家庭剧院系统发展已有十多年的时间，同时也带动主动式超低音喇叭的流行，但是Jim Thiel却没有赶着加入超低音的生产行列，即使业务部门一直要求推出对应家庭剧院系统的产品，但Thiel第一款超低音SW1却推迟到2002年才推出。为什麽拖了这麽久？Jim表示他花了很多时间思考如何解决超低音的问题，Thiel已经具备单体设计与製作的能力，要设计出低失真、高能量的超低音单体并非难事，但是超低音要能表现得好，必须与主喇叭搭配起来使用，如何让所有的使用者可以顺利的让超低音与主喇叭衔接，成为Jim主要的课题。在Thiel安排的训练课程中，Jim详细解说了他设计超低音的重点，而所有的设计都紧扣着Thiel提倡的「时间相位一致」理念。

Thiel自行设计製造的的超低音单体，依循短音圈/长磁隙的设计原则，让单体运动时具备最低的磁力线性失真，并且能承受极大的驱动功率。

在设计Thiel的超低音产品之前，我花了很多的时间思考如何让每个人都能轻鬆而正确的使用超低音。当我把所有的问题思考清楚之后，才发现原来答桉就在我的身边，但却绕了一大圈才回到原点。由于Thiel已经拥有单体製造的技术，只要加上驱动低音单体的功率模组，製造高能量的超低音并不困难，但是我却发现许多系统加上超低音之后，低频量感虽然增加了，却经常轰隆隆地嗡嗡作响，大部分人会把原因归咎于低频驻波，造成低频的形体溷浊不清，但我认为这也是时间相位不一致的结果，因此，如何设计出优秀的超低音，可以搭配拥有时间相位一致的Thiel喇叭，就是我的最终目标。如果不能让超低音和主喇叭系统（多声道与两声道皆然）拥有一致的时间相位，那麽Thiel就不会推出超低音产品。最后我把问题想清楚了，才发现其实答桉很简单，而且原来我就已经知道了，只是没有想通。

优秀的超低音必须具备三个要素，包括：

1. 良好的低频响应与音质。
2. 解决空间造成的频率响应问题
3. 与主喇叭系统的衔接与整合
接下来我们就这三个方面详细说明。

1. 良好的低频响应与音质。

优秀超低音的第一要件，就是提供延伸低沉的低频响应，而且必须具备优质的低频音质，要能够提供低沉且优质的低频，必须拥有两项优秀的基本元件：第一、低失真、高能量的低音单体；第二、充沛的驱动功率以发挥低音单体的效能。

我们先来看低音单体的设计。在Thiel喇叭的设计当中，为了让单体的失真降低，我们遵循短音圈、长磁隙的设计（Short Voice Coil, Long Magnet Gap），让音圈进行活塞运动时，磁力效能可以尽可能维持线性表现。此外，因为低频的波长较长，所以要让低频响应够低，必须让音盆的前后运动摆幅增加，所以我们採用长冲程设计。而音盆材质，则使用Thiel一贯採用的铝质振膜，取其低失真的材质特性。

Jim向大家解释超低音单体如何才能具备高度的功率承受能力。

要能让大尺寸的低音单体发挥最大效能，超低音的功率模组扮演重要的角色。因为低音单体的质量高，对于功率的需求也相当高，因此我们选择了1000瓦输出功率的后级模组，并且使用1200kV的输出变压器，以应付驱动低音单体所需的能量。您可以从变压器的尺寸与重量瞭解这是真材实料的设计。我经常看到使用超低音上面安装的变压器尺寸很小，每每都会怀疑这样的变压器如何提供足够的输出功率来驱动低音单体。

在超低音裡面安装1000瓦的功率模组，还必须面对功率晶体发热的问题，因此我们採用工作效率高的交换式电源（Switching Power）设计，如果我们採用传统AB类设计，那麽光是散热片的尺寸可能就要比超低音还大。交换式电源虽然拥有高效率的优点，可以降低晶体发热的问题，但是在高频表现不够好，即使是Thiel使用的千瓦级功率模组也是如此，但是我们在这裡只要处理低频的问题，频率响应通常不超过200Hz，在这个频率响应范围内，交换式电源是最好的解决方桉，它的电路效率损失大约仅有15%，可以降低发热，以模组化设计提供强大的驱动能量。

拥有优秀低音单体和大功率驱动模组还不够，在动圈喇叭设计当中，我们虽然可以使用大功率来驱动单体，压榨出低频能量，但是当大电流通过时，超额的电流驱动可能会产生磁饱和的现象，同时音圈也会因此发热，随着温度提高，音圈的感抗也增加，同时使得效率降低，功率扩大机的负担也跟着加重，这些还不是最严重的问题，因为温度增加产生的阻抗变化，还会让频率响应的表现改变，接着时间相位也跟着产生飘移的现象，劣化低频品质。

Thiel超低音的驱动模组，採用1,200kV的变压器，具备1,000瓦输出功率。为了解决功率晶体的散热问题，採用交换式电源设计。

为了解决这个问题，我们在音圈上面安装了热敏电阻，从热敏电阻感应到的数值会传回扩大机，调整功率模组的灵敏度，让功率模组驱动低音单体时，可以随时保持良好驱动的平衡状态，解决低频驱动时可能产生的时间相位差。

2. 解决空间造成的频率响应问题

每一个从事设计超低音的人都知道，当超低音放置在聆听空间当中时，因为空间共振问题，使得频率响应分佈并不是很平均，为了解决这个问题，我花了好几个月的时间，进行各种实验与测量，最后才发现原来要解决这个问题的答桉，竟然如此简单。

大部分使用两声道音响的使用者都知道，如果要让声音的频率响应比较平均，那麽喇叭就必须远离背牆与侧牆，但是四周牆壁所造成的影响，在任何的聆听空间当中都存在。如果超低音装置在离牆较近的地方，经由背牆或侧牆的反射，只要产生1/4波长时，就会出现抵消的效果，因此低频响应的波形就会变得不平均。如果您将超低音远离侧牆，产生能量抵消的频率就会较低，若是较贴近侧牆，那麽抵消的频率就会提高，但是超低音不管再生出多大的能量，都会造成某一频段的突起或凹陷，因而使得低频听起来不平顺，甚至产生轰隆模煳的不良结果。

大功率驱动单体时，会让音圈产生高热，增加线圈感抗，因此Thiel在此安装了热敏电阻，让驱动模组可以依据音圈受热情况调整输出灵敏度，达成线性的驱动匹配。当单体现圈过热时，驱动模组会及时感知，并且跳开，显示HOT字样。Jim刻意用迴纹针将扩大机短路，让我们看到实际过热会发生的状况。

侧牆与背牆的影响，在任何聆听空间都存在，所以我们必须从扩大机执行适当的补偿，将空间产生的频率不平直的现象修正。所以如果您使用Thiel的Smart Sub整合器，就可以把超低音摆放在房间的任何地方，放到定位之后，测量超低音与背牆和侧牆的距离，将这两个参数输入Smart Sub裡面，Smart Sub就瞭解超低音与侧牆的反射距离，提供适当的修正。

请注意当您测量超低音与侧牆的距离时，是从牆壁到超低音音箱的外缘，而不是音箱的中心。如果您为了让超低音隐藏在家居空间当中，把超低音安装在牆壁的装潢裡面，Smart Sub可以设定为负值，以SS2为例，可以设定在-0.5米，而Smart Sub设定的负值的最大值是-0.6，对应SS3使用。

3. 与主喇叭系统的衔接与整合

解决了空间背牆与侧牆产生的频段扭曲问题，接下来我们要讨论超低音与主喇叭系统衔接与整合的问题。超低音与主系统整合的解决方桉包括两个部分，第一是音量平衡，第二是频段衔接。

在音量调整方面，许多人会使用音压计来测量，让各个声道获得均衡的音压，但是我要呼吁音响迷千万不要使用音压计来测量超低音的音压。

超低音与空间的关係，大家都知道，但是没有人用简单的方法来解决音响迷的困扰。Thiel超低音可以透过超低音与两侧牆的距离设定，达成超低音与空间的声响条件匹配。这是Jim苦思多时的解决方桉。

原因何在？音压计的目的是用来测定音量大小与频宽，当您用来测量两声道或多声道喇叭的音压时，各个喇叭的工作频宽大多在80Hz-20kHz的范围，但是超低音的工作频宽却相对限制在200Hz以下，因此测量起来会有很大的差异。问题会出现在音量设定的谬误，因为主喇叭的工作频宽大约在80Hz- 20kHz，而且每一只喇叭的工作频宽相近，所以使用音压计测量数值大致没问题，但是用在超低音上面就会出现谬误。主喇叭工作的80Hz-20kHz涵盖了8个八度（Octave），每一个八度的音量会差异1dB，如果您用音压计来测量80Hz以下的频段，测量出来的音量会和主声道的8个八度差异9dB。当然，如果您喜欢超量的低频，我也不反对，但是我必须提醒，如果您採用音压计测量超低音，根据测量的结果调整音量，您必须瞭解音压计测量的数据会比主喇叭延伸所需的音压多了9dB。

使用超低音的方式，不外乎使用环绕前级或多声道扩大机上面的低频管理，或者以超低音内建的分音调整（Crossover）来衔接主喇叭系统。我们不推荐第一种方式，因为每一部多声道扩大机的低频管理都是标准的设计，并没有针对特定喇叭进行最佳化的设计，因此您只能凭运气，说不定超低音刚好可以和标准的LFE搭配，但大部分情况不会太好。第二种方式使用超低音上面的分音调整，或许在频段衔接上可以慢慢尝试出还可以的结果，比起使用环绕扩大机的低频管理好一些，但是空间造成的频率不平直现象，依然不能解决。虽然大部分的人都使用上述两种方式调整超低音，可是对我而言都不够好。

既然这两种方式都不够好，Thiel提出了两种解决方桉。第一种方桉使用上有所限制，就是使用被动式的超低音分音器PXO2与PXO5，PXO2用在两声道，而PXO5则可搭配多声道使用，最大的使用限制就是只能对应Thiel喇叭搭配使用。PXO可以採用分音器模式（Crossover Mode）连接或拓展模式（Augment Mode）连结，以分音器模式连接，主喇叭的低频会有截止点，由超低音负责以下的低频再生，而拓展模式则维持主喇叭的低频延伸，而超低音则补偿低频延伸量感的不足。

对于Thiel喇叭的用家，可以使用被动式分音器来解决频段衔接的问题。

如果您主喇叭不是Thiel，那麽您可以使用Smart Sub的SI 1 Integrator整合器，这样无论任何主喇叭都可以与Thiel超低音获得良好的整合。SI 1 Integrator初始设定时需要输入四项参数，包括模式（Crossover或Augment）、声道数（Mono或Stereo）、超低音的数量（1~16个Thiel超低音）与扩大机的增益（20~40dB）。这些数据是用来作为补偿修正的参考基准。接下来是主喇叭的相关参考规格，同样是用来让SI 1 Integrator作为补偿基准，包括喇叭的型式（低音反射式或密闭式喇叭）、低频的截止点（20Hz~90Hz）、喇叭灵敏度（83~95dB）与阻尼（Damping，0.5~0.9）。喇叭阻尼的参数设定是针对主喇叭的Q值输入，一般密闭式喇叭可以设定在0.8，而低音反射式喇叭可以设定在0.7，但使用者也可以在输入范围内自己尝试最好的效果。

前面两组参数只要主喇叭不更换，大概第一次设定调整好就可以，而第三组参数就是好玩的地方，可以用这些参数调整出自己喜欢的声音表现。包括低频延伸（15~40Hz）、主声道低频量感补偿（-6~+6dB）、分频点（44~99Hz，只限分音器模式）、LFE音量。SI 1 Integrator的使用者可以在最后一组参数当中，调整出自己喜欢的声音表现，SI 1 Integrator会依据预先输入的资讯，自动调整超低音与主系统的衔接。

如果你不是Thiel的用家，可以使用Smart Sub SI 1 Integrator来处理空间与频率衔接。我们可以把SI 1 Integrator当作超低音的电子分音，同时处理超低音与空间的修正。

优秀超低音的三大条件

最后我们来个快速複习！第一、优秀的超低音必须具备优质的低频音质，所以需要优质的低音单体与大功率功率模组，来再生优良的低频音质；第二、空间反射产生的低频响应的扭曲，应该提供适当的补偿修正；第三、超低音必须与主喇叭系统取得良好的衔接与均衡。

为了满足以上三个条件，Thiel针对自家喇叭与其他厂牌的喇叭，各有对应的解决方桉，Thiel喇叭的使用者可以选择PXO被动式分音器，而其他喇叭的使用者可以使用SI 1 Integrator。无论消费者的选择如何，优秀的超低音必须满足上述三项条件，否则空间产生的时间与相位失真，都会让音响迷的调整耗时费力，还不能获得良好的低频整合，Thiel花费了相当长的时间投入实验与研究，最后才建构以上的解决方桉，提供音响迷作为使用与设定超低音的参考。