关於美国：klipsch音箱

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paul-w.klipsch是klipsch的催生者,他与创立QUAD的PETER--WALKER相似,都是音响界的科学
家.PETER--WALKER致力研究静电喇叭的实用化,而paul-w.klipsch则是不断的透过实验室引
进家庭.

paul-w.klipsch旦生于1904年美国印地安纳洲的ELKHART镇,完成基础教育后,于1926年取得
新墨西哥学院的农业电机学士,毕业后到美国电器大厂奇异公司上班,当时他担任的工作是电
气测试部门.随后在1928年至1931年之间远赴智利工作,返国后继续在史丹福大学进修,并于
1934年取得电机硕士.得到硕士的后两年(1934-1936)在德洲休士顿的IEC工作,到1941年之间
则转到SUBTERREX公士工作,1941-1945年任职于美国军备局.就在这个时候,paul-w.klipsch
决定自己创业,以自己的姓为公司的名字,在美国阿肯色洲生产高效率喇叭,从此打开高级号
角喇叭的一片天地.

号角喇叭可以说是由KLIPSCH发扬光大的,他在1941年创立了KLIPSCH喇叭公司,当时他正是一
位强烈的音乐爱好者及充满活力的发明家,成立KLIPSCH公司之后仍然不断的在声学以及号角
理论上做研究实践,并经常将论文发表在AES期刊上.

在当时,由于扩大器的输出功率有,一直无法在上有所突破,因此提出高效率喇叭及号角设计
的研究,便成了PAUL--KLIPSCH的首要研究项目.历年来发表的理论不计其数,由于他的论文以
及所获的的专利数量众多,AES什至把PAUL__KLIPSCH曾经发表过的论文独立成册,让后人得以
参阅研究.

paul-w.klipsch第一件专利注册在1939年月11日,一项名为(给轻枪砲的储存管组合),随后又
发表了(波型分析网路)等等,从1939年到1981年之间一共获得了28项专利.专利的内容包罗万
象,大部分皆以电学.声学以及扬声器制造方面的专利.当然,不少号角的设计专利也是由
paul-w.klipsch所发明,没有了paul-w.klipsch在号角上的先驱研究,今天恐怕扬声器的历史
将会改观.

在建立公司之前,paul-w.klipsch使用厚纸板制作他的第一个喇叭及耳机.从早期的实验中,
他确信利用号角原理可以重现现场的原音,因为当时跟本没有不任何不使用号角的扬声器,可
以生产够大,却不失真的音压.paul-w.klipsch把号角折叠藏入音箱中,如此得以重现原音,重
现动态并节省空间.而且利用号角开口的角度及位置,可以精确的控制声音扩散的方向,所以
更集中能量,将所有的功率输送在所需的空间.多年来虽然单体的研发不断的革新,音箱的设
计也日渐新潮,不过paul-w.klipsch却仍然坚持使用号角技术在扬声系统上.

最早klipsch曾经委托别人代制音箱,不过却一直因为音箱的品质无法合乎paul-w.klipsch的
要求,于是paul-w.klipsch决定自行生产音箱.这些年来KLIPSCH的工厂不断扩大,旧有的厂房
已经无法应付目前的产量要求了,KLIPSCH公司把这个砖造的瓦房工厂改建为KLIPSCH博物馆,
这里陈列著名各式各样paul-w.klipsch研究的小道具,以及各色各样的历代产品

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从听过意大利号令之后，对号角箱一直有感觉！

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喇叭设计千百种,有一种喇叭外形很有趣,从喇叭外观看到的不是喇叭单体,而是像喇叭花开
口一样的号角,这种外型奇特的喇叭就叫做(号角喇叭).

为什么要在单体的外面套上这个号角呢?套上号角之后对声音产生了那些影响?是变的比较大
声了还是比较好听?为什么有人对号角喇叭总是念念不忘?在众多的问号之下,就让我带领大
家进入号角喇叭的神秘世界.

为什么会有号角呢?
记得在小学的时候有一个有趣的自然实验,用厚纸板卷成圆锥状,然后把嘴靠在纸筒的锥部讲
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上,听到讲话的音量特别大,而
且变清楚了.这个现象大家都习以为常,自然而然的把它视为常识的一部分,並且应用于一般
生活中.例如我要隔离街叫人,一定会很自的把双手合拢靠在嘴巴上喊话,因为这样可以让对
街上的人可以听得更清楚.就是因为利用这个简单的原理,不但可以让声音传的更远,而且也
可以让号角投射的地区声音更集中,音量更大些,这就是号角的好处.

古人老早就知到号角的好处,发明大王爱迪生,就把他生产的爱迪生留声机,用竹针从腊筒上
的刻纹上拾取声音信号,传到小小的发声振膜,没有加装号角的情况下,只能把耳朵靠在振膜
旁听到吱吱咋咋的微小声音.这个时候如果在发声振膜外面套上一个号角时音量突然钜数增
十倍,不但扩大了响应的频宽,也可以让整个房间充满音乐的声音.

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喇叭使用号角的原因.

Paul-Klipsch可以说是研究号角喇叭的先驱,他在实验室中发现,单体振膜加上号角之后,由
于空气压力的阻抗匹配良好,因此可以使得发声的效率提升十倍甚至高达五十倍!这样一来就
意味着要达到相同的音压,使用号角技术可以大大的降低单体的输出,相对之下单体的小振幅
的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,使用号角就是提升音
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,对使用小功率单端管机的用家
而言,由于号角喇叭的效率都很高,所以即使使用七,八瓦300B管机,一样可以享受爆棚的聆听
乐趣,这就是号角喇叭的最大优点.

Paul-Klipsch是一个声学科学家,对于号角的研究更是倾尽心力,当然会利用科学化的实验数
据来证明号角的好处.他的实验是这样子的:在无响室中拿出一个单体,並用扩大机对这个单
体输两个不同频率的正弦波信号,然后分别利用频谱分析仪测试这个单体在发出相同音量的
时候,加上号角与拿掉号角之后的各项差异.
这个实验结果发表在美国AES(Audio-Engineering-Society)期刊上,由于加装号角之后的工
作效率高,因此发出相同的音量时候,有加装号角的输出只需没加装号角的十分之一功率,因
此各项谐波失真的比例便大大的降低.利用单体在低效率下工作以降低失真的原理,就好比在
大型喇叭系统,喜欢用多数的单体並联,以求取每个单体较低的输出,是完全相同的道理.但一
个单体代表一的失真,多个单体多的失,所以单体越少失真越低.使用号角不必要多个单体並
联,更大的降低了制造成本,和对功放的功率要求不高,十瓦八瓦就行了,这就是Paul-Klipsch
致身努力的目标.

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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
号角的声学特性.要详细说明号角的展开方程式是非常困难的,因为需要云用到大量的指数式
运算.对于吾辈一般家用而言只需了解号角计算的原理就行了.

首先,号角开口的大小面积,影响着该号角能够产生的最底频率截止点.简单的说,就是号角的
开口面积越大,低频就可以伸得越低.这个数值大约多少呢?延伸至35HZ-3DB时的开口面积,大
约是一个标准办公桌的桌面大,如果要设计一个可以伸延至28HZ的号角呢?它的开口面积大约
要大到福特载卡多的车头才够!

开口要那么大,那我干脆直接把号角展开的角度加大些不就得了?当然没有那么简单,因为这
儿又牵涉到一个问题,那就是号角的展开角度是要套公式的.依照不同号角的特性,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,配合单体机械特性的不同的系
数而成.利用公式计算出来的数据显示出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,从单体发声的振膜的位置开始算起(这个地方我们称为
号角的喉部)每增加单位距离,号角的截面面积就会成指数性的速度增加.指数的特性是这样
子的,开始的时候数值增加的速率很慢,但是越接近到后面,数值增加的速度会越来越快,最后
几乎呈直线上升向无限大沖去,这就是指数的特性.

基于此,因为号角每增加单位长度,其号角的面积就会呈指数性的增加,所以你见到的号角形
状,越接近单体的喉部就呈细细长长缓慢展开的样子,而开口的部分就和喇叭花瓣一样快速湾
曲展开.所以你可别自以为聪明要亲自动手将单体加个号角,没有经过精密计算的号角,其频
率响应,扩散波型,扩散角度等等因素都会受到严重影响.

如此一来,号角展开的弧度要套公式,加上延伸够低的低音号角体积十分巨大,大到家居聆听
室跟本塞不下.所以从{STEREO-SOUND}杂志上看到的超级号角玩家,其低音号角不是从聆听室
的后墙而来的,就是像鹦鹉螺或低音号角般的把号角管道卷起来.发烧过头的玩家如聆听室无
法施展(隔壁穿墙术),当然只好把整只长度超过两层楼的号角吊起来,从三楼向下直拉到一楼
的聆听室.

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折叠式的低音号角

PAUL-KLIPSCH利害的地方就在这里,既然号角的开口要大到一个程度低音才沈得下去,但是开
口大到一个程度之后,其号角长度势必不短.PAUL-KLIPSCH为了这个问题无法解决而伤透脑
筋,听说有一天PAUL-KLIPSCH在午睡中突发奇想,何不把号角给[折起来],利用精密的计算与
调整,把低音单体藏在音箱最内层的密闭空间中,然后利用巧妙的木头间隔,组装出一个经过
计算的通道,这样一来既不损号角开口面积,又可以大大的缩减体积.这位科学家又开始了一
连串的计算与实验,终于制造出折叠式低音号角的鼻祖KLIPSCHORN(KLIPSCH与ORN的连写).

当时PAUL-KLIPSCH的想法是这样的,他把KLIPSCHORN的低频截止点设定在35HZ-3DB,但是即使
折叠起来之后的体积也像一个大木柜般,所以他把号角的开口设计在喇叭的两侧.但是
KLIPSCHORN並没有側板,用家使用的时候必需把它确实的靠紧在三个面互呈直角的坚硬墙壁
上,把接触的墙壁视为喇叭设计的一部分.

由于PAUL-KLIPSCH把折叠号角实现化,所以后来也有不少号角设计师依照这个构想,推出不少
类似的设计,只不过大部分的设计迁就于设计时计算的难度.他们遇到最大的问题在于木板隔
间是平面构成通道,但是号角的展开延伸是呈指数性增加的,所以难免会遇到一些妥协.折叠
式号角的设计有一个变形的设计,那就是传输线式设计,相同的地方是利用拉长声音通道的长
度,达到低频延伸的效果,只不过开口的大小以及管道延伸的截面积並没有号角喇叭这么严
谨,所以声学特性上当然也必须有所妥协.

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高音号角与低音单体的效率协调

大部分号角喇叭迁就于体积限制,折衷的採用两路设计.其中中高音单元使用纯号角设计,而
低音单元低音部分就使用大尺寸的高效率传统单元取代.因为中高音号角喇叭效率非常高,动
不动就有100,110DB的超高效率,相较之下低音单元就无法与中高音单元取得效率上的平衡.
解决之道就是刻意在分音器上动手脚,把号角单元的输出强制降低,以取的中高音号角单元与
低音单体效率相同的基本要求.

普遍的作法有三种:最简单的作法是在号角单体上串上一个低阻抗的无感电阻,籍着增加单元
阻抗的方式,达到降低单元的效率.不过在单体上串电阻降低效率是不卫生的作法,因为单元
的阻抗特性是集合机械与电器的综合阻抗,串上电阻只能片面的降低效率,整体的表现将会受
到严重的破坏.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,把号角单体的效率刻意降低.最发烧的方式当然是采用电子分音的方式,不但不必加入额
外的零件,籍由主动式电子分音器,不但分频点可自由调整,每只单元的增益也在掌握之中,最
大的缺点当然是要多部扩大机来伺候.

以KLISCHORN来说,它是三音路全号角设计,高音及中音单元的输出使用一个特制的自藕变压
器,来降低效率过高的号角单元,使三只单元发出的音压一致,达到高,中,低频音压平均分布
的要求.即使刻意降低中高音号角的效率,整体的效率仍然高达104DB,把喇叭线接在CD机的
RCA出座上,就可以发出声音,这就是它神奇的地方!而它的最高连续承受功率达100W.使用两
对KLIPSCH-HORN塞在体育馆的四个角落,就可以当作高品质的播音系统了!