線陣音響線性陣列原理

線性陣列不僅用在專業(yè)音箱中，也用于Hi—Fi音箱中。最近Dynaudio推出的信心(confidence)系列音箱采用了一種DDC(Dynaudio Directivity Control丹拿指向性控制)其實(shí)是6只揚(yáng)聲器組成一個(gè)小型的線性陣列。

回顧線性陣列的產(chǎn)生背景，在一個(gè)大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，希望四周看臺(tái)的觀眾都能聽(tīng)到均勻的聲音。一個(gè)常用的辦法是分散擴(kuò)聲，在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)四周多裝多組揚(yáng)聲器系統(tǒng)，這就需要多組分散揚(yáng)聲器系統(tǒng)。另外，當(dāng)在主舞臺(tái)演唱時(shí)，所聽(tīng)到的聲音方向出于商業(yè)目的或其它，一些介紹資料有言過(guò)實(shí)際方向不一致，影響聆聽(tīng)效果。在對(duì)遠(yuǎn)距離輻射時(shí)，采用大功率音箱，如600W，不但價(jià)格昂貴，還有一個(gè)大功率失真問(wèn)題。線性陣列可以解決這一問(wèn)題。

奧爾森當(dāng)時(shí)所稱的直線聲源，是由大量分布在直線上間隔相同，但非常小的等強(qiáng)同相點(diǎn)聲源組成。如果點(diǎn)聲源的數(shù)量趨近于無(wú)窮大，點(diǎn)聲源間距趨近于零，并有關(guān)系nd=l式中，n為聲源的數(shù)量；d為聲源間距離；f為直線聲源長(zhǎng)度。

直線聲源的指向性圖如圖2所示。它是長(zhǎng)波長(zhǎng)的函數(shù)，這是用極坐標(biāo)表示的在一定距離角變化的聲壓曲線。相應(yīng)于零度角的方向垂直線，在三維空間的指向特性是以直線為軸旋轉(zhuǎn)面。從這一組曲線可以看出，線性聲源的揚(yáng)聲器的數(shù)目愈多，指向圖愈單一。

近年來(lái)，制造的線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是由若干音箱在垂直面重疊組合，形成一個(gè)水平方向角度一定(一般為90。)垂直方向較窄的波束。一個(gè)室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)(距離可在100m以上)，有這樣4條線性陣列系統(tǒng)就足以滿足聲場(chǎng)覆蓋的要求，這就是線性陣列系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。線性陣列系統(tǒng)常常有一點(diǎn)稍稍的彎曲，如圖1(a)，(b)所示。目的是為得到更大的覆蓋角。主體部分對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)，彎曲部分對(duì)近場(chǎng)。使垂直指向性不對(duì)稱，可在高頻不足的部分聚集一些聲能。

線性陣列的相互干涉

處于商業(yè)目的的或其它考慮，一些介紹資料有言過(guò)其實(shí)之處。線性陣列各音箱到達(dá)同一聆聽(tīng)點(diǎn)有時(shí)間差 。線性陣列到某一觀察點(diǎn)有距離差，如圖3所示。

圖3

距離差、時(shí)間差會(huì)引起干涉，在頻率響應(yīng)曲線上出現(xiàn)峰谷值。這在理論上早就有明確結(jié)論。JBL公司的Mark R。Gander先生的實(shí)際測(cè)試更說(shuō)明了這一點(diǎn)。他分別用2只音箱、4只音箱、9只音箱各種不同擺法、不同相對(duì)位置，分別測(cè)量它的軸向頻率響應(yīng)及偏軸l2．5。，25。，37．5。，50。等不同角度的頻率響應(yīng)，可以很清楚地看到許多峰谷出現(xiàn)，在高頻還伴隨著輸出下降。

線性陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。

(1)由于線性陣列的特點(diǎn)，在主軸垂直平面指向性呈窄波束，能量疊加可以遠(yuǎn)距離輻射。而線性列的彎曲部分下端覆蓋近區(qū)，形成自近而遠(yuǎn)的覆蓋。如圖2所示。

(2)線性陣列擴(kuò)聲音箱的改進(jìn)更符合技術(shù)、工藝、安裝的要求。

中間高頻部分比較特殊，2只(JBL)或3只(V)高頻揚(yáng)聲器出口連在一起fJ2j，JBL公司稱之為聲波形成器，E-V公司稱之為平面波產(chǎn)生器。根據(jù)用MAPP軟件分析，線性陣列的指向性隨著頻率升高指向性愈單一。到達(dá)一定頻率，如1000Hz時(shí)，指向性呈放射狀，即指向性圖出現(xiàn)波瓣。這時(shí)高頻揚(yáng)聲器組成的聲波形成器就起作用，使高頻指向性疊加加強(qiáng)。

(3)線性陣列無(wú)法忽視相互的干涉，線性陣列本身并沒(méi)有改善音質(zhì)。

線性陣列是一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元，并具有相同的振幅與相位，通過(guò)線性傳輸方式，提高傳輸距離，降低聲音傳輸過(guò)程中的衰減度。

圖1是線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的示意圖。雖說(shuō)是按直線排列，但覆蓋面排列的角度有所不同。線性陣列的概念并不是而今才有的，最初是由美國(guó)著名聲學(xué)專家H．F奧爾森提出的。1957年奧爾森先生出版了經(jīng)典聲學(xué)專著『聲學(xué)工程』（AcousticalEngineering）中，論述了線性陣列特別適合遠(yuǎn)距離聲輻射。這是因?yàn)榫€性陣列能夠提供非常良好的垂直覆蓋面的指向性，以取得良好的聲效果。

到了70年代出現(xiàn)了最早的線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)，不過(guò)當(dāng)時(shí)尚不完善。是以“聲墻”形式出現(xiàn)的。數(shù)十只甚至上百只音箱水平堆積、垂直疊放形成聲墻，上萬(wàn)瓦的功率一開(kāi)起來(lái)確實(shí)地動(dòng)山搖、氣勢(shì)不凡。但人們很快發(fā)現(xiàn)了它的不足，不僅需要太多音箱，而且音箱之間的相互干涉，使得音質(zhì)變壞，指向性、覆蓋面都受到影響。1983年在歐洲AES會(huì)上，Philips公司介紹了一種Bessel函數(shù)陣的概念采用一種簡(jiǎn)單的加權(quán)因子來(lái)解決這一問(wèn)題。但是要制造Bessel陣必須從Philips公司得到許可證，也要付出相應(yīng)代價(jià)。有趣的是采用線性陣列揚(yáng)聲器系的各公司對(duì)Bessel陣不置一詞、諱莫如深。而今用的線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)已經(jīng)充分改進(jìn)，與初期不可同日而語(yǔ)。在結(jié)構(gòu)上也相當(dāng)實(shí)用。例如幾十只箱，在一小時(shí)之內(nèi)，即可完成組裝、吊掛、接線，馬上投入使用。

世界各主要專業(yè)揚(yáng)聲器、音箱公司，紛紛推出各自的線性陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。其中有：VUE al、Meyersound M3D、Deliya-Sound-la210 、EV X—Line 、SVS L、Martin Audio W 8L、CODA LA系列。這些系統(tǒng)名稱不同，但原理和特性卻大同小異。同時(shí)又各自標(biāo)新立異，或在結(jié)構(gòu)、或在箱體工藝、單元選擇等方面八仙過(guò)海，各顯神通。既避免專利、模仿、抄襲的困擾，又獨(dú)樹(shù)一幟，宣揚(yáng)自己公司的賣(mài)點(diǎn)。這就自然引起國(guó)內(nèi)同行的興趣和關(guān)注。不斷有人提出問(wèn)題，但國(guó)內(nèi)刊物中資料很少，有必要討論。

演出設(shè)備有專業(yè)的音箱、線陣音響、雅馬哈24路調(diào)音臺(tái)、功放、美國(guó)舒爾話筒、投影機(jī)、LED屏、各類大型視頻顯示系統(tǒng)；舞臺(tái)特效燈光、電腦燈、煙霧機(jī)、燈光控制系統(tǒng)及各類慶典演出物料等。

目前公司主要承辦項(xiàng)目有：奠基典禮、開(kāi)業(yè)典禮、開(kāi)盤(pán)慶典、周年慶典、會(huì)務(wù)會(huì)展、文藝演出、演唱會(huì)、體育賽事、美食節(jié)、啤酒節(jié)等。主要租賃項(xiàng)目為：專業(yè)舞臺(tái)、燈光、音響、LED屏幕、雷亞架、桁架、鋁燈架、特效設(shè)備、慶典道具、會(huì)展桌椅等。公司硬件設(shè)施精益求精，力求做到最好，選用國(guó)內(nèi)外一線品牌，其中包括：速接舞臺(tái)、雷亞架、Global Truss、彩熠、浩洋、COCO燈光、JBL、ERIC線陣音響等國(guó)內(nèi)外一線高檔品牌產(chǎn)品。