В конце 1800-х годов любой громкоговоритель считался экзотикой. Сегодня большинство из нас считают чудеса воспроизведения звука само собой разумеющимся.
В 1880 году Томас Эдисон изобрел первый фонограф. Это была нагруженная рогами диафрагма, которая была возбуждена стилусом для воспроизведения. В 1898 году сэр Оливер Лодж изобрел конусный громкоговоритель, который он назвал «ревущий телефон», который был очень похож на обычные драйверы конусных громкоговорителей, которые мы знаем сегодня. Однако Лодж не собирался воспроизводить музыку, потому что в 1898 году не было никакого способа усилить электрический сигнал! В результате его оратору нечего было предложить по сравнению с акустическими граммофонами того периода. Лишь в 1906 году доктор Ли ДеФорест изобрел триодную вакуумную трубку. До этого электрический сигнал не мог быть усилен. Громкоговоритель, каким мы его знаем сегодня, должен был появиться тогда, но это не так. Удивительно, но прошло почти двадцать лет, прежде чем это произошло.
В 1921 году фонографическая запись с электрическим вырезом стала реальностью. Этот метод записи намного превосходил запись с механическим вырезом и имел почти 30 дБ динамического диапазона. Акустический граммофон не смог начать воспроизводить всю информацию на этом новом диске. В результате необходимы дальнейшие разработки в области динамиков, чтобы справиться с этим удивительным новым носителем записи.
К 1923 году Bell Telephone Laboratories приняли решение разработать полную музыкальную систему воспроизведения, состоящую из электронного фонографа и громкоговорителя, чтобы воспользоваться преимуществами нового носителя записи. Bell Labs поручил проект двум молодым инженерам, Честеру Райсу и Эдварду Келлогу.
Райс и Келлогг имели в своем распоряжении хорошо оборудованную лабораторию. Эта лаборатория обладала ламповым усилителем с неслыханной мощностью 200 Вт, большим выбором новых фонографических записей с электрическим вырезом и разнообразными прототипами громкоговорителей, которые Bell Labs собирала в течение последнего десятилетия. Среди них были диффузор Лоджа, динамик, в котором использовался сжатый воздух, динамик с коронным разрядом (плазма) и электростатический динамик.
Через короткое время Райс и Келлог сузили поле «соперников» до конуса и электростата. Результат будет определять то, как будущие поколения будут относиться к громкоговорителям как к «обычным» или «экзотическим».
Электростат Белл Лаборатории был чем-то, чтобы созерцать. Этот огромный биполярный динамик был размером с дверь. Диафрагма, которая начинала гнить, была сделана из свиной кишки, которая была покрыта тонким сусальным золотом для проведения аудиосигнала.
Когда Райс и Келлогг начали проигрывать новые электрически вырезанные записи через электростат, они были ошеломлены и впечатлены. Электростат выполнен великолепно. Они никогда не слышали инструментальных тембров, воспроизводимых с таким реализмом. Эта система звучала как настоящая музыка, а не как гудящий, пронзительный звук акустического граммофона. Сразу же они поняли, что собираются на что-то большое. Акустическому граммофону суждено было устареть.
Из-за энтузиазма Райс и Келлогга они посвятили немало времени исследованию электростатического дизайна. Однако вскоре они столкнулись с теми же трудностями, с которыми сталкиваются даже нынешние дизайнеры; Плоские колонки требуют очень большой площади поверхности для воспроизведения низких частот звукового спектра. Поскольку руководство Bell Labs сочло большие колонки неприемлемыми, работа Райса и Келлогга по электростатике никогда не будет использоваться для коммерческого продукта. Неохотно они посоветовали руководству Bell поехать с конусом. В течение следующих 30 лет электростатический дизайн находился в бездействии.
Во время Великой депрессии 1930-х годов потребительское аудио почти умерло. Новый электрически усиленный громкоговоритель так и не получил признания, так как большинство людей продолжали использовать свои старые акустические граммофоны в стиле Victrola. До окончания Второй мировой войны потребительская аудиосистема практически не прогрессировала. Тем не менее, в конце 1940-х годов звук пережил большое возрождение. Внезапно возник огромный интерес к аудиопродуктам, а вместе с этим и большой спрос на улучшенные аудиокомпоненты. Не раньше, чем конус установился, он был оспорен продуктами, разработанными во время этого нового перерождения.
В 1947 году Артур Янсен, молодой морской инженер, принял участие в исследовательском проекте для Военно-морского флота. Военно-морской флот был заинтересован в разработке лучшего инструмента для тестирования микрофонных массивов. Испытательному инструменту требовался чрезвычайно точный динамик, но Янзен обнаружил, что диффузоры с диффузорами того периода были слишком нелинейными по фазе и амплитуде, чтобы соответствовать его критериям. Янзен считал, что электростаты по своей природе более линейны, чем колбочки, поэтому он построил модель с использованием тонкой пластиковой диафрагмы, обработанной проводящим покрытием. Эта модель подтвердила убеждения Янзена, так как демонстрировала замечательную фазовую и амплитудную линейность.
Janszen был настолько взволнован результатами, что он продолжил исследование электростатического динамика в свое собственное время. Вскоре он подумал об изоляции статоров, чтобы предотвратить разрушительные эффекты искрения. К 1952 году у него был элемент электростатического твитера, готовый к коммерческому производству. Этот новый твитер вскоре вызвал сенсацию среди американских любителей аудио. Поскольку элемент твитера Janszens был ограничен высокочастотным воспроизведением, его часто использовали в сочетании с сабвуферами, особенно с акустическими исследованиями. Эти системы были высоко оценены всеми аудио энтузиастами.
Какими бы хорошими ни были эти системы, они скоро превзойдутся другим электростатическим динамиком.
В 1955 году Питер Уокер опубликовал три статьи, посвященные дизайну электростатических громкоговорителей, в британском журнале Wireless World. В этих статьях Уокер продемонстрировал преимущества электростатического громкоговорителя. Он объяснил, что электростатика позволяет использовать диафрагмы, которые имеют малую массу, большую площадь и равномерно перемещаются по их поверхности электростатическими силами. Благодаря этим характеристикам электростатам присуща способность создавать широкую полосу частот, а плоская частотная характеристика с продуктами искажения не больше, чем электроникой, управляющей ими.
К 1956 году Уокер подкрепил свои статьи, представив потребительский продукт, теперь известный Quad ESL. Этот динамик сразу установил стандарт производительности для аудиоиндустрии благодаря своей невероятной точности. Однако при реальном использовании у Quad было несколько проблем. Его нельзя было воспроизводить очень громко, у него были низкие характеристики низких частот, он представлял сложную нагрузку, которая не нравилась некоторым усилителям, его дисперсия была очень направленной, а его мощность была ограничена примерно 70 Вт. В результате многие люди продолжали использовать колонки с шишками.
В начале 1960-х годов Артур Янзен объединил усилия с компанией по производству громкоговорителей KLH, и вместе они представили KLH 9. Из-за большого размера KLH 9 он не имел столько звуковых ограничений, как Quad. KLH 9 может играть заметно громче и ниже по частоте, чем Quad ESL. Таким образом, соперничество родился.
Янзен продолжал разрабатывать электростатические конструкции. Он сыграл важную роль в дизайне Koss Model One, акустических систем Acoustech и Dennesen. Роджер Вест, главный дизайнер корпорации Janszen, стал президентом Sound Lab. Когда Janszen Corporation была продана, компания по производству громкоговорителей RTR купила половину производственного инструмента. Этот инструмент был использован для изготовления электростатических панелей для сервостатической системы, гибридной электростатической системы, которая была первым продуктом Infinity. Другие компании вскоре последовали; каждый со своими уникальными приложениями технологии. К ним относятся Acoustat, Audiostatic, Beveridge, Dayton Wright, Sound Lab и Stax и многие другие.
Электростатические громкоговорители развивались и процветали, потому что они действительно делают то, что, по словам Питера Уокера, они будут делать. Ограничения и проблемы, с которыми сталкивались в прошлом, не были присущи электростатической концепции. Они были связаны с применением этих концепций.
Сегодня эти ограничения были устранены. Достижения в материалах благодаря космической программе США дают дизайнерам возможность использовать превосходство электростатического принципа. Современные электростаты используют передовые методы изоляции или обеспечивают защитные схемы Слабые дисперсионные свойства ранних моделей были устранены с помощью линий задержки, акустических линз, нескольких панелей или, как в наших собственных продуктах, изогнутой диафрагмой. Мощность управления и чувствительность также были увеличены.
Эти разработки дают потребителю возможность владеть самыми громоздкими акустическими продуктами, которые когда-либо создавались. Очень жаль, что Райс и Келлогг так и не смогли понять, насколько далеко продвинутся технологии.