上下100年看音箱扬声器喇叭发展史

不管您叫它放送头也好，扬声器、喇叭、音箱也罢，这个可以将声音还原播放的东西，已经走过一世纪的岁月了。事实上喇叭发展的过程并不顺利，科学家想尽办法要让「原音重现」，不过这个目标至今仍未达成，反而是不同的发声方式，不同的制造方法与材料运用，使得喇叭百花齐放，成为音响世界中最辉煌灿烂的一块园地。
　　一百多年前的奇想

9 L5 H+ l3 D' S/ _7 L) k　　1818年，诗人雪莱的第二任妻子玛丽，在她著名的科幻小说「科学怪人」中，描述科学家以支解的尸体合成一个可怕的怪物，经通电后重新获得生命，当时所有人都对科学有无穷的信心。1874年发明电话的贝尔尝试制造「声音分析器」，真的就拿支解的尸体为材料，以人耳耳膜与耳骨制造了一具「记音器」(Phonautograph)。这个机器能画出声波图，但无法重现声音。
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　　1877年7月18日，爱迪生进行以金属薄膜及唱针记录声音的实验，他对金属箔唱了一首「玛丽有只小绵羊」的儿歌，当唱针将拾取到的振动讯号透过号角放大，在场的人全都傻眼了，因为他们听到爱迪生在机器中唱歌，这是留声机诞生的经过。今天再让各位读者欣赏一百年前的留声机，你一定无法想象，那种频宽不足、毫无动态可言、杂音奇大、失真又严重的「音响」，居然也能流行起来。很快原始的号角被舌簧式喇叭取代，这种喇叭是在一块马蹄型磁铁前端设置一个线圈，线圈中间有一个可摆动的金属片，当线圈中有音频讯号电流通过，磁场发生变化使金属片摆动，连带牵动纸盆而发声。这种设计仍不理想，却是日后以纸盆发声的基础;而把纸盆作成圆筒状，磁铁与舌簧装在筒内，可以向四面扩散，这也成了日后无指向性喇叭的滥觞。
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　　其实早在1877年，德国西门子公司的Erenst Verner就根据佛莱明左手定律，获得动圈式喇叭的专利。1898年，英国Oliver Lodge爵士进一步依照电话传声筒的原理发明了锥盆喇叭，与我们所熟悉的现代喇叭十分类似，Lodge爵士称为「咆哮的电话」。不过这个发明却无法运用，因为直到1906年Lee De Forest才发明了三极真空管，而制成可用的扩大机又是好几年以后的事，所以锥盆喇叭要到1930年代才逐渐普及起来。另一个原因是1921年以电气方式录制的新唱片问世了，它比传统机械式刻制的唱片有更好的动态范围(最大到30dB)，逼得人们不得不设法改良喇叭特性以为配合。

　　1923年，贝尔实验室决定要发展完善的音乐再生系统，包括新式的唱机与喇叭，立体声录音与MC唱头、立体声刻片方式等，就在这波行动中被发明出来。研发喇叭的重责大任，落在C.W. Rice与E.W. Kellogg两位工程师身上。他们所使用的设备都是当时人前所未见的，包括一台200瓦的真空管扩大机、许多贝尔实验室自己完成的录音，以历年来贝尔实验室发展出来的各种喇叭 - 像是Lodge的锥盆喇叭雏形、用振膜瓣控制压缩气流的压缩空气喇叭、电晕放电式喇叭(今天叫电离子驱动器)，以及静电喇叭。没多久Rice与Kellogg从众多样式中挑选出两种设计 - 锥盆式与静电式，这一个决定使喇叭发展方向从此一分而二：传统式与创新式。
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　　动圈式喇叭


  U/ r+ T" S: _0 I. ~% M' I　　动圈式喇叭是从舌簧喇叭的基础演变而来，在环状磁铁中间有一个圆筒型线圈，线圈前端直接固定纸盆或振膜上，但线圈中通过音频电流，磁场受到变化，线圈就会前后移动而牵动纸盆发声。动圈式喇叭问世之初由于永久磁铁强度难以配合，所以多采用电磁式设计，在磁铁中另外缠绕一个线圈来产生磁场，这种设计曾流行廿年之久。但电磁喇叭有它的问题，比如通过电磁线圈的直流脉冲容易产生60Hz与120Hz的交流声干扰;而电磁线圈的电流强度随音频讯号而变动，造成新的不稳定因素。
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* t8 R6 G/ l1 X* N  D# b! ^　　1930年代经济大萧条期间，爱迪生留声机公司倒闭了，其它人也好不到哪去，需要扩大机驱动的喇叭因此推广不顺，老Victorla留声机直到二次世界大战前都还很流行。二次战后经济起飞，各种新型音响配件成为抢手货，锥盆式喇叭再度受到严重考验。这段时间由于强力合金磁铁开发成功，动圈式喇叭由电磁式全部变成永久磁铁式，过去的缺点一扫而空(常用的除了天然磁铁钴以外，还有Alnico与Ferrite磁铁，除了磁通密度外，天然磁铁的各种特性都较优越，近年来高级喇叭则采用钕磁铁)。为配合LP的问世，以及Hi-Fi系统的进展，锥盆喇叭于是在纸盆材料上寻求改革。常见的像是以较厚重材料制造低音单元，轻而硬的振膜当高音;或者把不同大小的喇叭组装成同轴单元;也有在高音前面加号筒变成压缩式号角高音喇叭;甚至有将高音号筒隐藏在低音纸盆后面的设计。1965年英国的Harbeth发明了真空成型(Bextrene)塑料振膜，是材料上的一大进步， 这种柔软但阻尼系数高的产品，在KEF与一些英国喇叭上仍可见到。后来Harbeth还发明了聚丙烯塑料振膜，这种新材料有更高的内部阻尼系数，质量更轻，目前仍被许多喇叭采用。
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　　工程师设计喇叭时变成有两个思考方向：低音喇叭寻求音箱结构的突破;高音喇叭则进行单元的改良。所以这个时候出现的一些新设计，几乎都是高音单元。比较成功的设计，就属静电喇叭了。

　　静电喇叭

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　　前面提到贝尔实验室的Rice与Kellogg实验喇叭，他们制造的静电喇叭大得像扇门板，振膜由猪大肠外包金箔构成(塑料还未为上市)。当真空管的光辉照耀，发亮的金色庞然大物具有催眠作用，加上实验室空气中充满猪肠腐臭味与臭氧味，两位科学家也许会想到「科学怪人」与利用死人耳朵制成的贝尔「记音器」。但开始发声后，它光彩夺目的声音与逼真的音色，简直让大家吓呆了，他们明白一个崭新的时代已经来临了。不过Rice与Kellogg在设计静电喇叭时遇到了无法克服的问题：需要有庞大的振膜才能再生完整的低音，在技术难以突破的情况下，贝尔实验室只得转向锥盆喇叭发展，这一停滞使得静电喇叭沈寂了三十年。

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我收藏了，谢谢啊
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