本文会带领大家探索一些关键音响组件的发明历程，这些发明满足了新兴市场的需求，也引领人们进入了大型（音乐会用）系统的时代。
我们通常所说的PA是一种放大系统，用来对声源进行放大/加强，并将其传输到演出地点或建筑物。PA这个词代表公共广播，这也暗示了PA最广泛的用法-在火车站，体育场馆，商店，医院以及机场等公共场所以语音的形式进行公告。
自公元前20年，维特鲁威首次对建筑声学进行的探索以来，公共广播的概念就已经产生了，而我对现代化的电子PA系统，及电子PA系统在加强现场音乐演出中的应用更感兴趣。
Jensen和Pridhams的Magnavox系统，该系统在1919年左右使用
为了能够制造电子PA系统，必须先开发出它所需要的零部件，然后将这些零部件组合起来以满足应用需要。所有的PA系统都由三个基本部分组成，他们是：
1）捕捉声音的振动并将其转换成电信号的装置
2）放大和控制电信号的方法
3）将电信号转换成振动并进行传播的装置。
或者简单地说，建立一个PA系统，我们需要一个麦克风，一个放大器和一个扬声器。其中第一个被发明出来的就是麦克风，就像许多类似的发明一样，对于谁是第一个发明者还存在着争议。
大多数历史学家认为大卫·爱德华·休斯（DavidEdwardHughes）第一个发明了麦克风，他早在1875年就向公众展示了他发明的碳粒式麦克风的原型，这个时间早于亚历山大·格雷厄姆·贝尔（AlexanderGrahamBell），埃米尔·柏林（EmileBerliner）还有托马斯·爱迪生（ThomasEdison）。他从来没有为他的发明申请专利，而是希望把这个发明贡献给全人类，但是他创造了麦克风这个词，因为他认为麦克风是音频领域的显微镜。注：麦克风的英文是microphone，显微镜的英文是microscope
碳粒式麦克风的结构比较简单，将碳颗粒填充在两块金属板之间的空隙中，其电阻会随着振动的变化而成比例地变化，从而产生能够描述这些振动的电信号。虽然碳粒式麦克风现在已被更高效的设计所取代，但直到20世纪80年代，碳粒式麦克风仍被用在电话上。总的来说，这个设计是现代麦克风的雏形。
在整个十九世纪的七十年代和八十年代，市场上存在着各种类似的扬声器设备，其中最著名的是亚历山大·格雷厄姆·贝尔的电话（1876年）和爱迪生的留声机（1877年）。但是作为所有扬声器的前身，真正的动圈式扬声器，却是由OliverLodge于1898年才发明出来的。
当时，他把这个发明叫做“会吼叫的电话”，而且它的应用范围极其有限，因为放大器还没有被发明出来。但是，它有着与所有扬声器都相同的基础设计，一个振膜，振膜由音圈驱动，被称为动圈，其声音由扩音喇叭放大。
1925年，凯洛格和赖斯在《人民广播电台》杂志上发表了一篇文章，其内容大大的促进了第一个动圈式锥形扬声器的发明
1925年，通用电气公司的和共同发表了一篇研究论文，他们在这篇论文中确立了现代直接辐射式扬声器的基本原理：一个小型的线圈驱动的小质量的隔膜被安置在挡板中，拥有宽广且均匀一致的频率响应。贝尔实验室的EdwardWente独自发现了这一原理，并于同年申请了相关专利。现在，这个设计原则仍然在直接辐射式扬声器中使用。
把不同的部件组合在一起
1906年，当LeeDeForest发明了第一个能够放大电信号的奥迪恩真空三极管（Audion）时，PA系统拼图的最后一块终于被补全了。
他的做法是通过一个二极管来检测电磁波，并为其增加了第三个电极，这样做可以在一个电极上施加一个小电流来控制通过另两个电极间的较大电流–本质上来讲，是将信号电流加到电源电流上使电流变大，因此声音也会变得更大。
这种奥迪恩真空三极管（Audion）被持续改进并取名为真空三极管（triode），最终演变成真空管和电子管，它的发明引领社会进入了拥有无线电广播，电话，电视和早期电子计算机的时代。
当人们可以免费使用这三项关键的发明，大家就开始尝试将他们组合起来，用来制作早期的声音还原和放大系统。在这些先行者中最值得注意的是EdwinJensen和PeterPridham，他们在1910年代在加州纳帕的实验室进行了一系列的实验。
奥迪恩真空三极管（Audion）是第一个能够放大电信号的设备，由DeForest发明。
第一个记录在案的公开使用电子PA系统进行演讲和音乐放大的案例是在1915年12月24日，于旧金山的市政大厅，当时Jensen和Pridhams的Magnavox系统被公开展示在人们面前。Magnavox在拉丁语中是伟大的声音的意思。
MagnavoxPA系统使用了碳粒式麦克风（当时被称为发射器），安装在具有抛物面的金属反射器上，用来聚焦和放大振动。作用很像耳朵的耳廓
这次活动是一场圣诞颂歌音乐会，有大约十万人出席，市长在活动中致辞。尽管最初的系统只能产生大约10瓦的音频功率，但是大型喇叭形扬声器的使用，还是确保了人们能够听到圣诞音乐和“绝对清晰”的演讲。
在接下来的几年中，很多公司都参与到公共广播和扬声器的设计当中，比如马可尼，坦诺依，西部电气，贝尔实验室，奥特蓝星。随着广播，电话和电影院等新兴领域的发展，这些企业携手使PA系统得到了持续的发展。喇叭式扬声器成为大西洋两岸的大型公共活动中的常见设备。
第一位使用PA系统的美国总统是伍德罗·威尔逊（WoodrowWilson），作为他促进建立国际联盟的巡回演讲一部分，他在1919年于圣地亚哥，面向75000人进行了演说。1925年，英王乔治五世在温布利大英帝国博览会期间，使用了一台配有六只喇叭式扬声器的MarconiPA系统，面对9万人进行了演说。
克服限制
但是，在音乐现场表演中使用的PA系统通常只用于简单的放大人声，以便人声不会被乐队的声音掩盖住。造成这种应用限制的部分原因，可能是由于那个时代的放大器使用了相对较小的真空管。
为了保证正常工作，真空管会消耗大量的电力并产生大量的热量，所以如果为了获得更强的放大效果而将多个真空管放在一起，所需要的功率很快就会突破限制，带来放大器过热的风险。因此，这个时期的真空管放大器的输出功率通常被限制在20瓦左右。
第二次世界大战后，为了开发出更有效的提高放大率的方法，人们进行了非常激烈的竞争。大部分研究都是由电话公司主导的，他们希望能够解决长途电话在传输线路上的信号丢失问题。在半导体方面的技术进步似乎为他们指明了方向，而真正的进展是由贝尔实验室的一个三人小组取得的。
约翰·巴丁（JohnBardeen），沃尔特·布拉坦（WalterBrattain）和威廉·肖克利（WilliamShockley）使用一条金箔，用刀片将其切成两半，然后用回形针将其固定在一块楔形的塑料上，并将其向上压在一块锗上。施加在锗上的一个小电流会改变它的导电特性，允许在两块金箔之间通过较大的电流，从而产生功率增益-晶体管诞生了。
最后，用硅替代了锗，从而改进了晶体管的设计。他们因此被授予了诺贝尔奖，肖克利接着创建了硅谷。从音频领域的角度来看，晶体管的优点在于，它们比真空管小得多，而且不会像真空管那样产生太多的热量，因此可以制作更小且更高效的放大器。
魔鬼的音乐
在电影系统的设备需求的驱动下，PA技术的改进和完善工作仍在持续着。在20世纪50年代，随着电吉他的发明和摇滚乐的日益普及，事情开始变得有趣起来，人们对更高放大率的需求日益增加。
一些乐队不得不把当时那些放大率有限的PA系统推高到失真的状态，只有这样才能符合他们演出时所需的能量级别，产生出相匹配的刺耳的声音。这种做法致使当时的一些主要PA制造商声明，如果乐队将他们的系统满功率运行，将不能享受保修服务，有些制造商甚至威胁他们的零售商，如果他们把产品卖给那些表演“魔鬼的音乐”的乐队，就要切断供货。
到了20世纪60年代，乐队开始使用自己的PA。通常在多乐队参与的演出中，扬声器组被按照演出顺序摆放成一队，然后在其各自的乐队完成表演之后被移除。结果是，每一场表演听起来都有很大的不同-通常主唱乐队的声音会更好，因为他们能买得起更贵的PA。
贝尔实验室的晶体管发明者：WilliamShockley（坐着），JohnBardeen（左）和WalterBrattain（右）
1965年8月，披头士乐队在纽约的谢伊体育场（SheaStadium）演出。这个来自利物浦的乐队，凭借着其火箭般上升的名气，能够第一次在棒球场这样大的地方演出。
在理论上演出是可行的，然而，当时的音响系统根本无法胜任这么大的场合。乐队使用了更多的放大器和扬声器，尽管舞台在场地中间，观众在看台上，但人群的尖叫声非常响亮，以至于他们根本听不到乐队的声音-乐队也听不到他们自己的声音。
因此，一年后，乐队宣布他们会退出现场表演的市场，这并不是巧合。随后他们发行了新专辑“Pepper'sLonelyHeartsClubBand”，这是一个概念性的专辑，基于一只虚构的乐队，披头士相信这只虚构的乐队可以代表他们进行巡演，虽然是以唱片的形式。谢伊体育场的这场音乐会被广泛的认为是一个行业不会走路就想跑的典型例子。
第一个晶体管
可以认为现代巡演和音响行业是由这场著名的音乐会催生的。因为乐队需要更大更好的系统，行业的发展加速进行，我们开始不可阻挡地进入了PA的黄金时代。
披头士乐队在皇后区谢伊体育场进行的音乐会，开创了在体育场办音乐会的先河，表明了虽然乐队要进行大型的演出，但当时的扩声系统根本没有办法满足需求。虽然大多数乐队都有他们自己的小型系统，但这些系统只不过是好点的人声放大器而已。
克莱尔和沃特金斯
值得庆幸的是，大西洋两岸都有着一批具有开创性思想的人，他们敢于冒险，愿意为大型PA系统的未来下更大的赌注。这些着名的先驱者包括来自伦敦的WEM（WatkinsElectricMusic）公司的CharlieWatkins和来自宾夕法尼亚州Lititz公司的Clair兄弟。
Gene和RoyClair于1954年的圣诞节从他们开杂货店的父亲那里收到了他们的第一个PA系统，在接下来的几年里，他们将这个PA系统出租给当地的舞会和在当地举办的各种活动。在1963年，他们收购了一个为扬声器re-coning的业务，这使他们获得了最新的技术发展，也因此，他们为位于宾夕法尼亚州兰开斯特的富兰克林和马歇尔学院可以容纳4,000人的主舞台提供了完善的系统。
1966年，两兄弟给弗兰克·瓦利留下了深刻的印象，因此他聘请他们随乐队巡回演出，从而使他们成为第一批为巡回演出提供PA租赁服务的公司之一。使克莱尔在竞争中脱颖而出的原因是，他们能把各种设备组合在一起，从而提供最响亮和最清晰的输出。公司也获得了与IronButterfly,JeffersonAirplane和Cream合作的机会–于1968年，他们在费城的光谱球馆为18000观众进行了著名的演出。
同时期的英国，在1967年温莎举办的音乐节上，沃特金斯推出了他的“Slave”PA系统。使用Slave这个名字是因为其中一个放大器被用作另一个放大器的从属，以增加第二个放大器的输出。使用10台放大器为20个扬声器提供了1000瓦的功率。该系统产生的音量级，将它的创造者以破坏和平的名义送上法庭-幸好案件被驳回了。
1968年，WEM推出了Audiomaster调音台，虽然它只有5个声道（每个声道都有音量，低音，中音，高音和弹簧式混响），但Audiomaster调音台也迅速成为了一代经典。
更重要的是，混音器的发展促使人们摆脱了被动混音（即“设置好就忘了吧”式的操作），并为巡回乐队管理员晋升为现场录音师铺平了道路。
WEMAudiomaster5通道调音台
启示
然而，由于使用了高阻抗麦克风，信号损失成为了一个主要的问题，所以电缆的布置需要保持在最低长度，这意味着混音器通常会被安放在靠近系统其余设备的位置。幸运的是，在纽约的FillmoreEast，BillHanley开发了第一个多核“snake”，使得混音器的位置可以不必靠近音响系统。
虽然，如今我们认为这样做是理所当然的事，但当时却是一个启示，正如FleetwoodMac的工程师DinkyDawson所说：“我之前从来没有见过任何一个调音台组合不是架设在舞台旁边的。这种改变是革命性的！“
汉利和技术工程师约翰·切斯特提出了这样的想法，即将变压器放置在电缆铺设线路的末端，这有助于将高阻抗麦克风的信号在平衡线路上传输更远的距离，并且不会受到任何干扰或损失。
当时使用这种方法的系统体积太大，无法在巡回演唱会中使用，但是带有内置平衡变压器的低阻抗麦克风的开发让多核snakes变得可以随身携带。如ShureUnidyneIII（1965），SM57（1965）和SM58（1966）等。
此后不久，道森就成为了第一批在新的“场馆公共区”（FOH）位置设立工作区的巡回演唱会工程师之一，工作区位于观众席的中心位置。
皇冠DC300规格表的一部分
接下来的发展关键是开发出更强大的放大器。尽管晶体管的发明已经过去了20年，但是20世纪60年代后期最可靠的大型放大器仍然采用真空管设计，其中每个通道提供50瓦单元的设备被认为是“重型设备”，而每个通道提供100瓦单元的设备则是“工业级设备“。
然后在1967年，皇冠发布了固态（晶体管）DC300放大器，叫做DC300是因为它采用了直连/直接耦合（DirectCoupled）的设计，而且能够提供300瓦功率。DC300的成功关键在于大幅增加的功率，清晰度和低失真，尺寸为7英寸高，重量为45磅，小于同等功率的真空管式放大器的尺寸和重量的四分之一。
找到解决方法
在这个时候，大多数音乐会使用的扬声器系统非常简单，使用多个相同型号的扬声器（通常排列成一列）或锥形扬声器和喇叭式扬声器的组合（分别处理低频和高频）。任何扬声器都难以在提供超过三到四个八度的情况下，保持清晰度和低失真，因此这种系统不能被认为是高保真的。
那么我们所需要的是将信号分解成多个频带的方法，这些频带中的信号可以更有效地由单个放大器处理，然后以令人满意的方式从新组合在一起。那个时期，新兴的PA公司正在为这个目标而努力奋斗。
沃特金斯于1969年发明了节日音响系统FestivalSoundSystem，这是最早的4路音响系统之一。将信号分解为低音，中低音，中高音和高音这四个部分。不久之后（1970年初），鲍勃·海尔（BobHeil）被请来为圣路易斯的福克斯剧院（TheFoxTheatre）建造一个巨大的4路系统。他估计这个系统的总音频功率大约是20000瓦（尽管是由家用高保真功率放大器供电）。
在1973年左右使用的Heil声路系统
Clair兄弟也开发了他们的第一个4路系统，他们将声音分解为低音带，中频带，高频带和超高频带。1971年，McCune声音服务（旧金山）的员工JohnMeyer和BobCavin创建了一个名为JM-3的系统（以约翰·迈耶的名字命名）。这是一个三路系统，将放大器和所有的集成电子元器件封装在外部设备机架中。
因此，在20世纪70年代初，我们进入了地面堆叠式PA系统的黄金时代-所谓的地面堆叠是指，低音扩音器被放置在地面或舞台上，中高音的扩音器则堆放在低音扩音器上面。
许多早期的大功率PA都是基于陈旧的扬声器型号，如Altec的“剧院之声”系列（从小型的A8到流行的A4和大型的A1），这些设计更多的用于电影院和剧院。
Clair和HeilSound等PA公司逐渐转向使用由JBLProfessional开发的换能器（锥形和压缩驱动）。这家公司创立于1945年，有着悠久的历史。其著名产品包括D130—使用15寸锥体驱动，于1947年发布，是第一个商用的4英寸音圈的产品（其中的一个变种产品于之后连续生产了55年），还有375型（于1954年推出），是第一个商用的使用4英寸振膜的压缩驱动器。
英国MalcolmHillAssociates推出的“36kW悬挂式系统”
混音和监听
我们今天所熟知的现场混音调音台为音频录音提供了很大的帮助。1970年，鲍勃·海尔（BobHeil）改造了一个朗之万（Langevin）录音室调音台，以匹配他刚具雏形的大尺寸PA。他还是英国IES公司出品的Mavis调音台的早期用户，同时他与Sunn公司的工程部门合作，开发了第一个8通道的体育馆/场馆用混音器（手工制造）。
几年之后，RonBorthwick和BruceJackson与Clair兄弟合作开发了一个不同寻常的调音台CBA32，后来这个产品成为了该公司在20世纪80年代的中流砥柱。这是第一个提供等离子光柱仪表的控制台，它能够显示平均声压级和峰值声压级，光柱仪表位于推杆旁边。另外，这也是第一个内置了参数均衡器EQ的现场调音台。
另一个关键的步骤是开发更复杂的舞台监听系统。在此之前，音乐家们为了能够听清他们必须要听到的声音，要么小心的平衡他们自己的音量，要么把音箱组放在舞台的边上，这样做可以“折回”主混音。因为早期的混音器没有辅助输出功能，不能提供混音监听。
但是PA系统规模的不断扩大也意味着监听功能对于表演者们来说变得更加必要。表演者们不仅要能听到和感受到他们的表演，他们还需要能在演唱时与音乐保持协调。不久之后，古怪的楔形扬声器（也叫V形扬声器）开始出现在舞台上。当音乐家们听到了这种扬声器的效果，他们都会想要的。
有趣的是，我们注意到这样的功能增加并不总能受到前台工程师们的欢迎。例如，PinkFloyd乐队的前台工程师MickKluczynski观察到楔形监听器像“病毒”一样蔓延开来，他很快就发现自己在努力控制主混音的时候，还要与另一个辅助的音响系统作斗争，
基本模板
整个20世纪70年代，扬声器的性能得到了成长和发展，三至四路的地面堆叠系统占据了主导地位，并在接下来的25年左右逐渐上升。在悬吊或者悬挂系统被研制出来时，其基本模板还是保持不变。
这些系统通常被称为“点声源”，这代表着它们在各个方向上均等地传播声音，但是这种认识可能是误导性的。事实是，它们只会在较低的频率下表现为点声源，而随着频率的升高，逐渐变得更具有方向性。
因为这种特征，它们通常会“喷射”大量的低音，降低各个方向上的中频段能量–对着天花板，地板和侧壁，造成延迟反射，使声音变得模糊，难以管理。
点声源也符合平方反比定律，这意味着随着距离的增加，声能需要被扩展到越来越大的区域，因此声源的距离每增加一倍，声强级就会减小为原来的四分之一。这是一个容易观察到的特性，我们都知道声音通常在扬声器前方附近比较大声，而在后面则比较小声。
在此期间，众多的制造商加入到音乐会市场中，带来了日益复杂且精致的扬声器系统。JBLProfessional，MeyerSound，MartinAudio，EAW和Turbosound这些厂商只是其中的一部分，越来越多的当地和区域性的音响公司现在可以购买现成的套装，而不用再设计和制造自己的扬声器。
20世纪80年代后期CheapTrick部署和使用的EAWKF850s
尤其是EAW，公司在KF850上取得了巨大的成功，该款扬声器是由KentonForsythe设计的，采用3路“可阵列式摆放”的设计。很多年里，想找到到一个没有使用KF850的系统是很难的。MeyerSound在开发自供电现场系统方面处于领先地位，放大器和电子元件匹配特定的扬声器参数，并被安装在同一个外壳中。
将扬声器排成一排
之后，ChristianHeil和他在法国名为L-Acoustics的公司的团队在1993年向市场推出了V-DOSC系统，把人们带入了“现代”线阵列的时代。我之所以强调“现代”，是因为线阵列已经被人们了解和使用了相当长的一段时间了。
1957年，哈里·奥尔森（HarryOlson）首次发表了他在这个领域的发现。柱形扬声器是将垂直排成一排的驱动器被安放在一个外壳中，能够产生中等范围的输出，在水平方向传播范围宽，垂直方向传播范围窄。柱形扬声器的优点已被用于舒尔VocalMasterPA以及1960年代及以后的马歇尔columns。
L-Acoustics改进了技术，利用紧密排列的扬声器产生建设性的干扰，从而进一步提高声音的能量，并使频率响应更均匀。该公司的“柱面波信号发生器”也能够将输出能量更多地集中在水平面上，在垂直面上减少能量的浪费，因此可以在整个空间内实现更均匀的声音分配。
L-Acoustics悬挂式的线性阵列扬声器
线阵列是计算机时代的产物，精确建模和精确部署是获得理想效果的关键。但是，重要的是我们要知道线性阵列不是音响系统的最终解决方案。仍然存在许多种情况，使用传统的悬挂或地面堆叠方式搭建的系统更合理且好用。
在PA系统进化的一系列迷人的旅程中，每一位闪亮的先驱者的原动力都是希望为观众提供更愉快的体验。随着技术的进步，作为音频领域的专业人员，我们能够将声音更精确地传输到需要的位置，可以提供只有现场表演才有的体验。
但重要的是，我们要记住，PA只是表演的工具。如果你能够跨越时间直接去现场听1964年和2014年的音乐会，你会发现，尽管两场演唱会之间存在着明显的鸿沟，它们却能够为你带来同样程度的欢乐和兴奋。因为归根结底，我们喜爱的是音乐本身。
