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发表于 2006-9-17
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号角喇叭1919年,美国物理学家Arthur G. Webster发明了指数型号角喇叭,由于高达50%的效率(一般的动圈式喇叭的效率只有1-10%,Klipsch的号角喇叭效率约为30%),很快就被普遍运用在剧院、体育场等需要大音量的场所。号角喇叭最大的特色就是效率高,一点点功率就能发出极大的声响。它的缺点则是不利于低频回放,如果要回放低频,需要有很长的号角,以回放50Hz频率为例,号角的开口直径要两公尺,长度则要大于五公尺才行。1940年美国工程师Paul W. Klipsch设计了一种体积较小适合家庭用的折叠式低音号角扬声器,利用房间角落装置驱动器,把房间的墙壁当成一个超大的号角,在Klipschorn庆祝五十岁生日时,这型喇叭仍然老当益壮的继续生产中。1927年就创立的Altec Lansing公司是另一个号角喇叭的传奇,1956年所推出的A7「剧院之声」,到现在仍有人捧场。1932年成立的英国Vitavox,在1947年推出可媲美Klipschorn的CN191号角喇叭,频率响应已经可达20Hz-20kHz,目前也仍在预约生产中。号角喇叭的特性会因号角长度、形状与使用的材料不同而有所差异。从早期的铁制、铝、锌号角,逐渐演变而有塑料、水泥、木头号角、合成材料号角等多种材料。设计得当,可以把号角喇叭音质较不细致的问题做部份解决;设计不当,甚至会有吼声效应出现。号角按照形状可分为双曲线型、拋物线型、指数型和圆锥型等,其中指数型号角最常被使用。有些号角的指向性过强,还必须在前端加挂音响透镜(Acoustic Lens),以增加声音扩散的角度。一些简化的折叠号角陆续被提出,有些设计以短的号角和房间墙壁加强喇叭背面所发出的低频,同时直接从锥盆前方发出中、高音,这种背后负载的折叠式号角喇叭通常都有不错的效果。目前的号角喇叭多半搭配锥盆式低音使用,由于号角通常效率都在100dB以上,所以运用上并不是那么容易,比较成功的厂商有JBL、Electro-Voice、北欧的Einstein、法国Jadis(独特的Eurythmie 11足可留名青史)、美国Westlake,以及意大利Zingali等。气垫式喇叭除了单体本身的改良,从五○年代开始,工程师也在音箱上动脑筋,希望用同样的单体就能表现出更好的效果。4 f9 ]( w. V) \; K
. ]9 H V6 n+ X0 Y) z. }4 Z, l! x 其中最著名的设计有两种, 一种是气垫式喇叭,一种是传输线式喇叭。" \1 U. {/ e2 K6 O& y2 k: o
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1958年立体声唱片问世,音响进入立体世界,喇叭不像唱头等需重新设计,消费者多买一只同型喇叭就可以了。但也正因如此,体积庞大的喇叭不再受到青睐,大家需要小巧又有足够低频的新产品,气垫喇叭应运而成。造成气垫喇叭流行的背后功臣,应该是晶体扩大机,他提供了不发热的大功率,来应付气垫式设计带来的低效率问题。气垫喇叭同时也是大功率扩大机的幕后原凶,七○年代许多人都有这样的观念;不是大出力扩大机就不好,不是气垫式喇叭就不够高级。3 m9 f6 R5 V7 X. R3 k! l
4 S9 o! b" N: B3 ]' h( z V 气垫式也就是密闭式的一种设计。当单体运动时,如果背波传到前方,会造成低频讯号抵消,所以有无限障板的概念产生。一个密闭的箱子也可以当作无限大障板,使前、后波彼此作用的机会降到最低。低音反射式则是无限大障板的衍生设计,由于锥盆的尺寸大小与共振频率会限制喇叭的低频表现,所以在装一个具有开口的音箱可延伸低频响应。开口的大小由音箱体积和单体的共振频率所决定,当音箱反射发声相移,使开口和锥盆发出的低频相同而产生加强效果。
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! x! [- z2 T+ k7 y2 ` M3 ? 1954年AR的创办人Edgar Villchur推出气垫式喇叭,改善一般密闭式音箱的刚性空气导致低频快速衰减的问题。动圈式单体通常是由锥盆与音圈构成,锥盆边缘由弹性物质支撑,这使得它无法有自由空气振动频率。如果在气密式音箱中塞满吸音材料,扬声系统会产生有比单独驱动器还高的振动频率,Edgar Villchur把自由空气振动频率约10Hz的单体装到1.7立方呎的气密音箱中,扬声器共振频率提高为43Hz。这种设计一方面使系统的失真大为减少,一方面还能发出深沉的低频,缺点则是效率大为降低。
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3 T0 K2 P; p8 o5 m% a7 J3 r' \ 传输线式喇叭$ a" b8 k! e0 G& M y$ b2 |( P- V
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传输线式喇叭最早称为迷宫式设计,喇叭单体被装在音箱的一端,透过一个复杂而且很长的调协信道,单体的背波从另一端的开口被扩散出来。第一个迷宫式设计是Banjamin Olney在1936年为Stromberg-Carson所设计的,他将一个共振频率为50Hz的单体装入迷宫式音箱中,结果其共振频率降到40Hz,并且在40Hz的半波75-80Hz获得增加,从而产生良好的低音。但他同时发现响应曲线产生不少峰值,这些峰值来自音箱信道本身的共鸣,于是他在信道里铺设吸音材料与导板,把150Hz以上的频率在开口处截止。迷宫式设计可以获得良好的低频延伸,但它的制作麻烦,又比不上经济的低音反射式获致做简单的密闭式有竞争力,所以五○年代Carson再度推销迷宫式设计,仍然没有成功。等到六○年代中期迷宫式喇叭重出江湖时,它有了新的名字 - 传输线式喇叭。
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传输线式可以说就是在信道中塞满阻尼物的迷宫式,其理论是由英国布拉福特技术协会(Bradford Institute of Technology)的A.R. Bailey教授所提出来。他认为低音反射式音箱由于急遽的低频衰减,容易导致铃振,就像用电子方式突然的把低频切掉。如果在扬声器背后设计一个无限信道可以吸收背波的反射,就能消除扰人的驻波,所以他用长纤羊毛等吸音阻尼物来替代无限的信道,极低频的音波波长较长而可以从信道口逸出,增强了喇叭的低频效果。Bailey教授的设计一度被许多厂商采用,包括IMF、Infinity、ESS、Radford等,它们有的是把信道当成增强低音之用,有些则专做阻尼之用。迷宫式的出口截面积通常等于或大于单体振膜的面积;传输线式的信道是逐渐缩小,出口截面积小于振膜面积。
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英国Robert Fris曾推介一种传输线的变体设计,名为「分离耦合抗共鸣线」DaLine(Decoupled Anti-resonant Line),这种设计号称没有共鸣现象,而且可以使用小尺寸的单体而获得良好的低音,也比大尺寸单体有更好的瞬时效果。目前并没有标榜以DaLine设计的喇叭,不过一些低音反射式音箱却从这里得到灵感而进行改良。习惯于密闭式或低音反射式设计的人,对传输线式设计一直有意见,传输线式较大的体积、复杂的结构,以及难以预期的效果,也阻碍了他的发展。目前生产传输线式较有名气的厂商,只剩英国TDL(前身就是IMF)与PMC,PMC以传输线式成功的设计了录音室鉴听喇叭,再度引起大家对传输线式的兴趣。
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7 u! B$ m) I$ Z8 ~4 Y7 a 全音域喇叭
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, ]2 @9 c" \* H, S, |5 S 喇叭单体从单一的全音域设计,逐渐发展成多音路设计,工程师发现到不同频率单体间有许多衔接的问题,包括分频点、分频斜率、灵敏度、相位等都可能产生误差,于是有两种新的思考方向被提出来,一种是全音域喇叭,一种是同轴喇叭。英国Goodmans曾请E.G. Jordan设计AXIOM80单体,是针对录音鉴听所设计的,也是全音域单体的长青树。Jordan与另一位英国人Watts在1964年组成了Jordan Watts公司,当时所推出的Model Unit单体一直持续生产了20多年。这个单体采用十公分的金属振膜,铍青铜制的音圈,以及方形的框架,非常有特色。1975年Jordan Watts推出的Flagon花瓶状全音域扬声器,一直到今天还在生产,是少数像艺术品的喇叭。1932年创立的英国Wharfedale,在二次大战前后也推出不错的全音域单体,1958年老板换人后,开始往计算机等尖端科技发展,放弃了全音域单体的发展。英国另一家Lowther倒是始终坚持,60多年来一直浸淫于全音域单体领域中,它们单体的特色是白色独立边缘、中心均衡器等,现在台湾仍可买到它们的产品。
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8 j! I6 P9 k6 o8 q' i 日本方面有多家全音域单体制造商,一度与Pioneer、Onkyo并称为扬声器三大老铺的Coral,曾推出20公分大的全音域单体。Diatone在1946年成为战后最早生产全音域喇叭的公司,它们采用OP磁铁得到很大成功。1947年与NHK合作开发了P-62F单体,作为广播鉴听之用,之后改款为P-610,整个系列畅销将近40年,成为日本音响史上的一个传奇。在庆祝50周年前夕,Diatone曾推出限量纪念产品,造成一阵小小的轰动。1973年因石油危机而脱离Foster电机独立的Fostex,曾推出许多有创意的产品,如双锥盆全音域单体、生物振膜单体等,它们也推出全世界最大的低音单体EW800(80公分)。 |
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