鑽石高音單體的好處在哪裡？

smalltiger

sourced from 海外專訪B&W／劉漢盛
鑽石高音單體的好處在哪裡？
人造鑽石可以用來鋸石材。
人造鑽石可以用來做高爾夫球桿頭。
人造鑽石可以製造光學透鏡。
人造鑽石可以製造飛彈鼻端凸鏡。
人造鑽石可以用在萬向接頭。
人造鑽石可以做成手術刀。
鑽石不起化學作用。
鑽石的楊氏係數(Young's Modulus，材料剛性指標)最高。
鑽石因為最堅硬，抗摩擦能力最強。
鑽石的熱傳導能力最強。
鋁振膜單體與鑽石振膜單體實測頻率響應曲線。圖中上方藍色代表鋁振膜，下方紅色代表鑽石振膜，鋁振膜的曲線在20kHz之後就開始上揚，表示開始發生輕微共振，在將近30kHz時就是共振點，也就是盆分裂點，再往更高的頻率時就都是振鈴現象了。而鑽石振膜在大約45kHz之後曲線才開始微微上揚，一直到70kHz都還看不到嚴重的共振現象與振鈴。由此測試圖中可知二種振膜之高下。
〔圖〕以Finite Element Analysis方式來模擬鋁振膜(上方)與鑽石振膜(下方)的頻率響應曲線。鋁振膜的頻率響應曲線在超過20kHz時開始上升，到30kHz附近達到最高點，那就是共振點，也就是分裂頻率。30kHz之後，頻率響應就迅速衰減。鑽石振膜的頻率響應曲線在70kHz處達到分裂頻率，隨後急遽衰減。從這二個模擬中，可以看出鑽石振膜的性能強過鋁振膜太多。圖中陰影部分就是模擬的「理想」振膜頻率響應曲線，一個理想的振膜並不會產生突起的分裂頻率，反而是在非常高的頻率處開始緩慢衰減。

到底鑽石振膜的好處在哪裡呢？使得它被稱為目前最佳的高音單體。其實，鑽石振膜的好來自於材料本身的好，我們都知道，鑽石是世界上最硬的材料，它的硬度重量比是陶瓷的五倍。再來，它的內部傳導速度最快，達到，18,000m/sec。第三、它的熱傳導能力世界最佳，是第二名銀的五倍以上。第四、它的分子結構最緊密，產生最佳剛性。最後，它的分子最穩定，不會與氣體或其他材料互起反應，所以可以使用千、萬年而不變質。以上五項材料特點對於高音單體振膜而言，都是再好不過的特性，尤其是熱傳導能力，因為高音單體的音圈在大功率輸入時容易產生高熱，此時如果音圈附著在鑽石振膜上，可以馬上將音圈的高熱傳導出去，大大提昇高音單體的承受功率能力，這絕對是其他材料所比不上的。

鑽石振膜的共振頻率最高
如果拿目前市面上最常見到的高音單體振膜材料相比，鋁的楊氏係數（Young' Modulus，材料剛性的指標）為71，鈦的楊氏係數為120，鈹的楊氏係數為318，而鑽石的楊氏係數高達1,000。再就材料密度來看，鋁的密度為2700，鈦的密度為4500，鈹的密度為1850，而鑽石的密度為3500。這其中鈦的密度雖然最大，但是因為其剛性並不高，因此以材料剛性與密度為分子分母來計算的共振頻率係數並不高。依照公式計算，鋁的共振頻率係數為5128，鈦的共振頻率係數為5164，鈹的共振頻率係數為13111，而鑽石的共振頻率係數則為16903。這幾個數字告訴我們，如果鋁與鈦的相對共振頻率係數為1.0，那麼鈹就是2.6，而鑽石則是3.3。

從1.0、2.6、3.3這三個數字可以告訴我們什麼事實呢？就以B&W自家原來使用的鋁振膜高音單體而言，它的第一次振膜共振頻率大約為28.5kHz（振膜厚度為50μm），而鑽石高音單體第一次振膜共振頻率卻可高達80.8kHz（振膜厚度為40μm），大約是鋁高音單體的3.3倍。以上這些數字並非憑空產生，而是利用Finite Element Analysis（FEA電腦模擬）作分析得來的。

共振頻率越高，人耳可聽頻域越平直
或許您會認為,人耳的聽力範圍大約就是20Hz-20kHz，就算是鋁振膜的第一次共振頻率都在28.5kHz，已經遠超過人耳所聞範圍，因此已經夠用。不過實際的情況是，振膜的共振並不是在28.5kHz處才發生的，它會在低於28.5kHz處就開始產生。所以，如果能夠把振膜第一次共振頻率點儘量往上提昇，20kHz附近的頻率響應曲線就會越平直，這也就是為什麼要採用鑽石高音單體的原因。

或許讀者們並不十分了解第一次共振頻率的意義，在此我簡單做個說明。我們都知道任何材料都有材料本身的共振頻率，而共振頻率並不只有一個，它還會有倍頻的共振頻率，不過，對於喇叭單體振膜而言，影響最大的就是第一次共振頻率。共振頻率一般還有一個稱呼，那就是分裂（Break up）頻率，也就是振膜開始呈現不規則分裂的頻率，這也稱為盆分裂。

通常我們所謂的共振頻率指的是共振最強的那個頻率點（例如鋁振膜的28.5kHz），那個點是山峰的最高峰。問題是，共振並不是只有在最高峰才發生，它就如山峰形狀一般，早在「山腳下」就已經開始發生共振現象了，只不過共振強度一路升高，直到最高峰處。換句話說，鋁振膜的第一次共振頻率雖然標示在28.5kHz，事實上它可能早在23kHz（假設）時就已經開始共振。當共振開始時，高音單體所發出的能量就會不正常的增強，使得頻率響應曲線產生突起的山峰狀。

40kHz都還保持頻率響應平直
而就在第一次共振頻率點達到之後，高音單體所發出的能量就會開始急速下降，形成巨大的波谷。看到這裡，我想您已經明白，雖然鋁振膜高音單體的第一次共振頻率遠在28.5kHz，但是真正頻率響應曲線平直的可用範圍可能只有在23kHz以內。因此，如果能夠把高音單體振膜的第一次共振頻率提高，對喇叭而言絕對會有正面的效果。根據B&W的實測，鑽石高音單體在40kHz之前都還能夠保持平直，也就是絲毫沒有共振現象，這是鋁高音單體所無法做到的。

此外，如前所述，現今DVD Audio或SACD軟體的頻率響應並不只是侷限於20kHz而已，理論上它們已經提高到96kHz（最高取樣頻率192kHz就意謂著實際頻寬可達96kHz）。雖然目前錄音室裡的麥克風還無法真正錄出96kHz的訊號，也沒有任何樂器的頻域能夠達到96kHz，但今天沒有並不代表未來也沒有，所以，讓高音單體的頻寬提昇就是面對未來的最佳對策，這也是為何B&W要開始採用鑽石高音單體的原因之一。

除了第一次共振頻率提昇之外，鑽石振膜高音單體還有一個好處，那就是頻率響應曲線。B&W的研究所做過各種研究，發現假若拿一個理想的無限剛性高音單體與鋁高音單體、鑽石高音單體作電腦模擬比較，在10kHz時，鋁高音單體會比理想無限剛性單體的頻率響應高0.8dB，此時鑽石高音單體只高0.1dB。假若頻率升高到20kHz，此時鋁高音單體的頻率響應曲線就會比理想無限剛性單體高4.6dB，而此時鑽石高音單體只會高0.5dB。從這項實驗中，可以了解鑽石高音單體的頻率響應曲線比鋁高音單體更平直。

至於有關相位、失真數字、反應時間等，B&W的研究室也做過相關研究，雖然電腦模擬有數據，不過他們倒是很中肯的在白皮書中表示，在實際聆聽中，鑽石高音單體與鋁高音單體在這些方面的差距還不是很清楚。由於小虎沒法找到相關貼圖，只貼上相關文章作分享，請見諒

momei

鑽石高音有些會聽來很生硬。很多樂器都是去到幾千Hz, 再高的都是泛音 harmonics

smalltiger

momei 發表於 2016-7-8 18:16
鑽石高音有些會聽來很生硬。很多樂器都是去到幾千Hz, 再高的都是泛音 harmonics  ...

小虎見很多天價喇叭都用鑽石甚至更高價的黑鑽單元 ，近十年亦不少用鈹或鋁帶金屬高音，而一些品牌仍用非金屬的絲膜或陶瓷高音，各家有各家自己主張，所以小虎想師兄們分享吓自己聽過最靚聲的高音單元喇叭的感受，我自己並沒有前設的答案。

momei

有些鑚石高音擴散度欠佳，甚至有黏喇叭箱的現象。
文章列出的數據是指鑚石高音全勝，我是想說不一定。用其它類型的高音單元可以做到一樣好。

smalltiger

momei 發表於 2016-7-8 19:13
有些鑚石高音擴散度欠佳，甚至有黏喇叭箱的現象。
文章列出的數據是指鑚石高音全勝，我是想說不一定。用其 ...

Memoi兄所言是有道理，由於喇叭的音色是由多組單元配套而成，再加上分音等電路和音箱構成，但高音單元主宰高音的表現亦是不爭的事實。小虎用的B&W喇叭用鑽石高音，郤和聽過的Kharma和Martens的黑鑽卻不同表現，但比小虎用的ProAc喇叭軟球高音的音色清純些，幼細些，但ProAc的高音單元郤又音色味道比較厚潤些。兩者各有特色又各不相同。

kevin2007

據聞咁多種金屬中"鈹"做震膜的躁音是最少，而可出到的高頻亦是最高，所以TAD的中音horn頭都是用"鈹"o黎做原料

smalltiger

kevin2007 發表於 2016-7-8 20:17
據聞咁多種金屬中"鈹"做震膜的躁音是最少，而可出到的高頻亦是最高，所以TAD的中音horn頭都是用"鈹"o黎做原 ...

謝謝Kevin兄分享 ，小虎未詳細聽過TAD，只是多在音展場地略聽，但在一次家訪聽過JM Labs Utopia的鈹高音，音樂感郤很好

GREENSPAN

momei 發表於 2016-7-8 14:13
有些鑚石高音擴散度欠佳，甚至有黏喇叭箱的現象。
文章列出的數據是指鑚石高音全勝，我是想說不一定。用其 ...

台灣這位作者都係一貫的擦鞋文章( or 忠厚?), 唔使太認真!

kevin2007

smalltiger 發表於 2016-7-8 20:49
謝謝Kevin兄分享 ，小虎未詳細聽過TAD，只是多在音展場地略聽，但在一次家訪聽過JM Labs Utopia ...

據聞因"鈹"震膜的眾多優點，現在台灣及國內都開始有一些震膜生產商為一d中古有名中音horn頭復刻鈹震膜o黎取代原有的鋁鋁震膜

smalltiger

GREENSPAN 發表於 2016-7-8 20:52
台灣這位作者都係一貫的擦鞋文章( or 忠厚?), 唔使太認真!

Green兄 ，引用此編文章，正是小虎反思廣告文章對讀者的影響，如果是好的喇叭，用科學上所說最優良的物質必要性，如Magico將鈹導上鑽石膜高音單元，PP1000唱頭導上Carbon like diamond的外殼等等，究竟是音質上有明顯改善，或是品牌加入可以賣貴很多的理由？

smalltiger

kevin2007 發表於 2016-7-8 21:11
據聞因"鈹"震膜的眾多優點，現在台灣及國內都開始有一些震膜生產商為一d中古有名中音horn頭復刻鈹震膜o黎 ...

Kevin兄看來鈹須然在數據上有些不及鑚石 ，但物料音色上卻有其獨特吸引魅力

momei

其實各人對同一喇叭的高音評價會不同，因為著眼於它的優劣㸃各不相同。例如甲君特別喜歡它的優點便會將它們放大並且縮小它的劣㸃，但乙君特別討厭它的劣點，便會將優㸃蓋過了。而丙君也許連一些㸃子是優還是劣意見也不同。
其實中音和低音亦如是。

smalltiger

momei 發表於 2016-7-8 22:11
其實各人對同一喇叭的高音評價會不同，因為著眼於它的優劣㸃各不相同。例如甲君特別喜歡它的優點便會將它們 ...

正是因為每人對喇叭的價格， 音色和性能有不同的喜好 ，玩音響的樂趣可能是音響的多樣化 。

GREENSPAN

smalltiger 發表於 2016-7-8 16:42
Green兄 ，引用此編文章，正是小虎反思廣告文章對讀者的影響，如果是好的喇叭，用科學上所說最 ...

虎爺,

如 Kevin2007 兄講嘅" 鈹 "應该係高音最適合物料, 君不見好多超高都係用鈹做單元.

我非常注重中高音, 所以我啲 power distributor 用嘅 receptacles 接点都係用鍍 "鈹"嘅. 部份 power plug亦用鍍"鈹"的.

smalltiger

GREENSPAN 發表於 2016-7-8 22:45
虎爺,

如 Kevin2007 兄講嘅" 鈹 "應该係高音最適合物料, 君不見好多超高都係用鈹做單元.

小虎覺得Green兄是一位十分有熱情的音響發燒友 ，在長長的經歷中，掌握了很多靚聲的要點，不但願意花費，亦很坦然自已的感受。 相對，小虎仍有很多需要修習的地方。

GREENSPAN

smalltiger 發表於 2016-7-8 17:59
小虎覺得Green兄是一位十分有熱情的音響發燒友 ，在長長的經歷中，掌握了很多靚聲的要點，不但 ...

虎爺,

唔好笑我呢個窮老鬼啦!

smalltiger

GREENSPAN 發表於 2016-7-8 23:05
虎爺,

唔好笑我呢個窮老鬼啦!

Green兄真的是小虎的前輩 ，從你過往的分享 ，見你真的花了很多心機架構自己的系統 相信那份熱情都現在仍然十分積極 。

去污粉

b&w的钻石是我记得是铝壳上镀了一层钻石粉，和啊枯藤的黑钻完全不同，所以价格和性能差异也是非常大的，就KHARMA而言，黑钻高音级别是高于铍高音的，近期比较有意思的就是magico的M PROJECT和S7用的铍膜镀钻石层的混合新高音

長長影子

高音單元嘅表現,磁路線性,箱體降低diffraction設計,曲線孤度比例等等嘅差異佔嘅比重，比是否用鑽石或用鈹做震膜更為重要。高音單元用乜物料比較容易用作商業啅頭或賣點，好多更重要嘅因素反而往往被忽略，但同一設計下比較以 CVD diamond 計,不論散熱,硬度及頻寬都一定唔會輸畀鈹。

momei

GREENSPAN 發表於 2016-7-8 22:45
虎爺,

如 Kevin2007 兄講嘅" 鈹 "應该係高音最適合物料, 君不見好多超高都係用鈹做單元.

嘩! 連細節都咁堅。