HARMAN Insights | 在现场，再现声场！Live Sound 发展史

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HARMAN Insights | 在现场，再现声场！Live Sound 发展史


  HARMAN Insights



今天，当你身处某个万人演唱会现场，享受高保真的声音时，是否会对成就了这一切的技术创新史感到好奇？诚然，早在现代音响系统诞生前，现场音乐表演就已出现；但若没有麦克风、扬声器和功率放大器等发明，如今我们便不可能在人山人海的场馆欣赏到这些精彩的演出。



在本文中，我们将从麦克风的发明追溯到世界上第一场体育场馆音乐会，了解这些技术的发展和创新如何为现代音响系统的发展铺平道路：



Part1-3，围绕现代音响系统，分为三大板块：概念溯源、系统组成及早期发展。



Part4-5，盘点上世纪六十年代起，现场音响系统发展历程中的领航人物与新成员。



Part 1



现场表演中的声乐起源



在罗马帝国统治时期，有人试图创造一个更有利于现场表演的声学环境，这是现知最早的现场表演例子之一。罗马圆形剧场以其半圆形设计和分层座位区而闻名，使得观众的注意力集中在表演区域。这种方式不仅为舞台提供了出色视角，也尽可能地减少了声音衰减，使声音能够传递得更远。




- 罗马圆形剧场 -



这种强调建筑设计声学特性的传统一直延续到古典音乐时代。在这一时期，创作的音乐都是为了在特定类型的环境中表演。譬如交响乐通常宏伟庄严，以适在大型音乐厅演奏；而在混响效果较弱的私人府邸，作曲家会谱写较快的旋律和轻快的低音来娱乐和伴舞。尽管当时没有调音台，但作曲家们会通过指定每种乐器的数量来实践混音理念，使每首乐曲都能达到平衡。




Part 2



现场音响系统的三大组成部件



所有的音响系统，都由三个基本部件组成。要想打造“第一个音响系统”，我们需要：

一，捕捉声音振动并将其转化为电信号的装置，即麦克风。

二，增加电信号振幅或音量的装置，即功率放大器。

三，将电信号转换回声音振动的装置，即扬声器。



麦克风的发明



说到麦克风的发明人，大多数历史学家都认为 David Edward Hughes 在 1875 年发明了第一支现代麦克风。有趣的是，Hughes 从未申请专利，他希望将麦克风作为礼物送给全人类。



- David Edward Hughes 发明的第一支现代麦克风 -

Hughes 的麦克风相当“简陋”，就是一根碳棒夹在两个碳杯之间，并连接有电路和电池。它的工作原理如下：



•  声波会使碳棒振动。

•  由此产生的两个碳杯之间的电阻会发生波动。

•  波动会导致电流改变，这会模拟触发系统的振动。



尽管 Hughes 的碳麦克风后来被动圈、电容和铝带式麦克风等优秀设计所取代，但他用于创造碳麦克风的物理原理仍然是今天所有麦克风的基础。



扬声器的发明



如果说麦克风能够将声波振动转换成电信号，那么构建现代音响系统的下一步就是将这些信号重新转换成我们可以听到的声能。1898 年，Oliver Lodge 发明了第一台动圈式扬声器，实现了这一目标。



在设计中，Lodge 将一个活动线圈缠绕在一块磁铁上，而磁铁则连接在一个音盆上。当他施加电信号时，电压的增加和减少交替地吸引和排斥磁铁，使音盆向前和向后移动。这种前后运动的结果是电信号再次以物理声音振动的形式而再次被听到。


- Oliver Lodge 发明的第一台动圈式扬声器 -



随着更好的磁铁、音盆和箱体的面世，扬声器得以不断改进，但 Lodge 的基本设计仍然是今天使用的所有扬声器的核心。



功率放大器的发明



早期的扬声器可以重现麦克风捕捉到的振动，并将其转化为电信号，但要使声音在远距离依然清晰可闻，还需要第三项发明。1906 年，Lee DeForest 创造了 Audion，这是第一台能够放大电信号的设备。至此，人们终于找到了现代音响系统的最后一块拼图。



DeForest 的创新之处在于，他为一个由两个电极组成的二极管加上了第三个电极，这第三个电极被他称为“控制栅极”。当他向控制栅极输入小电流时，就会在另外两个电极（阳极和阴极）上产生更大的电流，从而产生我们常说的“功率增益”。DeForest 的发明在整个二十世纪被广泛用于电话、收音机、电视和早期计算机等电子设备中。







Part 3



现代扩声系统的早期发展

最初尝试

在 1910 年代，Edwin Pridham 和 Peter Jensen 在加州建立了一个实验室，尝试将麦克风、放大器和扬声器结合起来。两人在实验室的屋顶上安装了一只扬声器，发现它发出的声音可以被 7 英里外的人听到。



- Pridham 和 Jensen 在实验室 -



试验成功后，Pridham 和Jensen 成立了一家名为 Magnavox（拉丁文，即“大嗓门”之意）的公司。1915 年，他们得到了一个千载难逢的机会——在旧金山的年度平安夜活动中测试他们的系统。据媒体报道，所有观众都能清晰听到演唱，“声音似乎是从建筑的花岗岩墙壁上发出”。这正是历史上第一次的扩声版公共音乐表演。此后，新的音响公司如雨后春笋，与蓬勃发展的广播、电信和电影行业携手开发扩声（公共广播）系统。



攻坚克难



到上世纪三十年代，音响系统开始普遍应用于现场音乐表演。然而，它们的作用仅仅是放大歌手的声音以避免其被整个乐队掩盖。早期系统中的功率放大器很容易过热，在极端情况下甚至会熔化。



- 1947 年晶体管面世 -



1947 年，贝尔实验室的三位工程师John Bardeen、William Shockley、Walter Brattain发明了晶体管。这一小器件彻底改变了现场音响系统的历史进程！不久后，他们改进了设计并因此贡献拿下诺贝尔奖。晶体管使音频电子技术发生了革命性的突破。制造商生产出了功率更大、更便宜、更小、不易过热的放大器。



一场意义非凡的演出



- 1965 年 The Beatles 在 Shea 体育场 -



随着上世界五十年代电吉他的面世，摇滚乐也迅速风靡全球。1965 年 8 月 15 日，披头士乐队在 Shea 体育场为 55000 名观众举办了世界上第一场体育场音乐会。这一事件是世界现场音响的分水岭。



然而，当天使用的音响系统并没有达到其预期的水准。乐队在舞台上的 100 W 功率放大器和柱式扬声器发出的声音几乎被体育场观众的声音淹没，更糟糕的是由于歌迷们不断尖叫，导致乐队成员也听不到自己的演奏。



从第一支麦克风到第一场体育场音乐会，现场音响系统跨过的每一步都凝聚着一代又一代人的智慧结晶。为了实现更好的演出效果，新一代的先驱者们已经准备好迎接挑战，建造更大、更好、更响的扩声系统。


现场音响系统的领航人

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现场音响系统的领航人

PART 4




上世纪六七十年代，新兴乐队百花齐放，多样化的音乐风格吸引了一批又一批充满热情与期望的音乐爱好者。在这段时期，为了实现更好的演出效果，许多公司对现场音响系统的进步做出了贡献。其中，两位关键人物的故事尤为值得一提。受其影响，从业人员也逐渐迈向专业化的道路。



英国扩声系统之父 |

Charlie Watkins



Charlie Watkins 是一位英国音频工程师。他于 1949 年自立门户，成立了 Watkins Electric Music。公司早期主要以吉他放大器而闻名，由 Watkins 负责制作的 Copicat 磁带延时单元至今仍被追求真实、复古回声效果的音乐人所追捧。


上世纪六十年代，Watkins 开始尝试构建具有改进频率响应的定制音响系统。他认为通用扬声器的音盆太硬，产生的带宽太窄，无法满足人声的细微差别。


在测试了 Goodmans Axiom 301 扬声器后，他发现其较软的音盆比其他扬声器更容易移动，因而能产生更平坦的频率响应。因此，他将 Goodmans Axiom 301 扬声器与基于 RCA 设计的定制功率放大器相结合，创造了他的第一套现场音响系统，这套系统在当时被普遍认为比其他系统更响亮。



1967 年，Watkins 在 Windows 全国爵士蓝调音乐节上首次展示了他的扩声系统。然而由于声音太大，他被以扰乱治安罪逮捕。幸好法官将他的案件驳回，Watkins 才得以继续优化他的扩声系统。



音乐节音响之父 |

Bill Hanley



大约在同一时期，美国音频工程师 Bill Hanley 开始试验自己定制的扩声系统。Hanley 不满足于当时常见的扬声器，他将 Altec Lansing 电影院喇叭与 JBL D130 15 英寸驱动单元相结合，设计了自己的扬声器。



1965 年，Hanley 为 Lyndon B. Johnson 总统的就职典礼提供了音响系统。同年，著名的纽波特民谣节也使用了他搭建的系统，Bob Dylan 在那里的首次电音表演让观众大饱耳福。



在伍德斯托克音乐节上，Hanley 使用他的定制 Altec-JBL 扬声器在两层脚手架上搭建了一个庞大的系统，并在音乐节场地周围用卫星扬声器以对主系统形成补充。

1969 年，伍德斯托克音乐节的组织者急切地寻找能够部署具有足够性能的音响系统的供应商，为预计 20 万名观众献上精彩表演。Bill Hanley 抓住了这个机会，利用 Macintosh 和 Crown 功率放大器为他的扬声器提供了高达 10000 W 的功率。



尽管伍德斯托克音乐节现场各种混乱，但 Hanley 很自豪地表示，在这次活动中唯一没有失败的环节就是供水、舞台安全，以及音响系统。



新系统 新方法 |

人员逐步专业化


受到 Hanley 的影响和启发，音频工程师们纷纷开始探索更多新方法，以构建更大、更高效的音响系统。



Charlie Watkins 构建了一个新系统，将音频信号分成四个部分：低频、中低频、中高频和高频。他发现，单个功率放大器可以通过聚焦于更窄的频率范围而更有效地发挥作用。

1971 年，McCune 员工 John Meyer 和 Bob Cavin 推出了他们的 JM-3 扬声器系统。该三分频有源扬声器系统性能强大，其特色是将功率放大器和电子元件封闭在一个没有控件的外部设备架中。系统由制造商进行校音和优化，而乐队只需将他们的信号插入系统就可以演奏。

在这一时期，乐队通常会在舞台上自行对麦克风进行调音。而随着系统越来越大且越来越复杂，对专门的系统操作人员的需求也愈发迫切。上世纪七十年代初，涌现了一大批现场音响工程师。



现场音响系统的新成员

PART 5





在实践过程中，由于满足新需求的难度不断提升，一系列挑战迎面而来。更多新成员的出现逐步解决了这些难题，它们亦成为如今现场音响系统不可分割的重要组成部分。





现场调音台的诞生

当年，调音通常内置在功率放大器中。但由于更大的扬声器系统需要更多的功率放大器来驱动，因此有必要将调音控制与功率放大器分开。1974 年，由英国制造商 Soundcraft 推出的 Series 1 调音台带来改变。


- Soundcraft Series 1 调音台 -



此前，人们通常在舞台的侧面进行调音。而 Soundcraft Series 1 的出现让前部（主）调音区成为可能（参见下方图示）。



- Front-of-house Mixing Position  -



由于调音台与功率放大器的分离，音频工程师可以在扬声器前方的位置进行调音，站在观众体验的角度提供更好效果。这一行业实践至今仍在沿用。



舞台监听器的出现


由于主音响系统与表演者的距离较远，声音会在场地的后墙上产生回声，并在几秒钟后传回舞台。因此，表演者很难听到自己和彼此的声音。



尽管 Bill Hanley 开发了能以 45 度角安装在地板上的扬声器音箱，但这样简单地将主调音导向乐队，又会导致反馈和声音浑浊。为解决这一问题，带有专用监听输出的调音台面世。这一“新成员”至今仍是现场扩声中的基本配置。


入耳式监听


经过几十年的发展，过大的舞台音量成为下一个重大创新的驱动力。早在上世纪七十年代，像 Pink Floyd 这样的乐队就开始在现场演出时戴上耳机，以减少舞台上所需的音量，从而听到自己的声音。



1987 年，Garwood Communications 公司生产了第一款商用无线 IEM 系统 Radio Station。




除了解决舞台音量问题外，无线 IEM 系统还让音乐人可以自由地在大型舞台上移动，同时仍可以听到他们的监听调音。





数字调音台

1987 年，数字音频调音台的问世成为另一项改变现场音响行业的创新之举。有了数字调音台，音响工程师可以保存配置，并通过调试提供更一致的调音。



线性阵列

1993 年，Heil Sound 的 Christian Heil 推出了世界上第一个线性阵列扬声器系统 V-DOSC。



此前，扩声系统通常是地面堆叠式的点声源系统。在舞台前部附近产生高声压级，但往往在一定距离外失去音量。



线性阵列系统的工作原理是将相邻的扬声器驱动单元紧密排列，相互加强并进一步推动声音。此系统在远距离也能有更一致的音量水平，更宽的水平散播和更少的垂直传输，从而增强了整个场地的频率响应平衡与响度。




看完这段充满跌宕与惊喜的发展历程，你一定对现场音响系统有了更深刻的理解。而我们也相信，在未来，一定会有更新的设计、更新的观念相继而至。一切尝试与努力的背后，皆为还原一个更真实、更纯粹的现场。