni-Q的上下两侧对称配置，让高、中、低音形成一个完全的点音源发声型态。

SAS喇叭

下面这就是Blade的结构图，是全世界第一款采用Single Apparent Source技术的喇叭。至于这个点子怎么来的，单元该怎么配置，当然都是靠着大量电脑模拟辅助设计。采访期间我们问Mark Dodd，既然SAS是需要高、中、低音完美结合，那么我们可以为Blade加超低音吗？他回答是OK的，因为Blade的低频延伸能力很好，如果加超低音只需负责很低很低的极低频，此部分的极低频已经没有方向性。当然啦，这是我们假设性的问题，Blade的用家应该不太可能为它加超低音，而且Blade这么好看，大概也没有超低音可以配备吧。

PS：这张图是Blade初期概念设计图，那时分音器是独于箱体外的，后来量产的Blade是把分音器做在箱体里面。

这就是SAS的电脑模拟示意图，下图是采用SAS设计的喇叭，上图是一般传统喇叭，可以看得出来下图是均匀的点音乐声波扩散方式，上图则是不规则的声波扩散方式，採用SAS技术者可以创造出自然又精确的声音结像。

SAS电脑模拟示意图

KEF的终极“振动抑制技术”，称之为Force Cancelling。简言之，就是让低音单元左右对称配置，让低音单元的振动能相互抵销。

KEF"振动抑制技术"

这样看更清楚：

老实说，以前我对Force Cancelling这类的技术半信半疑，认为这“只是一种说法”，振膜运动的力量有可能大到撼摇箱体吗？尤其厂方的示意图画的那么夸张，您有看过喇叭会像左图这样摆动吗？右图就是采用Force cancelling的示意图。结果 Mark Dodd 播放了一张有趣的动态影片，这是他的同事所拼装的喇叭，目的只为呈现低音单元对箱体所带来的振动，为了突显效果，喇叭箱体故意用轻钢架和活动关结组成，左图的传统配置喇叭还真的会剧烈的前后摆动耶，看来绝非嘴上说说而已，真的大有影响。

为了让人服气，就自己组喇叭出来做效果，果然是工程师性格呀，你们赢了......

既然能拿来抑制低音单元带来的振动，用在超低音上不是很好吗？确实，所以KEF也将这项技术运用在自家新的超低音上，可见Blade的研发真的是造福KEF的所有产品线吶。

超低音外型，这是R系列的超低音R400b。