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線陣列音箱知識一二三
以往為了解決大場地(如大型體育館、體育場和廣場)擴聲的需要，常采用幾十只或上百只音箱組成大型的“音箱陣”或“音墻”，來滿足場地擴聲聲壓級和聲場覆蓋的要求。這種方式沿用了許多年，直至今天仍有使用。只是隨著時間的延續(xù)，組陣的單元音箱在不斷地進步與更替。后來人們逐漸發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的組陣方式雖然在總體上可以滿足大場地擴聲的需要，但是有兩個突出的問題暴露出來：一是大型組陣現(xiàn)場搭建繁雜，使用不便;二是擴聲聲場存在明顯的聲干涉現(xiàn)象。顯然這些問題的存在對某些使用場合，特別是對重放音質(zhì)要求高的場所將不能滿足使用要求。
1. 線陣列揚聲器系統(tǒng)的提出
為了能解決這些問題，近十幾年來，聲學家和揚聲器廠商又開始“重溫”美國著名聲學家H.F奧爾森(Olson)在1957年出版的《聲學工程》(AcousticalEngineering) -書中關干線陣列的論述，即“線陣列系統(tǒng)具有良好的垂直指向性覆蓋和遠距離聲輻射的特點”。但是如何能完成寬音域聲音的重放?只有伴隨揚聲器新技術(shù)、新的設計與加工工藝的進步才能得以實現(xiàn)。法國L-ACOUSTICS公司于1993年首先推出了V-DOSC系統(tǒng)。在隨后的幾年里，一些國際著名的揚聲器生產(chǎn)廠商也陸續(xù)推出了各自品牌的線陣列揚聲器系統(tǒng)。自2002年起。一些國內(nèi)揚聲器生產(chǎn)廠商也相繼研發(fā)出自己的線陣列揚聲器系統(tǒng)。
2. 什么是線陣列揚聲器系統(tǒng)
簡單來說，可以把線陣列揚聲器系統(tǒng)看成是一個“大型的全頻揚聲器”。它是借助線陣列( Line Array)的基本理論，在一定條件下予以近似而開發(fā)出的揚聲器系統(tǒng)。需要注意的是，不能簡單地把“線陣列”等同于實際的線陣列揚聲器系統(tǒng)。 線陣列基本上是由一組排列戍直線、間隔緊密的輻射單元構(gòu)成。這些輻射單元的聲輻射應具有相同的振幅和相位。
2.1 形成線陣列的基本條件
線陣列要實現(xiàn)一個近似理想的“線聲源”或“連續(xù)帶狀聲源”其基本點是：
�、訇嚵械拿總�聲輻射器以一個同相位平面形波陣面工作;
�、陉嚵械穆曒椛淦鞯穆曋行闹g的間距應小于最高輻射頻率波長的一半。
2.2 從線陣列理論出發(fā)，實際的線陣列系統(tǒng)只是低中頻的線陣列
隨著頻率的增高(即波長的減小)需要輻射器的尺寸更小、間距更緊密來保持系統(tǒng)的指向性(即必須滿足上述“聲中心之間的間距應小于最高輻射頻率波長的一半”的條件)。因而實際的辦法是，高頻部分采用高指向性的帶有“波導號角”的驅(qū)動器來配合中低頻單元。這樣一種“組合方式”可以在寬頻帶內(nèi)恒定地保持窄的垂直指向性。
2.3 線陣列揚聲器系統(tǒng)與傳統(tǒng)組陣系統(tǒng)的主要區(qū)別
傳統(tǒng)組陣的單元音箱是通用型產(chǎn)品，它既可以用于組陣也可以單獨使用。而線陣列揚聲器系統(tǒng)的單元音箱是根據(jù)線陣列的要求專門研發(fā)的單元產(chǎn)品，不能單獨使用。這是兩者在功能上的區(qū)別。如果就擴聲聲場而言，傳統(tǒng)組陣雖然在物理尺度上能夠很好地組合在一起，但是系統(tǒng)的聲輻射圖形(如指向性、頻率特性)是很難控制的。因而會造成觀眾區(qū)聲場不均勻，恃別是擴聲聲場會出現(xiàn)明顯的聲干涉。這些會給擴聲質(zhì)量帶來負面效果，或者說這是傳統(tǒng)組陣在擴聲應用中最“致命”的缺陷。線陣列揚聲器系統(tǒng)保持了傳統(tǒng)組陣可提供大聲壓級和遠距離供聲的特點，而聲輻射圖形容易控制。它的水平覆蓋取決于單元音箱，垂直覆蓋(或角度)是由單元音箱的數(shù)量和音箱間吊掛的角度來確定的。線陣列揚聲器系統(tǒng)具有良好的指向特性，供聲聲場均勻，聲場的聲干涉也小，因而有利于提高擴聲質(zhì)量。此外，各種品牌的線陣列揚聲器系統(tǒng)都能提供各自專門的吊掛機構(gòu)，系統(tǒng)現(xiàn)場安裝吊掛非常方便，這也是傳統(tǒng)組陣所欠缺的。
3. 關于線陣列揚聲器系統(tǒng)在近區(qū)與遠區(qū)的聲場覆蓋
通常的線陣列揚聲器系統(tǒng)上方大部分呈直線排列，提供較遠聽眾區(qū)域的供聲。陣列下方向內(nèi)略彎曲呈“J“字形，對較近聽眾區(qū)實現(xiàn)較寬展角的聲場覆蓋。
線陣列揚聲器系統(tǒng)對遠距離供聲具有明顯的優(yōu)越性，因為對于遠區(qū)而言，所有的陣列輻射單元作為一個體共同起作用，陣列輻射單元(或箱體單元)的數(shù)量每增加一倍，聲壓級相應增加6 dB。
理論上，一個無限長的陣列才能形成圓柱形波陣面(即柱面波)，對于通常僅有幾米長的線陣列揚聲器系統(tǒng)的聲輻射不可能形成完整的、理想的柱面波。實際的線陣列揚聲器系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)，也會表現(xiàn)出近場聲壓級衰減3 dB的區(qū)域。這是因為，線陣列揚聲器系統(tǒng)依照線陣列的基本理論在一定條件下的“近似性”所帶來的結(jié)果。
線陣列對于近場與遠場聲輻射的聲衰減是不一樣的，當離開聲源的距離以倍增時，近場的聲壓衰減為3 dB;而遠場聲波呈球面波輻射，此時每增加一倍距離聲壓衰減為6 dB。在遠近場的交匯點，距陣列的距離我們暫且稱作“交匯距離”(D)，它是線陣列長度和信號頻率的圈數(shù)�？梢杂孟旅娴年P系式來表示： D= L2×f/2×340 (式中，L為線陣列的總長度，f是信號頻率，340是聲波在空氣中的平均傳播速度(m/s)為常數(shù)項。)
對于線陣列揚聲器系統(tǒng)聲波輻射的衰變過程，不能簡單地“套用”上面的公式進行計算。正如南京大學聲學研究所趙其昌教授在《線陣列的柱面波及其發(fā)散》-文中對柱面波發(fā)散的問題進行了嚴格的數(shù)學推導，并指出了應用計算公式的適用條件：上面的計算式“只是對柱面波源適用”;“計算公式，對線陣列的認識和使用或許有參考價值”。所以，不能籠統(tǒng)地說，“線陣列揚聲器系統(tǒng)供聲的優(yōu)越性就在于，當離開聲源之距離以倍增時聲壓的衰減為3 dB……”。在線陣列揚聲器系統(tǒng)的應用中要全面理解線陣列揚聲器系統(tǒng)的基本特性，即它能提供高聲壓輸出、輻射距離遠、指向性可控，以及覆蓋的聲場較均勻等。
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