號(hào)角音響知道有哪些歷史由來(lái)
音響界有三大古董：膽機(jī)、LP和號(hào)角喇叭，可以了解號(hào)角喇叭的歷史由來(lái)。下面學(xué)習(xí)啦小編就重點(diǎn)為大家介紹一下號(hào)角喇叭。
號(hào)角喇叭的歷史
大概在100多年前，Emil Berliner創(chuàng)造了機(jī)械留聲機(jī)。唱針滑過(guò)唱片溝槽所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)非常強(qiáng)勁，無(wú)法聽(tīng)到，當(dāng)時(shí)又沒(méi)有電子放大器，所以用一個(gè)號(hào)角把振膜的振動(dòng)放大，使人耳可以聞聲，這就是最早的號(hào)角喇叭。爾后，一些號(hào)角喇叭的先驅(qū)者如Gustavus、Webster、Klipsch和Voigt消費(fèi)了數(shù)十年的時(shí)間探究號(hào)角技術(shù)的基本法則。1926年，Paul Voigt初次向英國(guó)專利局提交了tractrix號(hào)角的專利請(qǐng)求。
爾后就開(kāi)始了號(hào)角喇叭的黃金時(shí)代。那時(shí)的電子管功放輸出功率很小，必須應(yīng)用高效率的喇叭與之配合，于是號(hào)角喇叭成為一時(shí)之盛。知名的經(jīng)典產(chǎn)品有Altec Lansing設(shè)計(jì)的The Voice of the Theatre、Paul Klipsch的Klipschorn、Jensen公司的Imperial Hyphex Horns、Paul Voigt的Voigt Domestic Corner Horn以及英國(guó)Lowther公司的Acousta和Audiovector等。
1925年，Kellog和Rice創(chuàng)造了動(dòng)圈式喇叭，當(dāng)時(shí)把這種喇叭稱為“沒(méi)有號(hào)角的喇叭“，但在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，號(hào)角喇叭仍然居于優(yōu)勢(shì)位置。直到1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Bardeen、Brattain和Shockley創(chuàng)造了晶體管。因?yàn)榫w管可以獲得更大的輸出功率，高效率的喇叭已經(jīng)不再是不可缺乏的必要條件，隨著電子管的衰敗，號(hào)角喇叭也日益衰敗了。但即便在今日，仍然有一部分人覺(jué)得：高效率并不是號(hào)角喇叭的惟一優(yōu)點(diǎn)，它具備一些其它揚(yáng)聲體系不具備的奇特優(yōu)點(diǎn)，仍然有存在的理由，并保持始終地推出新產(chǎn)品。
號(hào)角式揚(yáng)聲器所使用的是最基本的物理概念，它的工作原理正好與我們的耳朵相反。外耳道的直徑是從外向里逐步減少的，聲壓也會(huì)隨之逐步增長(zhǎng)。這種構(gòu)造可以協(xié)助我們聽(tīng)到更輕微的聲音。耳聾助聽(tīng)器創(chuàng)造之前，聽(tīng)力不佳的人曾經(jīng)把一個(gè)號(hào)角放在耳朵上以放大聲音，這就是最原始的助聽(tīng)器?；谕瑯釉恚脙芍皇终品旁诙渑赃?，也可以提高聽(tīng)力。
穴居的原始人就已經(jīng)領(lǐng)會(huì)：用手圍成一圈放在嘴上，聲音可以傳得更遠(yuǎn)。古希臘和古羅馬人對(duì)此有了更深刻的了解，他們的半圓形劇場(chǎng)實(shí)際上就是一個(gè)宏大的號(hào)角：舞臺(tái)相當(dāng)于號(hào)角的喉部，演員相當(dāng)于振膜。在這樣的劇場(chǎng)里，即便坐在劇場(chǎng)的最后一排(與舞臺(tái)相距113米)，也可以清楚地聽(tīng)到演員的輕聲細(xì)語(yǔ)。在中國(guó)，天壇的寰丘和回音壁也利用了同樣的原理，制造出巧妙雄偉的聲音效果。
號(hào)角喇叭的原理
號(hào)角喇叭的聲音是由安裝在號(hào)角喉部的振膜產(chǎn)生的。振膜在工作時(shí)需要戰(zhàn)勝因號(hào)角外形而增高的空氣壓力，所以在相同功率的驅(qū)動(dòng)下，安裝在號(hào)角上的振膜的振幅會(huì)比安裝在音箱里時(shí)小，減小的水平取決于號(hào)角的尺寸和外形。由此，我們可以推導(dǎo)出這樣一個(gè)命題：振膜的振幅減小得越多，聲音的強(qiáng)度就越高。
這個(gè)命題好像是矛盾的，因?yàn)槲覀兺ǔＳX(jué)得振幅越大，聲音就越大。但這是一種誤會(huì)。利用能量守恒定理可以解釋這個(gè)問(wèn)題：施加在喇叭單元上的電能將等于輻射的聲波所攜帶的能量與因摩擦而造成的能量損失(會(huì)轉(zhuǎn)換成熱量)之和。運(yùn)動(dòng)部件的行程變短時(shí)，這些部件與空氣摩擦而造成的能量損失會(huì)降低，更多的能量將被轉(zhuǎn)換成有效的聲能，或許說(shuō)，號(hào)角所產(chǎn)生的機(jī)械阻力會(huì)提高電-聲轉(zhuǎn)換的效率。對(duì)于高效的能量轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，高的機(jī)械阻力是必不可少的條件。這就好像是一個(gè)賽跑運(yùn)發(fā)起，把他衣著平底的皮鞋在光滑的跑道上時(shí)的狀況和衣著釘鞋在正式跑道上的狀況相比，后者的能量轉(zhuǎn)換效率顯然更高。
除了能提高效率之外，行程變短的另一個(gè)益處是使瞬態(tài)響應(yīng)得到改良。與安裝在音箱中的喇叭相比，號(hào)角喇叭的行程會(huì)減小到無(wú)號(hào)角時(shí)的1÷10，運(yùn)動(dòng)速度則將因之而增長(zhǎng)10倍。假如要在相同的時(shí)間內(nèi)從靜止?fàn)顩r啟動(dòng)而達(dá)到這一速度，加速度也必須增長(zhǎng)10倍，其成果是所吸收的能量將增長(zhǎng)100倍。
因此，號(hào)角喇叭具備非常疾速的瞬態(tài)響應(yīng)，它所驅(qū)動(dòng)的空氣幾乎沒(méi)有慣性，這種疾速啟動(dòng)和剎車能力是非號(hào)角喇叭無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)過(guò)去之后，振膜會(huì)極端敏捷地復(fù)原中立位置，厭惡的剩余振蕩可以得到有效的抑制。因此，號(hào)角喇叭的解析力特別好，音樂(lè)細(xì)節(jié)特別豐盛。
號(hào)角喇叭的外形
指數(shù)號(hào)角與球形號(hào)角
號(hào)角的外形有許多種，過(guò)去主要有指數(shù)形、拋物線形、雙曲線形等，其中最廣泛的是指數(shù)號(hào)角。這種號(hào)角早在上世紀(jì)20年代就出現(xiàn)了，爾后曾長(zhǎng)期占領(lǐng)主導(dǎo)位置。
球形號(hào)角外觀上看，當(dāng)頻率響應(yīng)范疇相同時(shí)，球形號(hào)角的開(kāi)口比較大，長(zhǎng)度比較短。指數(shù)號(hào)角的開(kāi)口約為90°，球形號(hào)角則擴(kuò)大到180°。
號(hào)角喇叭的品種
前面說(shuō)過(guò)，一般常見(jiàn)的扁號(hào)角通稱為指數(shù)型(Exponential)號(hào)角。其實(shí)，號(hào)角按照從喉部到開(kāi)口的由窄漸寬的擴(kuò)大曲線設(shè)計(jì)，可以分為指數(shù)型、雙曲線型(Hyperbolic)、指數(shù)÷雙曲線溷合型(Exponential÷Hyperbolic)以及曳物線(Tractrix)等四種，其中開(kāi)口曲線最大的是曳物線號(hào)角。終究設(shè)計(jì)號(hào)角喇叭時(shí)要採(cǎi)用哪種扁號(hào)角?這就看各家設(shè)計(jì)師的功力與訴求了。
與扁號(hào)角相同的是，圓號(hào)角也有不同的擴(kuò)大曲線，造成不同角度的向外開(kāi)口。也就是因?yàn)檫@樣，幾乎每家圓號(hào)角製造工廠皆聲稱擁有世界專利，但它們之間卻仍能保持「互不侵犯」的狀況，因?yàn)橹恍璋褦U(kuò)大曲線更改一點(diǎn)角度，就可以避免侵權(quán)了。事實(shí)上，要請(qǐng)求圓號(hào)角的專利幾乎是不可能的，因?yàn)樵缭谝繇懹玫膱A號(hào)角出現(xiàn)之前，樂(lè)器裡早已存在許多「圓號(hào)角」。假如專利局要發(fā)給專利權(quán)，也應(yīng)當(dāng)發(fā)給創(chuàng)造小號(hào)與法國(guó)號(hào)的那個(gè)人。
號(hào)角喇叭的主觀聽(tīng)感
號(hào)角喇叭的聲音特征是動(dòng)態(tài)宏大，聲場(chǎng)定位正確。另外，號(hào)角喇叭受房間的影響比較小。這是因?yàn)樗妮椛浣嵌缺容^小，在特定角度之外的區(qū)域中，聲壓將急劇下降，這就大大減少了房間的反射聲。在房間里傾聽(tīng)球形號(hào)角時(shí)，我們聽(tīng)到的聲音中大概85%是直達(dá)聲，只要15%的反射聲。因此，號(hào)角喇叭對(duì)擺位及房間的要求比較寬松，在不同的房間里，無(wú)論是大房間還是小房間，聲音差別不會(huì)很大。而且，它不會(huì)像輻射角度很大的普通音箱那樣有大批反射聲迭加在原始錄音上，從而使聲像模糊不清。號(hào)角音箱的聲場(chǎng)清楚正確，可以保持原始錄音的空間感和現(xiàn)場(chǎng)感?？梢杂X(jué)得出每件樂(lè)器的位置。
此外，正如前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)的：號(hào)角喇叭具備很強(qiáng)的解析力。它就像一個(gè)放大鏡，會(huì)把體系中的所有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都暴顯露來(lái)而不會(huì)加以掩蓋和美化。所以，要用號(hào)角喇叭獲得好聲音，也不是一件容易的事。
為何低音號(hào)角難度高
為什麼低音很少採(cǎi)用驅(qū)動(dòng)器加上號(hào)角的設(shè)計(jì)呢?前面說(shuō)過(guò)，擁有強(qiáng)力磁鐵的低音驅(qū)動(dòng)器難尋，再者，低音號(hào)角的長(zhǎng)度與開(kāi)口都非常大，假如然要遵照實(shí)際製造低音號(hào)角，其體積不是一般家庭所可以包容者的。舉例來(lái)說(shuō)，號(hào)角的長(zhǎng)度至少也要有最低截止頻率波長(zhǎng)的四分之一，假若要讓低音號(hào)角再生30Hz，30Hz的波長(zhǎng)大概為11。3公尺，四分之一波長(zhǎng)大概為2。8公尺。假若您要使用二分之一波長(zhǎng)來(lái)設(shè)計(jì)號(hào)角長(zhǎng)度，想要再生30Hz的低頻更需要長(zhǎng)達(dá)5。6公尺的號(hào)角，您想想看，誰(shuí)家可以包容那麼長(zhǎng)的號(hào)角?
號(hào)角長(zhǎng)度是一個(gè)問(wèn)題，號(hào)角的開(kāi)口大小則是另外一個(gè)問(wèn)題，號(hào)角的開(kāi)口大小可以用公式來(lái)計(jì)算：其中Afm是號(hào)角開(kāi)口面積，單位是平方米，C是音速，每秒大概340公尺，F(xiàn)0是最低截止頻率。按照公式計(jì)算，30Hz的最低截止頻率需要大概10。2平方米的號(hào)角開(kāi)口面積，這是多大的號(hào)角啊!就算退一步說(shuō)，我們只需求最低頻率為50Hz，那也大概要3。8平方米的開(kāi)口面積。
因?yàn)榈鸵籼?hào)角的長(zhǎng)度與開(kāi)口面積對(duì)于一般家庭應(yīng)用而言都是不實(shí)際的，所以就產(chǎn)生了許多「代替性方桉」，例如Lowther的背載折疊號(hào)角，Klipschhorn的牆角號(hào)角，以及採(cǎi)用傳統(tǒng)動(dòng)圈錐盆單體做驅(qū)動(dòng)器的低音號(hào)角(這已經(jīng)不是真正的號(hào)角，因?yàn)榇颂幍奶?hào)角只不過(guò)具備導(dǎo)波Waveguide作用而已。)，甚至有些號(hào)角喇叭採(cǎi)用分離的錐盆主動(dòng)式低音(如Avantgarde)。
號(hào)角喇叭的優(yōu)點(diǎn)
號(hào)角喇叭的優(yōu)點(diǎn)在哪裡?我們都知道號(hào)角喇叭的效率很高，其實(shí)效率高并不是號(hào)角喇叭的優(yōu)點(diǎn)，許多錐盆喇叭的效率也達(dá)九十幾dB啊。號(hào)角喇叭的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橹恍枵衲ね鶑?fù)運(yùn)動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)間隔，就可以推動(dòng)很大的空氣能量，因?yàn)檎衲ね鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的間隔很短，失真率就低很多。而錐盆式喇叭想要推動(dòng)很大的空氣能量，就必須做激烈大幅度的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)錐盆在做激烈大幅度的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，失真往往非常高。換句話說(shuō)，表面上看號(hào)角喇叭的優(yōu)點(diǎn)是效率高，其實(shí)真正的優(yōu)點(diǎn)是失真非常低。
1980年代以后，市面上開(kāi)始出現(xiàn)圓形號(hào)角(Spherical Horn)，這些圓號(hào)角的喉部比指數(shù)型扁號(hào)角更短，但開(kāi)口曲線更大，而且開(kāi)口是圓形。圓號(hào)角有什麼益處呢?根據(jù)德國(guó)AvantGarde所宣布的白皮書(shū)，他們實(shí)驗(yàn)證實(shí)圓號(hào)角的聲波分散角度遠(yuǎn)比扁號(hào)角大，而且扁號(hào)角在低端截止頻率鄰近區(qū)域會(huì)有鋒值出現(xiàn)，圓號(hào)角卻仍然可以保持平坦的頻率響應(yīng)曲線。
既然號(hào)角喇叭有失真極低的優(yōu)點(diǎn)，為何目前的主流喇叭仍然是動(dòng)圈錐盆喇叭呢?最主要的原因是動(dòng)圈錐盆單體廉價(jià)好用，製造成本低。而號(hào)角喇叭製造難度高，數(shù)量也少，售價(jià)通常居高不下，自然難以普及。再者，號(hào)角喇叭的體積通常都要比動(dòng)圈錐盆喇叭還大，這也是號(hào)角喇叭不利之處。第三個(gè)原因是：號(hào)角喇叭的低頻段延長(zhǎng)能力通常不如動(dòng)圈錐盆喇叭，而製造不良的低音號(hào)角又尖利生硬，以至于號(hào)角喇叭的美聲形象不易建立。
其實(shí)，只需可以擁有真正優(yōu)質(zhì)的號(hào)角喇叭，再配上恰當(dāng)?shù)臄U(kuò)大機(jī)，號(hào)角喇叭所表示出來(lái)的高度傳真、直接、活生、寬廣、細(xì)節(jié)特征真會(huì)令人終生難忘。
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