近年來，線陣列揚聲器系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于大型擴聲場所。線陣列揚聲器系統(tǒng)是響應(yīng)市場需求而產(chǎn)生的，也是高科技的產(chǎn)物，因此受到了人們的關(guān)注。

幾種線陣列揚聲器

1.線陣列揚聲器系統(tǒng)的產(chǎn)生

六七十年代，以披頭士為代表的搖滾樂在歐美興起，成千上萬的人去廣場觀看搖滾音樂會。擴聲是個大問題。

例如，1977年9月3日在英國新澤西舉行的一場搖滾音樂會有60萬人參加。擴聲系統(tǒng)采用幾個音箱堆疊在一起組成的“聲塔”，安裝調(diào)試非常麻煩。

經(jīng)過精心設(shè)計調(diào)試，耗費大量精力，擴聲效果總是不盡人意。這一現(xiàn)象提供了一個市場信息。大型巡回演出需要大功率、安裝調(diào)試方便的擴聲系統(tǒng)。

一些大公司正著眼于市場需求，致力于開發(fā)大功率、遠程投影擴聲系統(tǒng)。從聲學(xué)角度來說，有兩種方法可以達到大功率遠距離投射的效果。

一個是小號

聲能通過喇叭向一個方向輻射，控制指向性，提高輻射效率，達到遠投射的效果。比如50年代，我們金門、馬祖的廣播系統(tǒng)用了太大的喇叭，其中一個長達十幾米，傳輸距離幾公里。喇叭研究成功開發(fā)了具有恒定指向性的喇叭揚聲器和具有多個驅(qū)動單元的喇叭揚聲器。

另一個是揚聲器陣列

揚聲器陣列是20世紀(jì)30年代提出的，利用干涉原理來控制指向性。事實上，在那個時候，柱型音箱——音柱已經(jīng)很流行了。聲柱垂直指向性較窄，但仍存在功率不足、投影短、聲音動態(tài)、帶寬等問題有待克服。有些大公司根據(jù)自己的情況有自己的側(cè)重點。

1993年，法國L-聲學(xué)公司首次推出V- DOSC系統(tǒng)，是由一排單元揚聲器組成的陣列，其工作原理與聲柱相似。垂直指向性可以控制，由單位盒數(shù)決定，水平輻射角120。

每個單元盒頻率響應(yīng)50 Hz ~ 18 kHz 3 dB，功率1500W，靈敏度134dB。高頻單元通過波導(dǎo)管向外輻射。這是一線陣列產(chǎn)品，從一開始就引起了人們的關(guān)注。

隨著市場需求、高科技的發(fā)展和應(yīng)用，線陣列揚聲器系統(tǒng)已經(jīng)成為各公司展示實力的標(biāo)志性產(chǎn)品?，F(xiàn)在線陣列是喇叭技術(shù)和陣列技術(shù)的結(jié)合，使得輻射性能更加完善。

雙線陣揚聲器系統(tǒng)的特點

01單元盒的常規(guī)排列

線陣列揚聲器系統(tǒng)由一排單元盒組成，單元盒按一定規(guī)則排列，可根據(jù)聲場需要排列成直線和“J”形。單元盒數(shù)量由聲場需求決定，但必須滿足形成線陣列的基本要求；

也就是說，線陣列的長度應(yīng)該至少是輻射聲波波長的一半。每個單元盒的輻射特性都有嚴(yán)格的要求。比如輻射聲功率、頻率特性、水平指向性、失真、線性相位等都必須滿足線陣列的要求。

02高功率和長投影距離

比如EAW KF761的單元盒中的低頻單元，承受功率1200W，靈敏度96dB；中頻單元功率500W，靈敏度107dB。高頻單元的功率為150瓦，靈敏度為112分貝。

單元盒形成陣列后，由于單元盒之間的相互作用，提高了揚聲器的輻射阻抗，提高了輻射效率。因此，當(dāng)使用線陣列揚聲器系統(tǒng)作為聲源時，很容易獲得100分貝以上的聲壓級。

03覆蓋的聲場比較均勻，干擾面積小，回放分辨率高

線陣列的垂直指向性非常尖銳，一般在10左右，最窄的可以達到3。輻射聲束窄，直達相應(yīng)聽眾區(qū)的直達聲強，輻射距離相對較長；

大面積聲壓級變化相對較小。由于線陣的旁瓣控制，輻射聲場的重疊面積相對較小，干擾面較小。以直達聲為主的區(qū)域，聽感好，聲音清晰，分辨率高。

3.線陣揚聲器是如何工作的？

線陣列如何工作可以是一個相當(dāng)深入的討論。這里就不太詳細的解釋整個理論的細節(jié)了。下面我們就用簡單的語言和數(shù)學(xué)計算，讓大家知道一個典型的說話人發(fā)出的聲音是如何隨著距離的增加而分散擴散的。

01平方反比定律

聲學(xué)中平方反比定律的內(nèi)容是聲強的大小和聽音位置與聲源的距離成平方反比。結(jié)果是當(dāng)聽者與點聲源的距離加倍時，聲壓會衰減6dB。這是我們平時用的音箱的表現(xiàn)，雖然實踐和理論有很多細微的差別。

02點聲源

平方反比定律的前提是揚聲器可以全方位輻射。對于實體揚聲器來說，這種情況很少見，除非揚聲器發(fā)出的頻率非常低(這也是我們一直強調(diào)低音或低音炮沒有指向性的原因)。

但隨著聲音傳播距離的增加，即使是典型的指向性揚聲器(如90°水平覆蓋角和90°垂直覆蓋角的喇叭揚聲器)也會遵循平方反比定律，像理論上的點聲源一樣擴散聲音(即全向輻射)。

03線路聲源

線陣揚聲器的聲壓覆蓋范圍接近于所謂的線性聲源理論，每當(dāng)聽的距離翻倍時，電平不會下降6dB。理論上只會下降3dB，但實際應(yīng)用中，效果并不那么理想。

為什么會有這些區(qū)別，本文不詳細討論。即便如此，與點聲源揚聲器相比，線陣揚聲器在垂直覆蓋角度上具有獨特的優(yōu)勢。

具有線性聲源輻射特性的揚聲器可以達到以下效果:你可以在大廳或室外之間的后部區(qū)域感受到相對較大的聲壓級空，而為了做到這一點，你不需要像普通的點聲源揚聲器那樣增加其功率，這樣更靠近前面PA系統(tǒng)的人就可以聽到太響的聲音。其優(yōu)點在于聲音垂直擴散角度的復(fù)雜多變可控性。

那么如何實現(xiàn)線性聲源輻射呢？答案是相位取消。

相位抵消通常是音響系統(tǒng)中工程師需要努力避免的事情之一，但它在線陣揚聲器協(xié)同工作時提供窄垂直覆蓋角度方面起著核心作用。

即使使用高級揚聲器箱設(shè)計來塑造垂直覆蓋，線陣列中的揚聲器之間仍有大量實際重疊。換句話說，線陣列揚聲器的垂直覆蓋角不是單個揚聲器可以形成的，而是多個揚聲器在出口處有效干擾的結(jié)果。

但在現(xiàn)實中，每個線陣列揚聲器與聽眾的距離會略有不同，會造成小程度的相位抵消。當(dāng)然，你也可以通過引入電子延時來手動干預(yù)線陣列揚聲器的垂直覆蓋角度，并進行微調(diào)(EAW安雅和安娜系統(tǒng)使用這種技術(shù))。

04線陣列系統(tǒng)使用注意事項

雖然相位抵消的應(yīng)用可以縮小線陣列中揚聲器的垂直覆蓋角度，但它們的水平覆蓋角度不受影響。因此，在現(xiàn)實中，線陣列中的單個揚聲器可以具有90度的水平覆蓋角度，并且僅以20度或更小的角度垂直覆蓋。

另外，即使相位抵消可以實現(xiàn)線源分布，顯著提高遠距離覆蓋，隨著距離的增加，線陣列也會開始表現(xiàn)出點源的特性，并屈服于平方反比定律每增加一倍距離衰減6dB的規(guī)律。

線陣列具有逼近線源函數(shù)的能力，但也有一定的局限性和注意事項。首先，陣列從上到下的總長度決定了具有線性聲源覆蓋特性的最低頻率。

這是因為，隨著波長變長，在收聽位置，聲音從不同揚聲器單元到達收聽者位置的相應(yīng)時間之間的差異必須更大，以實現(xiàn)線性聲源效果。

這需要更大的數(shù)組長度。在光譜的另一端，波長變得如此之短，以至于驅(qū)動器太大而不能放置得足夠靠近，因此相對相位差變得太大而不能實現(xiàn)線源功能。

在這種情況下，各大廠商都會采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)點聲源到線聲源的功能轉(zhuǎn)換。雖然所有的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)都是為了同一個目的，但是幾乎每個廠商使用的結(jié)構(gòu)都不一樣，每個廠商都有自己的專利保護自己的知識產(chǎn)權(quán)。這也是一個廠商在開發(fā)線陣揚聲器過程中最困難的環(huán)節(jié)。

線陣列在聲學(xué)挑戰(zhàn)空中非常有用，因為您可以控制它們的垂直擴散并減少聲音的反射。

試著讓聲音覆蓋區(qū)域遠離天花板和地板，然后選擇特定水平覆蓋角度的揚聲器，這是一個很好的開始，有助于你讓多余的聲音遠離側(cè)墻，從而獲得更好的室內(nèi)擴聲清晰度。

U2 2015世界巡回演唱會大型線陣列覆蓋裝置(照片由羅耶實驗室提供)

05線陣列的形狀

由于每個揚聲器的垂直輻射很窄，所以聽音空可以有效地從前到后分成幾個部分，前部只被幾個揚聲器覆蓋，而更多的揚聲器可以覆蓋后部。

按照這個思路，形成了一個非常流行的J型線陣，經(jīng)常出現(xiàn)在音樂廳和戶外場所。

線陣列的確切安裝形狀將根據(jù)要覆蓋的區(qū)域的布局和大小而變化。一般只有少量的前排罩因為距離近可以滿足聲壓的要求，但是線陣列之間的安裝角度因為覆蓋均勻需要設(shè)計的更大。

但由于中后部距離比較遠，需要集中角度安裝更多的揚聲器，才能達到遠距離覆蓋的效果。這種做法，剛才已經(jīng)大致描述過了，有助于提高整體覆蓋的一致性。

近年來，已經(jīng)開發(fā)了一種方法，在該方法中，用戶可以調(diào)節(jié)傳遞到每個揚聲器箱的功率，以進行精細的能量分布調(diào)節(jié)——這種技術(shù)通常被稱為功率分級。

06微線陣列

雖然線陣列技術(shù)最常用于專業(yè)的大型室內(nèi)外擴聲應(yīng)用，但很多公司，如Bose、Fishman、Turbosound等。，提供小型個人擴音系統(tǒng)，使用小型揚聲器的微陣列(通常大小為2”-4”)產(chǎn)生相同的線源覆蓋效果。正確使用這些系統(tǒng)可以在小型站點提供良好的覆蓋。

07線陣列的挑戰(zhàn)與局限

雖然線陣列可以幫助解決空之間的一些問題，但它們有復(fù)雜的局限性。除了需要足夠的長度來控制較低頻率的覆蓋角度的挑戰(zhàn)之外，線陣列有時可能遭受奇怪的異常，例如，一些頻率可能在陣列正上方和正下方的區(qū)域中形成波瓣。

而如果這恰好發(fā)生在一個音質(zhì)不好的空，就可能帶來嚴(yán)重的后果。例如，如果您的人聲麥克風(fēng)放在在線陣列下，您可能會遇到反饋問題。

此外，在音質(zhì)方面，即使在最好的情況下，線陣列也無法與高質(zhì)量的單驅(qū)動揚聲器或單個雙頻或三頻驅(qū)動揚聲器發(fā)出的聲音的純度相媲美。

這也是它們不太可能出現(xiàn)在較小的空中的原因之一。在小場合，如果能發(fā)出聲音的音箱數(shù)量少一些，會比較合適。當(dāng)然成本和空也是考慮因素。