最大障礙的介紹
您有沒有想過，為什麼大多數的重低音喇叭無法做到精確的低音重現呢？這問題的主要原因之一就是記憶效應。雖然好的喇叭單體設計可能會有一些幫助，但唯一實用且有效的途徑就是使用伺服迴路系統。
記憶效應是聲音失真的成因之一，但它無法使用諧波失真測試儀來檢測，這也說明了為什麼在涉及重低音喇叭精確度時，失真測試儀無法呈現完整結果的原因。擁有低諧波失真數值的重低音喇叭並不一定就能產生最精確的聲音。我們設計的重低音喇叭不僅要達到低諧波失真數值，更致力於考慮所有面向的優秀表現以求最精準的低音原音重現。
喇叭音圈的記憶效應是阻止高傳真音質輸出的頭號障礙，這是因為聲音訊號是動態的，跟在大訊號之後的小電位訊號很容易受到大訊號在系統中所遺留的記憶效應影響而產生遮蔽及調變，其結果是，小電位訊號的解析度受到損害。這通常被稱為系統反應『慢』，無法跟上主喇叭。
記憶效應有兩種類型──機械效應與熱效應，我們直藕伺服專利技術能有效地降低它們。在這些方面的表現，我們直藕伺服專利技術的產品是獨一無二的，而傳統的重低音喇叭設計無法解決這些問題。
熱記憶效應
許多音響發燒友都知道熱壓縮理論，它是指喇叭線圈在大功率輸出時所產生的高熱會降低喇叭線圈的阻抗，因而導致喇叭單體效率的損失。熱記憶效應本身並不容易理解，下圖顯示了一個例證。
圖 1.0 – 頻率響應上的溫度影響
上圖顯示溫度對喇叭單體頻率響應的影響。藍線代表喇叭音圈在室溫時的頻率響應；紅線代表喇叭音圈在攝氏300度時的頻率響應。我們可以看得出除了阻抗峰值附近的區域外，其餘輸出都減少達6分貝（dB）。在這個例子裡，阻抗峰值約在45赫茲左右。此外，低音衰減的Q值也幾乎增加了2倍。
上圖顯示溫度如何影響一個喇叭單體的頻率響應，任何人都可以看得到輸出減少了6分貝（dB），Q值也增加了幾乎2倍。因此，熱壓縮效應不僅降低了喇叭單體的輸出，它也會改變對應的Q值，進而影響頻率響應的相位角。
當熱壓縮的變化是動態時，它會導致振幅調變和相位調變等失真。
例如，上圖顯示音圈在兩個不同溫度下的頻率響應。當溫度在低與高之間變化時，它會導致振幅調變。這種失真無法用傳統的諧波失真測試儀量測。雖然上圖沒有顯示相位的響應，但人們可以很容易地理解相位也會產生類似的調變，這通常被稱為相位調變失真。相位調變失真也跟都卜勒效應（Doppler Effect）有關。當相位調變失真發生時，它經常被誤認為是原有聲音的運動。
熱壓縮在技術上的正確說法應該是由兩個部分所組成：
- 音圈的溫度
- 磁鐵的溫度
後者可以使用鋁鎳鈷合金或稀土類磁鐵解決，而直藕伺服專利技術是要解決由音圈溫度引起的熱壓縮效應。
音圈中如何產生熱記憶效應
熱記憶效應是因為音圈所產生的熱無法立即消散到空氣中而造成的。通常，一個音圈是由數層的銅導線所構成，最外層導線可以直接散熱，但內層導線的熱就需要透過外層導線才能消散，這需要額外的時間來完成。在熱消散之前，音圈的阻抗會增加；輸出的音壓會降低。一旦熱消散後，音圈的阻抗會下降、輸出的音壓才會還原。這種溫度恢復率的效應等同一個RC電路中的電容放電，它可歸類為一個時間常數。在沒有強制散熱下，約5秒左右。在阻抗曲線上的諧振峰值會使問題變得更為複雜，功率消耗低，但音盆運動快，強制的通風散熱動作可使時間常數變短，但結果是，時間常數在實際運作中並不是一個非時變的量。在低頻時，音圈的溫度分佈類似一個信號的延遲整流電路；在高頻時，溫度分佈類似於包絡信號的延遲整流電路。
熱壓縮與熱記憶效應的差異
不管音圈溫度的高低，任何時間音盆運動都伴隨著熱記憶效應；另一方面，熱壓縮只在音圈高溫時才產生，所以熱記憶效應是多麼嚴重的問題。一個簡單的數學計算可以讓我們得到一些看法。銅的比熱是0.4（焦耳/克 x 度C），而一般音圈重約50克。200瓦RMS放大器的功率輸出（還不到現行放大器全功率的一半）在一秒鐘內會產生200焦耳的能量。這意味著200瓦RMS的功率輸出將使音圈溫度在一秒鐘內增加攝氏10度，2秒內則增加20度。這20度的溫度增加量將使輸出降低7％。如果音圈溫度變化量在攝氏20度內，將產生大約7％的振幅調變失真，熱記憶效應會在頻域內產生副頻能量，如同抖動音和擺動音所產生的波形。圖1.1和圖1.2分別顯示時域與頻域的響應圖。
圖1.1 - 熱壓縮效應（無伺服系統）
上圖是用麥克風實際測量一個370瓦RMS非伺服重音喇叭只使用一半功率（200RMS）連續輸出60赫茲正弦波的結果。熱壓縮為-2％/秒。在6秒內，輸出電壓降低了12％。
圖1.2 - 在頻率響應中的熱壓縮效應（無伺服系統）
在60赫茲兩側有明顯的副頻能量，在120赫茲兩側也有一些副頻。
熱壓縮效應不同於放大器的負載，它發生在所有的功率輸出，尤其在全功率輸出時更糟。其根本的原因是音圈被加熱而導致音圈阻抗增加的結果。這種類型的變化不僅使無伺服重低音喇叭的聲音"壓縮"，輸出訊號也不一致（也就是說，它不是一個非時變系統）。在下文中，我們會對裝有直藕伺服專利技術的重低音喇叭做相同的測量，同樣是200瓦RMS的運作功率，絕對沒有熱壓縮效應產生，因為伺服迴路會驅動功率放大器提供更多的功率以保持輸出的電壓。圖1.3和圖1.4分別顯示時域與頻域的響應圖。
圖1.3 - 熱壓縮效應（有直藕伺服系統）
上圖與圖1.1在相同的條件下麥克風實際測量的結果。圖表顯示熱壓縮完全消除了。
圖1.4 - 在頻率響應中的熱壓縮效應（有直藕伺服系統）
注意！60赫茲兩側的副頻大大減少了。
機械記憶 ─ 滯後效應
如下圖所示，單體彈波的滯後效應是最好的例子。如果某人拉長彈波後放回（在沒有任何強制力量的情況下），彈波不會立即回到歸零的位置，它需要一定的時間來回復。當喇叭信號是連續且重複時，彈波的回復力和位移之間的關係就會形成一個滯後迴圈。這個滯後迴圈與彈波本身是不是線性無關，而是跟彈波形狀與形式有關。雖然討論喇叭單體的其他元件之滯後效應可能已超過我們討論的範圍，但它們也是有滯後的效應。如果無止境地加大彈波的大小，其滯後效應反而更糟。
圖1.5 - 彈波的滯後迴圈
直藕伺服重低音喇叭的一個獨特優勢就是能大大地減少這種效應。好的喇叭單體設計並無法解決這問題，即使是昂貴的喇叭單體也會飽受滯後效應之苦。
當我們在討論閉路迴路伺服重低喇叭優於傳統開路迴路重低喇叭時，也會再次說明機械記憶的影響。
直藕伺服重低音喇叭
下圖展示直藕伺服功率放大器與喇叭單體之間的連接方式，它是一個迴路系統。在系統中，喇叭單體會有一個伺服（或速度）回饋訊號傳回給功率放大器，使得功率放大器能將音盆的移動線性化，而不是僅有功率放大器的訊號輸出。當音盆的速度在任何時間偏移出預期值，功率放大器會調整其輸出訊號以予糾正之，其結果是，這樣的安排減少失真的發生，這在傳統開路迴路重低音喇叭中是無法做到的。
圖1.6 - 直藕伺服迴路圖
輸入訊號（紅色所示）如同傳統的重低音喇叭，被連接到喇叭單體的音圈。感應線圈（藍色所示）的回饋訊號接回到功率放大器而形成迴路。這使得音盆的動作得以修正，並提供最大程度的控制力。
好處：
- 頻率響應與音圈的阻抗無關
- 彈波和懸邊的失真減少6 ~ 9分貝
- 無熱導失真
直藕伺服重低音喇叭的頻率響應與喇叭音圈的阻抗/溫度間幾乎沒有關聯。為了證明這一點，我們在喇叭單體上串接一個3歐姆電阻來模擬音圈溫度已增加至攝氏300度，然後與無3歐姆電阻的相同喇叭單體做頻率響應的比較。在兩邊，音量輸出都控制在相同的位置。下面的圖展示這兩條曲線（圖1.7），它們幾乎重疊在一起，這兩條曲線之間的差異不到0.2分貝。而在無伺服重低音喇叭裡，它們差異可達6分貝，如同我們之前所闡述的。其結果是，直藕伺服重低音喇叭不僅能克服任何音圈溫度變化效應而保持相同的頻率響應，它也不具有任何熱記憶失真。
圖1.7 - 有/無串接3歐姆電阻的直藕伺服
這圖顯示直藕伺服如何能夠克服任何音圈阻抗的變化，兩曲線重疊在一起，其中一條有串接3歐姆電阻，它們的差異小於0.2分貝。如前說明，在非伺服重低音喇叭裡，這差異會高達6分貝。
減少失真
為了證明直藕伺服重低音喇叭有能力減少彈波非線性與記憶效應的失真，我們使用DS12TC型號*的喇叭單體設計一個2立方英尺容積的密閉式重低音喇叭，並設定伺服與非伺服兩種不同的配置（圖1.8）。測試信號是一個10赫茲（Hz）的正弦波，它有1/4"的峰對峰值的偏移量，其目的是為了檢視低失真的特性。
在這偏移量下，失真的來源主要是由彈波與懸邊的非線性特性造成的，下面的曲線顯示其結果。每個水平間隔是10赫茲，這圖表提供了更好的視覺效果來比較伺服與非伺服之間的水平偏移。兩者都輸入相同的10赫茲正弦波，並產生相同的偏移。直藕伺服系統對第二、第三、第四、第五階等諧波失真分別減少3分貝、5分貝、8分貝和5分貝。
有一件事要注意，在20赫茲的第二階諧波失真主要是由低記憶效應的磁通調變所造成的。此外，第二階諧波失真的音樂性要比其他高階的諧波失真來的少。而且，分貝是以對數的公式計算，所以數值相差5分貝會造成功率放大器有3倍電力輸出的變化量，差8分貝就高達6倍的電力輸出變化量。直藕伺服重低音喇叭能減少二階以上的諧波失真就代表它能處理彈波的非線性與記憶效應。直藕伺服重低音喇叭處理問題的機制是透過伺服迴授信號，如果音盆的速度（位置）偏離預期值，功率放大器會提供額外的電源迫使音盆回歸正確的速度，以減少失真。
圖1.8 - 低頻失真比較 - 伺服對非伺服
這圖表顯示直藕伺服系統如何降低諧波失真。它使用10赫茲的正弦波為基礎，其中最左邊的兩個尖峰分別代表伺服與非伺服的原始訊號，它們的振幅都一樣。在右邊則是第二階的諧波失真（20赫茲），其次是第三、第四、第五、第六階的諧波失真。直藕伺服系統對第二、第三、第四、第五階等諧波失真分別減少3分貝、5分貝、8分貝和5分貝。
在非伺服重低音喇叭裡，因為喇叭單體與功率放大器之間沒有迴授電路，所以當音圈溫度增加，我們可以預期失真也會跟著增加。當喇叭單體串接3歐姆電阻以模擬音圈增溫狀態時，其結果繪圖如下（圖1.9）。直藕伺服系統對第二、第三、第四、第五階的諧波失真分別改善為3分貝、8分貝、14分貝和6分貝。而且，分貝是以對數的公式計算，14分貝相當於16倍的電力輸出。非伺服重低音喇叭想要減少失真只能改善房間溫度，這也再次說明，直藕伺服重低音喇叭的失真幾乎不受音圈溫度影響。
圖1.9 - 高溫時的失真比較 ─ 伺服與非伺服
本實驗與之前相同，除了串接一個3歐姆的電阻器以模擬音圈增溫的影響。其結果是非伺服重低音失真增多，但直藕伺服重低音喇叭幾乎不受影響。直藕伺服重低音喇叭的第二、第三、第四、第五階等諧波失真分別減少為3分貝、8分貝、14分貝和6分貝。
到目前為止，雖然只討論我們伺服重低音喇叭對失真改善的部分，但跟同等級的傳統非伺服重低音喇叭相比，我們伺服重低音喇叭也能提供較高的輸出功率。
它的秘密會在我們「智慧Q值」的文章中討論。
總而言之，直藕伺服提供了以下的好處：
- 沒有音圈的熱導效應所引起的熱壓縮或失真。
- 彈波與懸邊失真可以減少6~9分貝。
- 平坦的頻率響應與喇叭的T/S參數無關。
- 以實惠的價格提供高傳真的低音喇叭：細膩、緊實、透明與完整的低音。
- 適用於所有重低音的配置環境（包括號角式、偶極式、無障板式、…等等）。
- 對密閉式、偶極式及無障板式重低音喇叭有更高的功率輸出（和更好的額外利用率）。
*請注意：這喇叭單體現在已經被新型號（DS1200）的喇叭單體所取代，但以上的說明仍適用於我們現在所使用的型號。