破解黑膠唱盤的最後密碼
Roksan Xerxes.20 — 設計篇
文／陶忠豪
音響城邦2006年6月
在初代Xerxes精密建構的基礎上，第三代Xerxes.20進一步實踐了Touraj的理念。它繼承了頂級唱盤TMS2的結構，採用三重避震措施，有效解決了一般軟盤最難克服的橫向振動問題。
在本刊第十期中，主筆何灣嵐先生曾與Roksan主事者Touraj Moghaddam博士進行了一次深度訪談，那篇專訪不但詳細介紹了Roksan的Artemiz唱臂，同時也是一篇極具知識性的文章。
來自行家的肯定
相信看過何先生專欄的讀者都瞭解，他是一位從邏輯與理論出發來解析LP唱盤、唱臂設計的專家，如果以他嚴格的純理標準檢視，現實世界中恐怕沒有任何LP重播設備符合他心目中理想的設計。不過在那篇專訪中，他卻用上了「高度欣賞」、「匠心獨運」、「值得喝采」等字眼，讚賞Touraj的專業素養與Artemiz唱臂的獨到設計。Roksan的設計在某種程度上，想必已經接近何先生的理想境界了。
距離那次專訪將近一年，Roksan推出了第三代的Xerxes.20唱盤。此時又有一事令我意外，那就是田昌政先生竟然也成為Roksan的經銷商之一。我之前曾與田先生聊過幾回，深知他也是一位見識淵博的黑膠愛好者，不論何種唱盤、唱臂，知名大廠或隱世小廠的產品，他幾乎都曾經親身鑽研、使用過，這等經驗可不是一般音響迷所能擁有。我以為在他心目中，唯有超弩級經典或絕頂聰明的創新設計才看得上眼，想不到最後獲得他的認可，並且正式接下推廣工作的新產品，竟然是這台問世已有30年歷史的Xerxes唱盤。令我好奇的是，這台Xerxes.20看來平凡無奇，既沒有炫麗威武的造型，也沒有裝甲戰車般的重量。田先生選擇推廣這台唱盤，想必有其獨到見解。
紮實耐用、使用便利
田先生告訴我，他接觸過的頂級唱盤、唱臂不在少數，但是這些產品在追求極致表現之餘，卻忽略了使用的親和性，用家往往需要經過繁複的安裝、調整過程，才能發揮應有的聲音水準。而且這些唱盤往往體形龐大沈重，價格又昂貴無比，更非尋常愛樂者所能親近。
反觀Xerxes.20，它的整體設計紮實耐用，沒有過於脆弱的元件，而且安裝調整容易、調整好之後設定幾乎不會跑掉。機身造型雖是一般尺寸，但是只要深入瞭解，你將會驚訝於Xerxes.20的每一處設計都是經過精密測量計算的結果。田先生曾與Touraj有過一個下午的會晤，所以他清楚瞭解，在有限的機箱尺寸中，以極簡設計發揮最大效能，才是Roksan所追求的目標。
田先生曾為許多LP用家解決疑難雜症，所以他也能深刻體會這些人的困境。如果成天為調整唱盤而苦惱，只會抹煞聆聽樂趣，搞得視黑膠為畏途。一台設計周密，調整方便的唱盤，才能讓用家真正安心的聆賞音樂。從使用者的角度出發，Xerxes.20是一台真正為欣賞音樂而服務的唱盤，這才是田先生欣賞它的原因。
超越軟、硬盤的避震設計
這次前往田先生家聆聽的LP系統，是由Roksan Xerxes.20唱盤與Artemiz唱臂、Shiraz唱頭所組成，讓我們先從甫改款的Xerxes.20唱盤介紹起。Xerxes是Roksan的創業作，推出於1985年，迄今30年間只經過2次改款，可見這台唱盤基礎之紮實。這兩次改款的時間剛好都相隔10年，而且每次改款必定都有重大技術突破，這次的改款重點，主要在於避震系統的改良。
一般唱盤的避震設計，總跳脫不了軟盤與硬盤兩個方向。不過Xerxes.20的設計卻既不像軟盤也不像硬盤。事實上，Touraj在30年前設計初代Xerxes的目的之一，就是為了解決軟盤與硬盤的先天缺陷。擁有機械博士學位的他認為，從唱針運動的角度檢視，硬盤必須抵抗小至百萬分之一吋的微弱振動，才能避免唱針受到共振干擾。要達到這個目標，盤身的重量將大到我們無法想像的地步，即使現今最重的硬盤都無法解決這個問題。至於軟盤，它雖然可以靠控制共振頻率降低振動干擾，但是大多數軟盤只能有效化解垂直共振，並無法解決橫向共振問題，而且要調整到理想的共振頻率極其困難，使用上並不方便。
既要控制盤身共振，又要兼顧使用便利性，Touraj要如何達到這個不可的任務呢？讓我們看看他的解決之道。Xerxes的基座全以MDF板構成，一般音響迷一定懷疑，普通的MDF怎麼可能抗拒共振？Touraj會告訴你，世界上所有的物質都會共振，並不是用上剛性高的材料就不會振動了。既然如此，Roksan就沒必要用特殊材料，讓消費者承擔不必要的額外成本。簡單的說，重點不在基座使用了什麼高剛性的材質，而在於如何抑制基座的共振。
然選擇以MDF做基座，Touraj自然有十足把握控制它的共振。老實說，他的妙招出乎意料的簡單，作法只不過是在基座底板切出兩道縫隙，區隔出馬達的位置；再於基座頂板切割出另一道如賽車跑道般的縫隙，只留下一邊與整塊底板相連，區隔出轉盤軸承與唱臂座的位置，從基座的結構應力下手，輕輕鬆鬆就化解了盤身以及馬達的共振干擾。這種作法看似簡單，但不論縫隙的長度、形狀、位置，都要依據質量分配、結構應力與共振係數是精密計算後才能決定。所以別以為Xerxes的造型平凡無奇，其實它的長寬比例與每一處結構，都是設計師嚴密控制下的結果。
初代Xerxes的確採用了軟盤概念，不過它用的不是常見的彈簧，而是在頂板與底座間裝置了形狀如兩個甜甜圈相疊的特製橡膠避震器，來達到控制共振的目的。這種設計不用調整，有硬盤的使用便利性，卻沒有彈簧穩定度欠佳而且容易疲乏的問題，也免除了用家調整軟盤共振頻率的困擾。底座的腳墊是三點接地設計，不過這三點的位置並不對稱，而是在計算過盤身質心後，找出的最佳平衡點。
繼承頂級TMS 2唱盤結構
在初代Xerxes精密建構的基礎上，第三代Xerxes.20進一步實踐了Touraj的理念。前面說到，一般軟盤通常無法抵抗橫向振動的問題，Xerxes. 20就是針對這道難題而改良，它的基座由下層的黑色底板、上層的木質外框，與承載轉盤與唱臂的副基座構成。由這三部分所構成的三重避震結構，其實就是Roksan頂級TMS 2唱盤的簡化版。
先看第一重避震。Xerxes.20延續了Xerxes的三點接地設計，不過在每個腳墊的上方，都連接了一個改良版的半球形空心橡膠避震器。再看第二重避震，Xerxes.20的外框內也裝置了三個相同的避震器，而且位置正對著三個腳墊的避震器。這上下兩組避震器彼此相接，形成了一個接近球狀的避震裝置。這個懸浮的外框避震裝置，正是抵抗橫向振動的關鍵。田先生實際示範了它的抗震效果，在唱片重播時，即使用手橫向推動唱盤，依然毫無跳針狀況。不過田先生告訴我，Xerxes.20這次的改良已經將唱盤與唱臂的整合納入考量，在搭配Artemiz唱臂的狀況下，才能完全發揮抵抗橫向避震的能力。
最後看到Xerxes.20的第三重避震。前文說到，初代Xerxes利用一道如跑道般的縫隙，隔絕了共振對轉盤與唱臂的干擾，不過轉盤、唱臂區域與整塊依然相連。這次Xerxes.20則將承載轉盤與唱臂的區域與頂板完全分離，形成一個設置於底板之上，但獨立於與外框的副基座。這個副基座下方依靠5個半球形避震器支撐，藉以徹底隔絕振動對轉盤與唱臂的干擾。轉盤的水平也可透過改變避震器的高度進行調整。
巧妙化解轉盤共振
介紹完唱盤避震系統之後，讓我們再看到轉盤的設計。如何降低轉盤本身的共振，也是唱盤設計者的主要課題。常見的方法有增加轉盤的重量、有從複合材料下手，最簡單的作法則是在轉盤外套上一個橡皮圈作為抑震阻尼。不過我們已經知道，Touraj並不認同用質量對抗振動，所以Xerxes.20的轉盤並不沈重。而且它只使用了鋁合金一種材質，也沒有任何橡膠阻尼。這個轉盤由內盤與外盤兩件組合而成，結構看似簡單，但實際上，它的製作難度與成本卻可能比大多數轉盤還高得多。
首先，Touraj堅持內、外兩個轉盤都必須由整塊實心鋁棒切削而成，因為他認為鑄造成形的轉盤密度不夠均勻。再者，不論內、外轉盤，它們的盤面與盤身都是由分開的兩個鈑件所組合，而非一體切削成形。這種作法雖然複雜，但卻是Touraj用來調整轉盤共振頻率（tuned resonance）的秘訣。他認為一體成形的轉盤必定會在某個頻率產生共振，道理就像音叉一樣，當我們敲擊一個音叉，它一定會因為振動而發聲。但是當我們把兩個正在發聲的音叉碰在一起，他們的共振就會相互抵銷。Xerxes.20的轉盤就是運用相同道理，當內、外轉盤共4個鈑件結合在一起時，它們就可以抵銷彼此的共振。當然，這4個鈑件的形狀、配重、接合方式都必須經過精密計算，才能達到抵銷共振的目的。
至於為何不在轉盤外緣套上橡皮圈呢？Touraj認為橡皮阻尼只能吸收某個頻段的共振，而且它會反彈轉盤本身的共振，並不是妥當的設計方式。
講到這裡，或許有讀者會質疑，這種組合式的轉盤，難道不會因為鈑件相互撞擊而產生振動嗎？Touraj當然考慮到了這點，而且他又採用了一種令人意想不到的作法來解決這個問題。他利用熱漲冷縮的原理，在組裝過程中先讓盤身受熱膨脹，再將盤面嵌入盤身中，依靠冷卻後的收縮力量，用不著任何螺絲或接著劑，就可以將兩者牢牢地固定在一起！這種作法其實還有另一個目的，那就是確保整個轉盤的真圓度與質量平衡，對於講究旋轉穩定性的轉盤來說，這個指標比轉盤多重或使用了什麼材質還要重要的多，不過特別強調這點的唱盤製造廠卻不多。
追求最佳平衡點的精密軸承
再談到Xerxes.20的轉盤軸承設計。降低軸承摩擦力一直是唱盤設計者追求的目標，而Xerxes.20均衡而輕量的轉盤顯然減輕了軸承莫大的負擔。因為重量輕，所以它的軸承可以做的比一般細，藉以減少摩擦面積，不過它的長度卻比一般要長。Touraj將軸承長度與直徑的比例設定為11：1，因為經過計算後，轉盤的質心在這個設定下將處於最穩定狀態。
身為機械博士，Touraj對於軸承精密度的要求近乎苛求。Xerxes.20轉盤的軸承採用了強化硬度的工具鋼（hardened tool steel）精密切削而成，軸承座由實心磷青銅（phosphor bronze）車出，軸承的支點則是一顆碳化鎢（tungsten carbide）鋼珠。鋼珠的真圓度小於1微米，軸承的真圓度小於5微米，軸承與軸承座的間隙更小到2/1,0000"的極微水準。閱盤無數的田先生認為，放眼Hi End唱盤製造界，能做到這種精密度的產品實在屈指可數，許多Hi End小廠礙於產量有限，根本沒有能力開發各種高精密度零件，對於這些測試數據自然也就付之闕如。只有像Roksan這種創立於黑膠興盛時期的公司，產量規模具有一定水準，才有本錢嚴格控制每一個元件精度水準。
反對使用唱片鎮
Touraj對於軸承設計還有另一項與眾不同的見解，那就是他反對用家在Xerxes.20上使用唱片鎮。根據他對於振動的理解，加上唱片鎮後根本無助於抑制唱片振動，反而會增加軸承的負擔。所以他的設計不但不讓唱片緊貼於轉盤，反而要避免唱片與中心柱（也就是轉盤中心那根固定唱片的小棒子，它也是軸承的一部份）接觸，以隔離軸承轉動時的細微振動。但是要怎麼讓唱片不接觸中心柱呢？Touraj的解決之道是在中心柱之外套上一個標準尺寸的套子，當用家把唱片放好之後，必須把這個套子移開，只留下一根直徑小於唱片中心圓孔的細棒子。如此一來，我們就可以把唱片放到定位，但又不會讓唱片碰到中央軸承。我進一步大膽推論，Xerxes.20轉盤內圈（也就是內盤區域）的凹陷，以及新版唱片墊內圈的簍空設計，目的也是為了盡量避免將軸承振動傳導到唱片。
疑問又來了，如果不用唱片鎮，那麼遇到彎曲不平的唱片該如何處理呢？Touraj把這個問題交給Artemiz唱臂處理，至於處理之道，請讀者靜待下篇解說。
高度智慧的結晶
行筆至此，我已經花了超過一般器評的篇幅，卻只介紹完Xerxes.20唱盤的設計而已。一台外型如此樸素之唱盤，竟然蘊藏了如此豐富之設計內涵，這是我在動筆之前所始料未及的。解析這台唱盤的過程，就像是在破解一道道黑膠唱盤長久以來的設計難題，每一處設計環環相扣，但Touraj博士都能從最根本的理論出發，透過精密測量計算，堅持最高製造精密度，並且運用巧思一一解答，最後整合為一個協調的整體。他對於控制振動的見解，與追求整體結構平衡性的設計方針，充分展現出一位機械博士的專業思維，也讓我們對唱盤設計有一番更正確的認識。
這篇評論尚未介紹到的還有Artemiz唱臂與Shiraz唱頭，兩者的設計都有可觀之處。此外，Xerxes.20的橫向避震系統要如何與Artemiz唱臂搭配？Artemiz唱臂又是如何應付彎曲不平的唱片？這些都必須留待下期再作介紹。至於三者相加後的聲音表現，目前我只能說：直逼頂級水準！這部分同樣將在下期揭曉，敬請拭目以待。
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