转载|毫不妥协的号角音箱--隐士音响号角技术详解（下）

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*本篇主要内容转自《音响技术》2022年5月号  488期

光有号角只是第一步，还得有出色的压缩驱动头。压缩驱动头单元对于材料的要求比锥盆喇叭要高很多，因为压缩腔中气压的提高，使得号角单元中振膜所承受的压力要大大高于普通的锥盆喇叭，因此必须采用高刚性的振膜材料，往往是金属材料比如铝和钛，而公认最好的则是铍。铍这种金属，无论是内部声速、杨氏模量、密度、泊松比还是热膨胀系数都显著地好于其他材料，被誉为完美的振膜材料。但其缺点也非常明显，首先是很稀有和昂贵，其次铍粉尘是有剧毒的，必须在完全无人的条件下自动化生产。

▲隐士音响的纯铍振膜，音圈与一般振膜相反，源于隐士音响全新的单元结构

全球能采用一整张铍片材用压延法制作铍振膜的，只有美国的Truextent公司。而隐士音响的创始人之一Sam Saye先生，正是当年在Truextent领衔开发这款铍振膜的科学家。因此，隐士音响为了追求卓越，义无反顾地采用了纯铍振膜作为自己全系列的中音、高音、超高音单元振膜材料，也是全球唯一一家中音、高音、超高音单元振膜全系列采用Truextent公司压延式铍膜的品牌。带来的好处自然也是显著的，那就是超低的失真。

除了振膜材料特殊外，号角还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。如何驱动世上最大的10英寸超低音振膜？如何使超低音也达到110db以上的超高灵敏度？这又是隐士音响遇到的巨大难题。

因为在分析了以往其他品牌型号的驱动头后发现，其标称的所谓2.4特斯拉磁密度的驱动头压根就只有1.2特斯拉左右，厂家是吃准了用家不会自行去拆卸巨贵无比的驱动头而已。而在走访了全球最大的磁体生产厂家后，又被告知要制造如此大规格且磁力达到2.4特斯拉的磁体，从成本上这几乎是不可能商业化的，除非是军工或者是核电厂。

在此情况下，隐士音响毅然决然地采用了成本更高、技术难度更大的励磁技术。而为了达到2.4特斯拉磁密度，采用了坡莫合金导磁这种昂贵无比的材料。坡莫合金看上去与其他品牌使用的导磁材料（一般都是低碳钢）没有多大差别，但是其价格却是比低碳钢要高上整整700倍以上，1公斤坡莫合金的价格约2000多港元，而1吨低碳钢则只要7000港元左右。隐士音响1只超低音压缩驱动头重量为135公斤，导磁体中单单中柱的成品重量就达十几公斤，成本之巨可想而知。隐士音响将压缩驱动头的磁密度做到了2.4特斯拉，这是目前除了实验室低温超导条件以外，磁密度可以达到的极限。磁力做到这个份上，可以说已经到达了目前人类科技的天花板。由此也可以明白，什么叫做“为了品质而不计成本”。

▲隐士音响运用有限元分析进行的磁场模拟，可以看到磁隙处的深红色达到了2.4T

最后也是最重要的是，号角虽然古老，但要想做好，却是名副其实的高科技。当我们用手做成号角形状扩声时，虽然声音变大了，但是音色也发生了明显的变化，这是因为声音在我们手的内壁来回碰撞，形成了许多不规则的高压区和低压区，使声音产生了扭曲，而不同频率的扭曲又是各不相同的，所以频率响应也发生了改变。因此，号角的曲线有着非常大的讲究，既要能良好地扩声，又要在各个频率上都保持音色不变，不是随随便便弄一个就可以的。这类研究自从号角喇叭诞生起，就没有停止过。

而在现代号角理论上作出重大贡献的一位科学家，正是隐士音响的另一位创始人——Bruce Edgar博士。Edgar博士曾在美国航空航天局主持次声波的理论研究，并因此获得总统奖这一至高荣誉。退休后，作为发烧友的他于1994年创办了Edgarhorn这一品牌，并获得CES展的金喇叭奖和Stereophile（发烧天书）杂志的金耳朵奖。他对于号角理论的核心贡献在于完善并推广了曳物线号角理论，该理论被广泛认同为迄今为止最合理的号角曲线理论，并广泛应用在目前绝大多数顶级品牌的号角音箱上。Edgar博士反对为了方便装入箱体而采用方形号角，坚持圆形号角的不妥协方案，因为声波的扩散是球状的，方形显然不符合规律，他愿意转让技术给戴先生，其中一个重大原因就是戴先生答应他不计成本制作碳纤维的超低音大号角，实现他的夙愿，所以隐士音响的号角全部都是圆形号角。

▲隐士音响总设计师戴中天与Bruce Edgar博士、Sam Saye先生在概念验证原型机前合影

在Edgar博士所提供技术的基础上，隐士音响又作出了四点重大改进：

其一，就是上文提到的采用碳纤维来打造号角。一般号角虽然也都滤去了振膜的音染，其本身却可能成为一个“大铃铛”，这也是目前许多其他品牌号角音箱的通病，在播放音乐时如果用手触摸这些号角，会发现它们也在明显振动。究其原因，还是因为材料采用的木头、铁甚至塑料，很容易产生谐振。而碳纤维作为最好地防谐振的材料，能够很好的抑制振动，即使震天响也岿然不动，加上刚性高、热膨胀小，几乎不产生任何形变，用来制作号角再理想不过。但是碳纤维制作难度很高，在国外制作成本又极其高昂，也只有迈凯伦跑车、布加迪跑车、F35战斗机之流才舍得去做。实际上，中国在碳纤维加工上是相当先进的，工艺非常成熟。近水楼台，隐士音响的碳纤维号角成为了世界首创和唯一。

而为了制作高2.5米、开口直径1.4米的“龙吟”的超低音号角，隐士音响可谓是吃尽苦头：

首要的难题是，材料选择导致的巨额成本。因为即便此前唯一的ALE全号角系统，其超低音号角也是根据客户家庭情况用木板、钢板、铝板做成的方号角，或者钢筋混凝土浇注而成。而方号角从声学原理上是有缺陷的，也容易产生谐振，圆号角才是完美的结构。这么大的圆号角如果用木板、钢板、铝板等来做，其重量将是惊人的，安装也绝非易事。隐士音响是用碳纤维来制造这庞然大物，一支号角的碳纤维有68层之多，用掉的碳纤维堪比一辆布加迪汽车车体的用量。会是什么成本，可以脑补一下。

其次是制作难度。隐士音响要求号角的展开精度和平滑度为1/100毫米，就需要用高速CNC车制高精密度的模具，但问题是市面上没有行程超过2米的民用CNC车床。怎么办？隐士音响先是投入巨资自行研发改造了行程2米的高速CNC车床，制作出重量1.4吨重的玻璃钢模具。

▲隐士音响的碳纤维中音号角，按照曳物线流畅展开

其二，是改进了压缩腔的结构。原先的号角音箱开发过程有一个弊端，就是因为驱动单元和号角是由不同的技术专家分别设计，没有融会贯通两者技术于一身的专家，即便像Edgar博士，他并不太懂驱动头设计技术，所以是与Sam Saye合作开发，各自设计。而客观上，声音从振膜发出后就存在了扩散问题，驱动单元的压缩腔也有一小截曲线，不仅仅是需要设计，而是必须非常严谨地设计以使之和号角的展开曲线相匹配。不然，一开始声音扩散就出了问题，后面的号角再怎么完美也是白搭。

得益于隐士音响收购了Edgar博士的号角技术和Sam Saye的驱动头设计技术，更得益于两位老先生对戴中天手把手教了一年，制作了隐士音响第一套全号角样机，使得隐士音响现任总设计师戴中天掌握了两位大师的技术，融会贯通地予以思考，发现了其中的问题并加以解决。因此，隐士音响在驱动头的设计中，从振膜进入相位塞的起点算起，相位塞各缝隙截面积之和就要等于号角曲率在此处对应的截面积，保证从头到尾始终是按照同一个曲线公式在进行扩张，直至正确衔接至号角。

其三，隐士音响还抛弃了为批量生产脱模方便而设计的直缝型相位塞，转而以3D打印的方式制造更为合理的曲缝型相位塞，进一步减小各通道的相位差，延展高频响应（有关这一革新的具体细节可以写一篇报告，事实上戴中天先生也就这一问题在慕尼黑高端音响展上作过一场技术报告，这里就不作展开了）。相位塞的设计考虑因素非常复杂，包括上文所说的压缩比的问题、各通道的相位差问题、号角的扩张率等等，如果设计不够到位，反倒是弊大于利，这种复杂性也使得如一些大品牌转而采用无压缩腔形式的简单号角，而非传统的压缩驱动头的经典号角。

▲隐士音响相位塞的剖面设计图，可以看到弯曲的通道，无法脱模，只能通过3D打印制造

其四，为了进一步消除谐振，隐士音响更是开发出了独步全球的三明治碳纤维号角，不仅解决了美观问题（号角为了防止谐振，往往在背面涂上凹凸不平的涂层，如GOTO、ALE，极为不美观），更在空腔处依据不同频段填充不同材料，使之基本消除谐振。

▲龙吟系统中音号角加驱动头在中科电声测得的失真度，可以看到从300赫兹开始仅有0.1%左右。

洋洋洒洒说这么多，可能还是挂一漏万。隐士音响在号角技术上采用了完全不作任何妥协的一系列技术方案，无论是碳纤维材料、圆形号角和严格的曲线，还是纯铍振膜、坡莫合金励磁、3D打印相位塞，无不彰显这一品牌“只做最好”、“无创新、宁可无”的理念，也就无怪乎能在如此短的时间里受到圈内圈外的一致认可了。