近年來，線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)廣泛用于大型的擴(kuò)聲場所。線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是應(yīng)市場需求而產(chǎn)生的，也是高新技術(shù)的產(chǎn)物，因此備受人們的關(guān)注。

幾種線陣列揚(yáng)聲器

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線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的產(chǎn)生

上世紀(jì)六七十年代在歐美興起了以“披頭士”樂隊(duì)為代表的搖滾樂，到廣場上看搖滾音樂會(huì)的觀眾多達(dá)幾十萬，擴(kuò)聲是個(gè)大問題。比如，1977年9月3日在英國的New Jersey舉行的一場搖滾音樂會(huì)就有60萬人參加。擴(kuò)聲系統(tǒng)采用多只音箱疊放在一起組成的“音塔”，安裝調(diào)試非常麻煩。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和調(diào)試，花費(fèi)了很多精力，擴(kuò)聲效果總是不盡人意。這種現(xiàn)象提供了一個(gè)市場信息，大型巡回演出需要功率大、安裝調(diào)試方便的擴(kuò)聲系統(tǒng)。

一些大公司看準(zhǔn)市場需求，致力于開發(fā)大功率、遠(yuǎn)投射的擴(kuò)聲系統(tǒng)。從聲學(xué)角度來考慮，有兩種方法可以獲得大功率、遠(yuǎn)投射的效果。

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一種是號(hào)筒

使聲能量通過號(hào)筒集中在一個(gè)方向輻射出去，控制指向性，提高輻射效率，達(dá)到遠(yuǎn)投射的效果。例如20世紀(jì)50年代，我們對(duì)金門、馬祖的廣播系統(tǒng)就曾經(jīng)采用過大號(hào)筒，一個(gè)號(hào)筒長達(dá)十幾米，傳播距離達(dá)幾公里。號(hào)筒的研究成功地開發(fā)了恒指向性號(hào)筒揚(yáng)聲器、多驅(qū)動(dòng)單元的號(hào)筒揚(yáng)聲器等。

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另一種是揚(yáng)聲器陣

20世紀(jì)30年代就提出的揚(yáng)聲器陣，利用干涉原理控制指向性。事實(shí)上，當(dāng)時(shí)已經(jīng)流行一種柱型音箱——聲柱。聲柱具有比較窄的垂直指向性，但是功率不夠大，投射不遠(yuǎn)，聲音的動(dòng)態(tài)和頻寬等還存在一些需要克服的問題。一些大公司根據(jù)自己的情況，各有側(cè)重。

法國L-Acoustics公司于1993年首先推出了V- DOSC系統(tǒng)，它是由一列單元音箱組成的陣列，工作原理類同于聲柱。其垂直指向性可控制，由單元箱的數(shù)目決定，水平輻射角120°。每只單元箱的頻響為50Hz～18kHz±3dB，功率1500W，靈敏度134dB。高頻單元通過波導(dǎo)管向外輻射。這是最早推出的線陣列產(chǎn)品，一開始就引起了人們的關(guān)注。

市場的需求，高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)成為各公司顯耀自己實(shí)力的標(biāo)志性產(chǎn)品�，F(xiàn)在線陣列已是號(hào)筒技術(shù)和陣列技術(shù)的結(jié)合，使得輻射性能更完美。

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線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特點(diǎn)

單元箱規(guī)則排列

線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是由一列單元箱組成，這些單元箱按一定規(guī)則排列，根據(jù)聲場需要可以排成直線和“J”字形。單元箱的數(shù)目由擴(kuò)聲聲場的需求決定，但是必須滿足形成線陣列的基本要求，即線陣列的長度至少應(yīng)大于輻射聲波的波長的一半。每一只單元箱的輻射特性有嚴(yán)格的要求。例如，輻射聲功率、頻率特性、水平指向性、失真和線性相位等必須滿足線陣列對(duì)它的要求。

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功率大、投射距離遠(yuǎn)

例如，EAW KF761的單元箱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；高頻單元功率150W，靈敏度 112dB。單元箱組成陣列以后，由于單元箱之間的相互作用，使得揚(yáng)聲器的輻射阻抗得到了提升，提高了輻射效率。因此，采用線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)作為聲源在100m以外希望獲得100dB以上的聲壓級(jí)是輕而易舉的。

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覆蓋的聲場比較均勻，干涉區(qū)域小，重放分辨率高

線陣列的垂直指向性很尖銳，一般在10°左右，最窄的可達(dá)3°。輻射的聲束窄，到達(dá)相應(yīng)的觀眾區(qū)域的直達(dá)聲比較強(qiáng)，輻射的距離又比較遠(yuǎn)，在很大的區(qū)域內(nèi)的聲壓級(jí)的變化比較小。由于線陣列的旁瓣控制使得輻射聲場的重疊區(qū)相對(duì)比較小，干涉面小。直達(dá)聲為主的區(qū)域，聽感好、聲音清晰、分辨率高。

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線性陣列音箱是如何工作的？

線陣列如何工作可以是一個(gè)相當(dāng)深入的討論。 在這里，我們將不會(huì)過于詳盡的解釋整個(gè)理論的細(xì)節(jié)。下面將用簡單的語言和數(shù)學(xué)計(jì)算，讓大家首先了解典型的揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音是如何隨著距離的增大而分散傳播的。

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 反平方定律

聲學(xué)中反平方定律的內(nèi)容是，聲強(qiáng)度的大小和聽音位置與聲源之間距離呈平方反比。其結(jié)果是聽音者距離點(diǎn)聲源的距離每增加一倍，聲壓衰減6dB。 這是我們通常情況下使用的揚(yáng)聲器的表現(xiàn)，雖然實(shí)際和理論會(huì)有很多細(xì)微差別。

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點(diǎn)聲源

反平方定律的前提是假設(shè)揚(yáng)聲器能夠全向輻射。而對(duì)于實(shí)體揚(yáng)聲器來說，這種情況很少見，除非揚(yáng)聲器發(fā)出很低的頻率（這也是我們?yōu)槭裁匆恢睆?qiáng)調(diào)低音或者超低音沒有指向性的原因）。然而，隨著聲音傳播距離的增加，即使典型的定向揚(yáng)聲器（例如具有90°水平覆蓋角和90°垂直覆蓋角的號(hào)筒揚(yáng)聲器）也會(huì)遵從于反平方定律，像理論上的點(diǎn)聲源一樣進(jìn)行聲音的擴(kuò)散（即全向輻射）。

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線聲源

線性陣列音箱的聲壓覆蓋則靠近所謂的線聲源理論，每當(dāng)聽音距離加倍時(shí)，電平不會(huì)下降6dB。從理論上來講，它只會(huì)下降3dB，但在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)果并沒有這樣理想。關(guān)于為什么會(huì)有這些差別，本文不作詳細(xì)論述。但即便如此，相對(duì)于點(diǎn)聲源揚(yáng)聲器而言，線性陣列音箱在垂直覆蓋角度上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

具有線性聲源輻射特點(diǎn)的揚(yáng)聲器可以達(dá)到如下效果：您可以在大廳或戶外空間的后方區(qū)域感受到相對(duì)比較大的聲壓級(jí)，而為了做到這一點(diǎn)，你不需要像操作普通點(diǎn)聲源音箱一樣，特意加大其功率以致于讓前方離PA系統(tǒng)比較近的人聽到過于大的聲音。它的優(yōu)勢(shì)在于聲音垂直擴(kuò)散角度復(fù)雜多變的可控性。

那么如何實(shí)現(xiàn)線性聲源輻射？答案是相位抵消。

相位抵消通常是在音響系統(tǒng)中需要工程師們嘗試去避免的事情之一，但它對(duì)線陣揚(yáng)聲器在一起工作時(shí)能夠提供具有較窄的垂直覆蓋角度起著中心作用。 即使使用了高級(jí)別的揚(yáng)聲器箱體設(shè)計(jì)來塑造垂直方向的覆蓋，在線陣列中的揚(yáng)聲器之間仍然有很多實(shí)際上的重疊。換句話說，線陣列揚(yáng)聲器的垂直覆蓋角度并非是單只喇叭就可以形成的，它是多只揚(yáng)聲器在出口處形成有效干涉的結(jié)果。 

然而，現(xiàn)實(shí)狀況中，每個(gè)線陣列揚(yáng)聲器與觀眾之間的距離會(huì)稍有不同，這樣就會(huì)引起小程度的相位抵消。當(dāng)然，你也可以通過引入電子延時(shí)的手段，對(duì)線陣列音箱的垂直覆蓋角度進(jìn)行人工干預(yù)，并進(jìn)行細(xì)微調(diào)整（EAW Anya和Anna系統(tǒng)則應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)）。

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線陣列系統(tǒng)使用的注意事項(xiàng)

雖然應(yīng)用相位抵消可以形成揚(yáng)聲器在線陣列中的垂直覆蓋角度收窄的效果，但是它們的水平覆蓋角度是不受影響的。 因此，現(xiàn)實(shí)中的線陣列中的單個(gè)揚(yáng)聲器可以有90°水平覆蓋角，而僅以20°或者更小的角度進(jìn)行垂直覆蓋。此外，即使相位抵消可以實(shí)現(xiàn)線源分布并且顯著地改善長距離覆蓋，但是隨著距離增加，線陣列也會(huì)開始呈現(xiàn)點(diǎn)源特性，并屈服于反平方定律距離每增大一倍衰減6dB的規(guī)律 。

線陣列具有近似線源函數(shù)的能力，但也有一些局限性和需要注意的事項(xiàng)。 首先，陣列總體從上到下的長度確定了具有線聲源覆蓋特性的最低頻率。這是因?yàn)殡S著波長變長，在收聽位置處，聲音從不同揚(yáng)聲器單元到達(dá)聽音者位置的相對(duì)應(yīng)時(shí)間之間的差距必須更大才能得以實(shí)現(xiàn)線性聲源的效果。這樣便需要一個(gè)更大的陣列長度。在頻譜的另一端，波長變得如此短以至于驅(qū)動(dòng)器太大而不能足夠靠近地放置在一起，因此相對(duì)相位差變得太大以致不能實(shí)現(xiàn)線源功能。

在這些情況下，各大廠家都會(huì)使用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)聲源向線聲源功能的轉(zhuǎn)換。雖說所有的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)都是為了實(shí)現(xiàn)同樣的目的，但是每個(gè)廠家?guī)缀醵际褂昧瞬煌�的結(jié)構(gòu)，并且都有自己的專利用于保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這也是一個(gè)廠家在研發(fā)線性陣列音箱的過程中，難度最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。

線陣列在聲學(xué)上具有挑戰(zhàn)性的空間中非常有用，因?yàn)槟�可以控制它們的垂直擴(kuò)散并減少聲音的反射。想辦法讓聲音的覆蓋區(qū)域離開天花板和地板是一個(gè)很好的開端，然后選擇具有特定水平覆蓋角度的揚(yáng)聲器，這將幫助你保持多余的聲音遠(yuǎn)離側(cè)面墻壁，從而得到更好的室內(nèi)擴(kuò)聲清晰度。

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線陣列的形態(tài)

因?yàn)槊總�(gè)揚(yáng)聲器的垂直輻射非常窄，所以，可以有效地將聽音空間分成從前到后的多個(gè)部分，前部僅由少量揚(yáng)聲器覆蓋，而更多的揚(yáng)聲器可以覆蓋后部。依據(jù)這個(gè)想法，形成了非常流行的J形排布的線陣列，這在音樂廳和戶外場所中經(jīng)常出現(xiàn)。

線陣列確切的安裝形狀將根據(jù)需要覆蓋的區(qū)域的布局和尺寸而變化。一般情況下，前排的覆蓋因?yàn)榫嚯x近的緣故只需要少量的幾只就可以滿足聲壓要求，但是因?yàn)榭紤]到均勻覆蓋的因素線陣列之間的安裝角度也需要設(shè)計(jì)的比較大。而中后方因?yàn)榫嚯x比較遠(yuǎn)的原因，則需要更多數(shù)量的音箱集中角度安裝，這樣才可以達(dá)到遠(yuǎn)距離覆蓋的效果。剛才大致概括描述的這種做法，有助于提高整體覆蓋的一致性。

近些年也發(fā)展出了用戶可以通過調(diào)節(jié)傳送到每個(gè)揚(yáng)聲器箱的功率來進(jìn)行細(xì)微的能量分布調(diào)整的辦法——這種技術(shù)通常被稱為功率漸層。

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微型線陣列

雖然線陣列技術(shù)最常見于專業(yè)的大型室內(nèi)外擴(kuò)聲應(yīng)用，但有許多公司，如Bose，F(xiàn)ishman，Turbosound等，提供小型的個(gè)人PA系統(tǒng)，使用小型揚(yáng)聲器的微型陣列（通常為2"-4"的尺寸）以產(chǎn)生相同的線源覆蓋效應(yīng)。正確的使用這些系統(tǒng)，可以讓它們?cè)谛⌒蛨龅靥峁┝己玫母采w。

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線陣列的挑戰(zhàn)和局限性

雖然線陣列可以幫助解決某些空間的問題，但它們有復(fù)雜的限制。除了需要足夠的長度以控制較低頻率的覆蓋角度這一挑戰(zhàn)之外，線陣列有時(shí)可能會(huì)遭受到奇怪的異常，例如某些頻率可能在陣列正上方和下方的區(qū)域形成波瓣。而如果這種情況恰巧發(fā)生在一個(gè)不良的聲學(xué)空間，則可能會(huì)帶來很嚴(yán)重的后果。例如你的聲樂話筒放置在線陣列下方，你可能會(huì)遇到反饋問題。

此外，在聲音質(zhì)量方面，即使在最好的情況下，線陣列也不可能與高質(zhì)量的單驅(qū)動(dòng)器揚(yáng)聲器或者單只的兩分頻或者三分頻驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器所發(fā)出的聲音的純度相媲美。這也是為什么它們?cè)谳^小空間中不大可能出現(xiàn)的一個(gè)原因。小場合的擴(kuò)音，能夠發(fā)聲的音箱數(shù)量如果能做到較少會(huì)更加合適。當(dāng)然，成本和空間也是考慮因素。