了解擴聲系統(tǒng)的發(fā)展歷程，是為了認識擴聲技術的發(fā)展變化，更好地把握擴聲系統(tǒng)的發(fā)展方向。擴聲系統(tǒng)的發(fā)展歷程大致可以分為電子管時代、晶體管和集成電路時代、數字和網絡化時代、未來發(fā)展趨勢。
一、電子管時代
不借助任何設備，人們要想把自己的聲音放大，就只能把手做喇叭狀放在嘴邊，把聲能聚攏到一個方向。1921年碳粒麥克風+電子管放大器+電磁式揚聲器獲得了實際應用，與此同時便產生了一項新的專業(yè)技術——擴聲技術。該系統(tǒng)采用定壓傳輸方式，頻率范圍很窄，僅限于200~400Hz的中頻范圍，擴聲質量也很差。
擴聲技術的歷史最早可以追溯到19世紀，1876年埃米爾•貝林納發(fā)明了碳精電極麥克風，它由一層薄薄碳層隔開的兩個電觸頭構成，其中一個觸頭附在膜片上。當聲波擊打隔膜時會壓縮碳塵、改變電阻，從而輸出改變電流的大小。
1906年美國Do.Forest發(fā)明了真空三極管（在真空二極管內放置柵欄式的金屬網，用于控制陰極與屏極之間的電流。柵極微弱的電流變化會引起屏極較大電流變化，而且變化波形與柵極電流完全一致，這就是真空三極管的放大作用）。電子管的發(fā)明和應用可以說是真正打開了擴聲系統(tǒng)的大門。
圖1 貝林納發(fā)明的碳精電極麥克風
圖2 真空三極管構造圖
1916年西電公司的Edward C. Wente研制出了第一款電容麥克風。
1923年Captain H. J. Round發(fā)明了第一款動圈式麥克風。同年，美國廣播公司公司（RCA）的Harry F. Olson發(fā)明出鋁帶式麥克風（動圈的近親）。
圖3 電容式麥克風的結構示意圖
圖4 動圈式麥克風的結構示意圖
1924年通用電器公司實驗室的賴斯(C.W.Rice)和凱洛格(E.W.Kollogg) 獲得揚聲器專利，1925年制造的這種揚聲器是我們現在使用的電動式揚聲器的鼻祖。
1927年貝爾實驗室的Harold Black發(fā)明了負反饋技術，使音響技術的發(fā)展進入了一個嶄新的時代，使放大器的失真度大幅降低。
圖5 電動式揚聲器工作原理示意圖
圖6 電負反饋技術原理示意圖
1948年，天朗發(fā)明了著名的同軸（Dual Concentric）喇叭。
電動式揚聲器、動圈式麥克風和負反饋技術的出現使擴聲質量有了顯著的提高。
1950年代電子管放大器的發(fā)展達到了一個高潮時期，各種電子管放大器層出不窮。由于電子管放大器音色甜美、圓潤，至今仍為發(fā)燒友所偏愛。在國內外，電子管放大器有時甚至是一種身份的象征。
圖7 電子管放大器
圖8 點接觸式晶體管（來源：貝爾實驗室）此圖應在晶體管和集成電路時代
發(fā)展瓶頸：電子管體積大，耗電多這是它的缺點。這種缺點在早期比較簡單的擴聲系統(tǒng)中雖然并不明顯，但是在第一臺電子管計算機上卻顯露無疑。1946年2月14日由美國軍方定制的世界上第一臺電子計算機問世，這臺計算器使用了約1.8支電子管、耗電量150千瓦，由于機器運行產生的高熱量使電子管很容易損壞。只要有一個電子管損壞，整臺機器就不能正常運轉，于是就得先從這1．8萬多個電子管中找出那個損壞的，再換上新的，是非常麻煩的。因此迫切需要一個體積小，耗電少的放大器來取代電子管。
圖9 世界上第一臺電子計算機
（Electronic Numerical And Calculator）
一句話評論：電子管時代擴聲系統(tǒng)實現了從無到有、由差變好的轉變。
圖10 電子管時代擴聲系統(tǒng)的發(fā)展示意圖
二、晶體管和集成電路時代
晶體管的誕生被譽為“21世紀最偉大發(fā)明”。1947年12月23日，貝爾實驗室的兩位研究員約翰·巴登和沃爾特·布拉頓發(fā)明了世界首個基于鍺半導體的點接觸式晶體管(point contract transistor)（把間距為50μm的兩個金電極壓在鍺半導體上，微小的電信號由一個金電極（發(fā)射極）進入鍺半導體（基極）被顯著放大，并通過另一個金電極（集電極）輸出，在首次試驗時它能把音頻信號放大100倍）。1950年他們的同事威廉·肖克利發(fā)明了一種結型晶體管(junction transistor)"，盡管巴登與布拉頓是晶體管的第一批發(fā)明人，但肖克利的產品才是晶體管產業(yè)的基礎。晶體管出現后，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件來代替體積大、功率消耗大的電子管了。
圖11 肖克利發(fā)明的結型晶體管示意圖
1958 年9 月12 日美國德州儀器公司的基爾比(J. Kilby)制作了第一個鍺片上的集成電路，其中的晶體管和被動元件是用金絲連接起來的，從此集成電路的時代開始了。
1968年仙童半導體公司開發(fā)的μA741運算放大器成為了模擬放大器集成電路事實上的標準，運算放大器就像模擬設計界的切片面包，你可以用它們夾上任何東西，并且都能得到滿意的結果，可以使用它來制作音頻或視頻的前置放大器。由于麥克風產生的電信號都比較弱，必須進行一定的前置擴大。
圖12 仙童半導體公司開發(fā)的μA741運算放大器集成電路
進入1970年代之后，由于晶體管電路和集成電路的相繼出現并被廣泛應用到擴聲系統(tǒng)中，晶體管功率放大器、音頻處理設備、調音臺等紛紛問世或任用到擴聲系統(tǒng)中。許多在電子管電路中難以實現的功能和應用，在晶體管和集成電路中成為現實。音頻的調節(jié)、處理以及音色加工等更加細化、更為合理。為了滿足室內擴聲的特殊需要，各種適用于不同場合的高質量麥克風、各種款式的大功率、分頻揚聲器紛紛面市。
擴聲系統(tǒng)逐漸由單聲道發(fā)展成多聲道立體聲、還延伸出返聽和效果聲等細分而復雜的系統(tǒng)。晶體管時代是擴聲技術發(fā)展最為輝煌的時代，在這個時期，隨著音頻設備中晶體管的集成化，音頻設備和整體性能指標已達到了很高的水平。
發(fā)展瓶頸：擴聲系統(tǒng)已經發(fā)展成為一個復雜而又龐大的系統(tǒng)。以劇院擴聲系統(tǒng)為例，要求比較高的基本上都配置立體聲、返聽和效果聲，僅揚聲器數量就接近100只。為了安全起見，多采用主備系統(tǒng)。音頻線數量龐大且鋪設距離比較遠（最遠的約100米左右），線損和干擾會比較大。
一句話評論：晶體管時代擴聲系統(tǒng)實現了設備由大變小、功能由單一到細分復雜的轉變。
圖13 晶體管和集成電路時代擴聲系統(tǒng)的發(fā)展示意圖
三、數字和網絡化時代
隨著擴聲系統(tǒng)分類越來越細和復雜，揚聲器和音頻處理設備的種類和數量也越來越多，傳輸線路的數量和距離也逐漸增加，信號傳輸質量逐漸引起大家的關注。數字信息處理以及網絡傳輸技術可以較好地解決信號傳輸質量問題。數字信號由光纜和網絡線集中傳輸，通過就近設置信號交換機房，可以大大減少了模擬信號傳輸音頻線的數量和傳輸距離。
從20世紀80年代中后期開始，隨著數字化和網絡化的出現，先進的數字技術在擴聲系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。90年代中后期，計算機技術、數字信號處理技術的成熟發(fā)展，使音頻系統(tǒng)出現了效果器、均衡器、數字音頻處理器等類似模塊化的集成設備。20世紀末又出現了智能化控制系統(tǒng)和軟硬件相結合的數字音頻媒體矩陣，它可以取代均衡器、移頻器、分頻器、人工混響器、反饋抑制器等眾多的音頻處理設備，實現了眾多設備的簡化。
為了滿足大聲壓級的要求，揚聲器又發(fā)展出線陣列揚聲器，而且揚聲器的指向性也可以調整。近幾年又出現了沉浸式系統(tǒng)（見圖13、14），使絕大多數的座區(qū)真正實現了立體聲的效果。
圖14 法國L-Acoustics公司的L-ISA 系統(tǒng)
圖15 德國d&b公司Soundscape聲景系統(tǒng)
一句話評論：數字和網絡化時代的擴聲系統(tǒng)實現了信號傳輸質量的優(yōu)化和復雜系統(tǒng)的簡化。
圖16 晶體管和集成電路時代擴聲系統(tǒng)的發(fā)展示意圖
四、未來發(fā)展趨勢
擴聲系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢應該是設備的合并簡化和智能化以及網絡無線化。
設備的合并簡化主要包括功放、揚聲器的合并和調音臺的集成化。功放、揚聲器的合并即有源揚聲器。由于功放與音箱集成在一塊，大大縮短了功放輸出線與單元聯接線的長度，可以減小線損；同時由于功放的植入，可方便地增加DSP（數字信號處理）模塊。調音臺將傳統(tǒng)調音臺的控制和音頻處理設備集于一身，并且越來越智能化。
網絡無線化是必然趨勢。由于系統(tǒng)無線化可以給工程技術人員的設備安裝以及使用人員的使用操作帶來非常大的便利；同時沒有了音頻線纜也可以節(jié)省工程費用。隨著無線傳輸速度的不斷加快，操作將會越來越實時化。因此網絡無線化是發(fā)展的必然趨勢。
一句話評論：未來的擴聲系統(tǒng)將實現了設備的合并簡化和智能化以及網絡無線化。
圖17 未來的擴聲系統(tǒng)示意圖
回顧擴聲系統(tǒng)的發(fā)展歷程，從最初只有三個設備（碳粒麥克風+電子管放大器+電磁式揚聲器）的簡單系統(tǒng)，發(fā)展成功能細分、復雜而龐大的系統(tǒng)工程，然后再逐漸簡化、更易操控但功能愈發(fā)強大的系統(tǒng)。譬如從只有三葉的一顆小樹苗，逐漸成長為繁盛的大樹，然后逐漸刪繁就簡成一顆頗具藝術的大盆景。
圖18 擴聲系統(tǒng)發(fā)展類比的樹示意圖
