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  • ·  为什么会有号角喇叭(作者:百宝城 时间:2018-07-25 16:17:29 点击数: 210)
  • 相信大家都做过一个有趣的实验,用厚纸板卷成头大尾小的圆锥状,然后把嘴靠在纸筒的锥部喊话,结果发生了一个很有趣的现象:那就是面对纸筒的直线位置,听到的讲话的音量变大了、变清楚了。

    为什么会有号角?

    百宝城影音先说一个大家都习以为常的现象,自然而然地把它视为常识的一部分,并且实际运用于生活当中。例如我们隔远喊人,一定会很自然地把双手靠拢在嘴巴上形成号角,这样可以让自己的声音显得更雄壮些、对面的人听得更清楚些。就是因为利用了这个简单的物理原理,不但可以让声音传得更远,而且可以让号角投射的方位声音更集中,音量更大些,这就是号角最基本的好处。

    其实前人早就掌握了号角的好处,发明大王“爱迪生”就把他生产的留声机,用固定在发声振膜上的竹针从蜡筒的刻纹上拾取声音信号,振动传导到小小的振膜,在没有加装号角的情况下,把耳朵靠在振膜旁才能听到叽叽喳喳的微小声音,这时往振膜外套上一个号角的话,音量立即就剧增了几十倍,不但音量大了,还扩展了频宽,让整个房间充满音乐。因此,我们现在见到那些古老的留声机的那些大喇叭,就是号角。

    而在电声扩音的年代,首先将号角技术运用到商品化的是美国音箱设计师 Paul Klipsch,他被誉为号角喇叭的研发先驱。他的试验表明,喇叭单元加上合适的号角之后,由于空气压力的阻抗匹配良好,因此可以使得发声的效率大为提升10倍甚至50倍之多,这样就意味着要达到相同的声音压,使用号角技术可以大大降低喇叭单元振膜的振幅,相对之下喇叭单元在小振幅运动中可以获得更低的失真、更线性的表现。

    就片面的音响特性而言,使用号角就是提高最大音压的上限,降低失真,增加动态范围,以及控制声音的扩散角度,对使用小功率电子管功放的用家而言,由于号角喇叭的效率普遍都很高,因此只需几W输出的电子管功放,如 300B、2A3 等等,同样能够享受到爆棚音乐聆赏的乐趣,这就是号角喇叭至今依然受到音响迷欢迎的最主要原因之一。

    低音号角遇到的问题

    虽然知道了号角有增加效率以及降低失真的优点,不过号角的长度以及开口大小,密切关系着号角的声音特性。要详细说明号角展开时的数学方程式是非常艰深且困难的,因为需要运用大量的指数式运算,对于一般读者和玩家而言,只需了解号角的基本原理就足够了。

    首先,号角开口的大小面积,影响着号角能够产生的最低频率截止点,简单说:号角的开口面积越大,所能重播的频率下限延伸得越低。这个数值大约是多少呢?延伸至35Hz 时的开口面积,大约是一张标准办公桌的桌面大小;

    如果要设计一个延伸至 28Hz 的号角,开口的面积就要暴增至一辆大货车车头那么大了。开口这么大显然制造和使用都是不现实,那是否可以把号角展开的角度加大些呢?当然并没有这么简单,因为这又会涉及到另一个问题,那就是号角的展开角度是要公式计算的,依照不同形式号角的特性,基本的公式是一个指数方程式,抛物线方程式或是混合的双曲线方程式,配合单元机械特性的不同,分别在方程式中加入不同的系数而成,利用公式计算出来的数据显示一个号角的展开原则。

    以能够产生球面波的号角方程式而言,从单元发声的振膜位置开始算起(通常称为号角的喉部),每增加单位距离,号角的截面积就会成指数性的增速,指数的特性就是这样,开始的时候数值增加的速率很慢,但是越接近到后面,数值增加的速度就越来越快,最后几乎呈直线上升向无限大发展,这就是指数的特性。

    基于此,因为号角每增加单位长度,其号角的截面积就会呈指数性增加,所以通常见到的号角形状,越接近单元的喉部就呈细长缓慢展开的样子,而开口的部分就和喇叭花瓣一样快速弯曲展开,所以大家别自以为聪明要亲自动手为单元加上号角,没有经过精密计算的号角,其频率响应,扩散波形,扩散角度等参数都难以达到理想的状态。

    如此一来,号角展开的弧度无疑要公式精确计算,加上延伸够低的低音号角体积十分巨大,大到家居根本无法安放,所以从很多媒体上看到那些超级号角玩家,其低音号角不是从聆听室的后墙穿墙而来,就是像鹦鹉螺或低音大号般,把号角管路卷起来。音响发烧过头的玩家如果聆听室无法施展“隔壁穿墙术”,当然唯有把整只长度超过两层楼的号角吊起来,从三楼向下一直延伸到一楼的聆听室。

    高音号角和低音单元的效率协调

    大部分号角喇叭迁就于体积限制,折中采用两路设计,其中中高音使用纯号角设计,而低音部分则使用大尺寸的高效率传统单元取代,因为中高音号角喇叭的效率十分高,动辄能达到110dB 的超高灵敏度,相较之下低音单元就无法与中高音单元取得效率上的协调,解决之道就是刻意通过分频器压低高音的输出,以求和低音取得平衡。

    设计中普遍的做法大概有三种:

    一是在中高音号角上串联一个低阻抗的无感电阻,通过增加负载阻抗的方式,达到降低单元效率的目的,但是,在喇叭单元上串联电阻的做法并不纯粹,因为单元的阻抗特性是集合机械和电气性能的综合阻抗,串上电阻只能片面的降低效率,整体的声音表现都将受制于电阻的性能而受到严重的破坏。

    另一种比较讲究的方法,是在分音器的高音输出部分,加入一个号角专用的降压变压器,同样达到降低号角单元效率的目的。

    而最佳的做法,是采用主动式电子分音的方式,如此一来不但不必添加额外的元件影响音质,还可以通过电子分音自由调整分频点、相位和灵敏度的规格,从而令每路喇叭单元的衔接更平顺自然,但这种方式最大的缺点,就是需要配合电子分音的音路来配套相应数量的功放。

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