「封面故事」毫不妥协的号角音箱隐士音响号角技术详解（下）

评论 2024-08-30

拥有喇叭只是第一步，您还需要一个优秀的压缩驱动器。压缩驱动头单元的材料要求比锥体喇叭高得多。由于压缩室中的气压增加，喇叭单元中隔膜上的压力比普通锥形喇叭高得多。因此，必须采用高刚性。隔膜材料常采用铝、钛等金属材料，公认最好的是铍。对于铍这样的金属，无论是内部声速、杨氏模量（描述固体材料抵抗变形能力的物理量）、密度，还是泊松比（当材料在一个方向上的拉伸或压缩）（也称为横向变形系数）和热膨胀系数明显优于其他材料，被誉为完美的隔膜材料。但其缺点也非常明显。首先，它非常稀有且昂贵。其次，铍尘具有剧毒，必须在完全无人操作的条件下自动产生。

世界上唯一能用整片铍片压延制造铍振膜的公司是美国公司Truextent。 Sam Saye 是Hermit Audio 的创始人之一，也是Truextent 领导开发这种铍振膜的科学家。因此，为了追求卓越，Hermit Audio毫不犹豫地采用了纯铍振膜作为其全系列中音、高音和超高音单元的振膜材料。 Truextent 品牌的压延铍膜。带来的好处自然也是显着的，那就是超低失真。

Hermit Audio 采用美国Truextent 公司的卷制纯铍振膜。音圈与普通振膜相反，源自Hermit Audio的全新单元结构。

除了特殊的振膜材质之外，喇叭对单元的磁力也提出了更高的要求，因为只有更强的磁力才能有效驱动高压空气带来的高阻抗。如何驱动全球最大的10英寸低音炮振膜？如何让低音炮达到110db以上的超高灵敏度？这是Hermit Audio遇到的又一个巨大问题。我们对以往其他品牌和型号的驱动头进行分析后发现，所谓2.4特斯拉磁密度的标称驱动头压力有时只有1.2特斯拉左右。厂家确信用户不会自行拆卸。这只是一个极其昂贵的驱动头。参观了全球最大的磁体制造商后，我被告知，磁力达到2.4特斯拉的这种大尺寸磁体从成本上来说几乎不可能商业化，除非是在军工或核电站。

Hermit Audio 使用有限元分析进行磁场模拟。可以看到磁隙处的深红色达到了2.4T。

在这种情况下，Hermit Audio毅然采用了成本更高、技术难度更大的激励技术。励磁扬声器是20世纪初永磁体出现之前的一项流行技术。工作原理是对缠绕的铜漆包线通电，产生磁力，推动振膜运动。扬声器没有磁铁，线圈上覆盖有钢制金属环而不是磁铁，可以使线圈产生的电磁场更加集中和稳定。传统励磁喇叭的磁路由软铁制成。

它具有良好的导磁性能和软磁材料特有的矫顽力，通过励磁线圈产生极强的磁场。因此，励磁扬声器的优点是磁阻低、声音高贵华丽、真实感好、灵敏度极高。为了达到2.4特斯拉的真实磁密度，Hermit Audio将软铁改为坡莫合金，这是一种极其昂贵的材料。坡莫合金看起来与其他品牌使用的导磁材料（通常是低碳钢）没有太大区别，但其价格却比低碳钢高700倍以上。 1公斤坡莫合金的价格约为2000多元，而1吨低碳钢仅需7000元左右。

一个Hermit Audio低音炮压缩驱动器重135公斤，仅中心柱就重十几公斤。其巨大的成本可想而知。 Hermit Audio 的压缩驱动器的磁密度达到了2.4 特斯拉，这是目前除实验室低温超导条件外磁密度所能达到的极限。做到这一点，磁力可以说已经达到了当前人类技术的天花板。由此我们也能明白什么叫“不计成本，只求品质”。

Hermit音频相位插头的横截面设计呈现出弯曲的通道，无法脱模，只能通过3D打印制造。

最后也是最重要的一点，号角虽然古老，但做得好确实是高科技。当我们用手做出喇叭状的扩音时，虽然声音变大了，但音色也发生了明显的变化。这是因为声音在我们手的内壁上来回碰撞，形成许多不规则的高压区和低压区，从而使声音失真。不同频率下的失真度不同，因此频率响应也会发生变化。因此，喇叭的曲线十分讲究。它必须能够很好地放大声音并在每个频率下保持相同的音色。不能随便做。自从号角小号诞生以来，这类研究就从未停止过。

中科电声的龙音系统中音喇叭及驱动头测得的失真度显示，从300Hz开始失真度仅为0.1%左右。

对现代号角理论做出重大贡献的一位科学家是Hermit Audio 的另一位创始人Bruce Edgar 博士。埃德加博士曾在美国宇航局领导次声波理论研究，并因此获得最高荣誉总统奖。退休后，作为一名音响发烧友，他于1994年创立了Edgarhorn品牌，并荣获CES展会金角奖和Stereophile杂志金耳朵奖。他对喇叭理论的核心贡献是完善和推广了Tractrix理论，该理论被广泛认为是迄今为止最合理的喇叭曲线理论，并广泛应用于大多数顶级品牌喇叭扬声器。

Edgar博士反对为了方便安装在箱体中而使用方形喇叭，坚持圆形喇叭的不妥协解决方案，因为声波的扩散是球形的，方形显然不符合规则。他愿意将技术转让给隐士音响的创始人戴先生。其中一个重要原因是戴先生答应他不计成本制作一个大型碳纤维低音炮喇叭，完成了他的夙愿。因此，Hermit Audio的所有喇叭都是圆形喇叭。

Hermit Audio首席设计师戴中田与Bruce Edgar博士及Sam Saye老师在概念验证原型机前合影

基于Edgar博士提供的技术，Hermit Audio做出了四大改进：

静电放电

《封面故事》不妥协的号角音箱Hermit Audio号角技术详解（下）

就是上面提到的使用碳纤维来打造喇叭。一般喇叭虽然滤掉了振膜的音染，但可能会变成“大钟”。这也是很多其他品牌号角音箱的通病。如果你在演奏音乐时用手触摸这些喇叭，你就会发现它们。也有明显的震动。原因是使用的材料是木头、铁甚至塑料，都容易产生共振。碳纤维作为最好的抗共振材料，能够很好的抑制振动，即使发出很大的噪音也能保持坚固。另外，它的刚性高，热膨胀小，几乎不变形，非常适合制作喇叭。然而碳纤维的生产难度很大，国外的生产成本极高。只有迈凯伦跑车、布加迪跑车、F35战斗机愿意这么做。事实上，中国在碳纤维加工方面相当先进，技术也非常成熟。靠近水边，Hermit Audio 的碳纤维喇叭成为世界上第一个也是唯一一个。

为了制作出高度2.5米、开口直径1.4米的“龙吼”低音炮喇叭，Hermit Audio历尽千辛万苦。第一个困难是选材带来的巨大成本。此前是世界上最昂贵的日本ALE全喇叭系统，其低音炮喇叭也根据客户的家庭条件采用木板、钢板、铝板或钢筋混凝土浇铸而成的方形喇叭。方形喇叭在声学原理上存在缺陷，容易产生共振。圆形喇叭是完美的结构。这么大的圆形喇叭如果是用木板、钢板、铝板等制成的话，其重量将是惊人的，而且安装起来也不容易。 Hermit Audio 使用碳纤维来制造这个庞然大物。一个喇叭有68层碳纤维，碳纤维的使用量相当于布加迪汽车的车身。你可以算出成本是多少。

二是生产难度。 Hermit Audio要求喇叭的展开精度和光滑度达到1/100毫米，这就需要高速数控车削来制作高精度模具。但问题是，目前市场上还没有行程超过2米的民用数控车床。该怎么办？隐士音响首先投入巨资自行研发改造一台行程2米的高速数控车床，生产出重达1.4吨的玻璃钢模具。

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改进了压缩室的结构。原始号角扬声器开发过程的一个缺点是驱动单元和号角是由不同的技术专家分别设计的，并且没有专家可以整合这两种技术。即使Edgar博士对发球杆头设计技术不太了解，这就是为什么我们与Sam Saye合作开发，每个设计部分都是他们的专业知识。客观地说，声音从振膜发出后存在扩散问题。驱动单元的压缩腔也有一个小曲线。它不仅需要设计，而且必须设计得非常严格，以匹配喇叭的膨胀曲线。否则一开始声音扩散就会出现问题，后面的喇叭再完美也没用。

感谢Hermit Audio收购了Edgar博士的喇叭技术和Sam Saye的驱动头设计技术，也感谢两位老老师一步一步教导戴中天一年，Hermit Audio的第一套全喇叭原型制作出来了。现任隐士音响首席设计师戴中田，掌握了两位大师的技术，综合思考，发现问题，解决问题。因此，Hermit Audio的驱动头设计中，从振膜进入相位塞的起点开始，相位塞内间隙的截面积之和必须等于相位塞的截面积。与这里的喇叭曲率相对应，确保它从头到尾始终符合角度。相同的曲线公式不断扩展，直到正确连接到喇叭为止。

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Hermit Audio还放弃了量产时为了方便脱模而设计的直缝相位塞，转而采用3D打印制造出更加合理的弯缝相位塞，进一步减小了各通道的相位差，延伸了高频响应（这个创新的具体细节可以写一篇报告（其实戴中田先生在慕尼黑高端音响展上也针对这个问题做过技术报告，这里就不赘述了）。相位塞的设计考虑因素非常复杂，包括前面提到的压缩比、各声道的相位差、喇叭的扩展率等，如果设计不够充分，则弊大于利。这种复杂性也导致一些主要品牌转而使用没有压缩室的简单喇叭，而不是带有传统压缩驱动器的经典喇叭。

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为了进一步消除共振，Hermit Audio开发了世界上独一无二的三明治碳纤维喇叭，不仅解决了美观问题（为了防止共振，喇叭背面往往涂有不均匀的涂层，例如GOTO、ALE等，极其不美观），并且腔体根据不同频段填充不同材料，基本消除共振。

即使你说了这么多，你仍然可能会错过一切。 Hermit Audio采用了一系列的技术解决方案，在喇叭技术上没有任何妥协。无论是碳纤维材质、圆润的喇叭和严谨的曲线，还是纯铍振膜、坡莫合金励磁、3D打印相位塞，无不彰显着这一品牌“只做最好”、“不创新，我”的品牌理念。宁可一无所有”，也难怪在如此短的时间内得到了业内外人士的一致认可。

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