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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，這種傳統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：一是大型組陣現場搭建繁雜，使用不便;二是擴聲聲場存在明顯的聲干涉現象。顯然這些問題的存在對某些使用場合，特別是對重放音質要求高的場所將不能滿足使用要求。
1. 線陣列揚聲器系統的提出
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、新的設計與加工工藝的進步才能得以實現。法國L-ACOUSTICS公司于1993年首先推出了V-DOSC系統。在隨后的幾年里，一些國際著名的揚聲器生產廠商也陸續(xù)推出了各自品牌的線陣列揚聲器系統。自2002年起。一些國內揚聲器生產廠商也相繼研發(fā)出自己的線陣列揚聲器系統。
2. 什么是線陣列揚聲器系統
簡單來說，可以把線陣列揚聲器系統看成是一個“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。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。 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;
②陣列的聲輻射器的聲中心之間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”可以在寬頻帶內恒定地保持窄的垂直指向性。
2.3 線陣列揚聲器系統與傳統組陣系統的主要區(qū)別
傳統組陣的單元音箱是通用型產品，它既可以用于組陣也可以單獨使用。而線陣列揚聲器系統的單元音箱是根據線陣列的要求專門研發(fā)的單元產品，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，傳統組陣雖然在物理尺度上能夠很好地組合在一起，但是系統的聲輻射圖形(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明顯的聲干涉。這些會給擴聲質量帶來負面效果，或者說這是傳統組陣在擴聲應用中最“致命”的缺陷。線陣列揚聲器系統保持了傳統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)是由單元音箱的數量和音箱間吊掛的角度來確定的。線陣列揚聲器系統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量。此外，各種品牌的線陣列揚聲器系統都能提供各自專門的吊掛機構，系統現場安裝吊掛非常方便，這也是傳統組陣所欠缺的。
3. 關于線陣列揚聲器系統在近區(qū)與遠區(qū)的聲場覆蓋
通常的線陣列揚聲器系統上方大部分呈直線排列，提供較遠聽眾區(qū)域的供聲。陣列下方向內略彎曲呈“J“字形，對較近聽眾區(qū)實現較寬展角的聲場覆蓋。
線陣列揚聲器系統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在一定范圍內，也會表現出近場聲壓級衰減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�？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)為常數項。)
對于線陣列揚聲器系統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，不能籠統地說，“線陣列揚聲器系統供聲的優(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的應用中要全面理解線陣列揚聲器系統的基本特性，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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