桑晓
发表于 2010-1-25 10:18:53
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列阵扬声器系统音响设计指南
恰当设计并安装的线阵列扬声器可以提供平直的频率响应、高质量的还音效果以及很强的、可控的覆盖特性。本质上，线阵列就是从不同的驱动器发出的相同输出信号，在整个覆盖区域内满足“同相”的要求。这听起来可能很简单，但要实现这样的技术参数绝不是一件简单的事。了解线阵列的基本原理是重要的，因为这可以帮助你更好的运用这种设备。
线阵列的确可以表现出完美的声音，但这只有在彻底的了解和正确的配置以后才行。
首先要了解它的基本概念。大家知道声音是在空气中传播的周期性变化的波。换句话说，声音在空气中传播，而空气本身并不产生移动。因此，在讨论声输出时，所有表述声音是“空气移动”的观点都是错误的。这是很重要的一个特点。
另一个要了解的基本概念是“断点频率”。在此频率之上，可以通过控制辐射体的度数(在本文中，就是线阵列的度数)来控制它的指向性。
断点频率与扬声器长度和辐射角度成反比。断点频率的公式(如下）是适用于所有扬声器的一个基本概念。对于线性阵列，音频专业人员可以借此估算线阵列的尺寸以及指向性可控的起始频率。
喇叭和线阵列
为了更好的了解断点公式，想象一下把线阵列中取出一段作为单个扬声器模型。每个线阵列喇叭的覆盖限制都取决于频率。单个喇叭在低频上是没有指向性的；频率指向性取决于辐射元件的尺寸。这些喇叭通过可调整的垂直张角组合在一起，箱体的范围就可以直接决定线阵列的效果。
例如，一个典型的（经过适当设计的）喇叭在6kHz可以确保20度的垂直覆盖，而在12kHz就只能覆盖到一半了。这只随着频率的变化而改变，也称为垂直覆盖的“单调收缩”。所以如果我们知道线阵列的长度，就可以根据断点公式中的频率很容易的计算出垂直面上的-6dB覆盖角。相对的，知道了-6dB覆盖角以及对应的频率，我们就能够算出其他频率下的覆盖角度。
Φ-6=24000/fl
其中：Φ-6=-6dB对应的覆盖角(单位：度)
F=频率(单位：赫兹)
l=线阵列片段长度(单位：米)
线阵列的类型
线阵列有两种组合方式：直线型和曲线形。直线型表现了“纯粹的”线阵列特性，但是在实际使用中，必须进行弯曲以满足高频的覆盖要求。以下是几种常用的线型结构：
直线排列（图1）：这种排列下，垂直覆盖范围是单调收缩的——线阵列越长，覆盖角越小。因此，直线排列具有非常窄的高频垂直辐射宽度，投射的距离与频率大小以及阵列长度是成正比的。这一排列是“最佳听音位置”以及远声场之间声音最一致的阵列。不过因为远处的高频覆盖太窄并且难以控制，所以很少在实际中被采用。
弓形（恒定半径曲线）排列（图2）：将排列以一个恒定的半径进行弯曲，可以得到一致的指向性，但将削弱声音的相干性。“相干性”应该理解为一种“相干”的状态。相干，根据定义，是指具有相似的指向、大小和相位这三个条件的声波。
许多情况下，使用的弓形曲线都经过了折中处理。例如：一个八只喇叭组成的线阵列，每只喇叭之间张角为1度，那么它总的垂直覆盖角度大约为7度。因此，对于断点频率之上所有频谱的指向性，这种排列会有恒定的指向特性。
同时，微小的张角同样意味着良好的相干性。如果两个喇叭之间的张角增大到5度，垂直覆盖角就增大到35度，这时指向性仍然不变，但相干性就会减弱。原因很简单：弯曲的程度越大，远处听音者所听到的喇叭就越少，在一个特定的听音轴向上，各个喇叭的输出就有延时，于是相干性就减少了。因此，任何过于极端的曲线都是不可取的。最好是通过移动扬声器的位置并采用较平和的曲线来得到想要的覆盖角度。
J形线（图3）：线阵列的使用者们最早发现直线型在靠近舞台处无法提供足够的高频声音，所以他们就让阵列下方的喇叭指向下方。这在阵列中产生了一个“突变”，事实上这样使得阵列不能很好的组合，导致了阵列的分离。指向性也受到了影响。一些使用者尝试通过应用分离的信号处理来适应各种区域以“纠正”这种情况，但是无法修正在两个不同的排列部分之间的转变所造成的中断。
渐开线（图4）：渐开线是J型线的一种改进型。改变喇叭的张角来除去J型线中生硬的中断。渐开线提供了恒定的指向性和一致的覆盖角，而且总的覆盖角相当于各个张角之和。在垂直方向上，从线阵列底部的指向到顶部的指向，渐开线的转变是平稳的。 |
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发表于 2010-1-25 10:19:49
