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发表于 2005-2-6 01:11:00
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什么是真正的线阵列扬声器？8 v* K* d- V/ p' t0 R1 Q, x7 e: H
早期采用线性阵列概念的音箱，例如1967年的Shure Vocal Master系统，采用了VA300-S扬声器柱，据其用户手册描述，是一种“具有高指向性，宽水平覆盖范围和具备线性辐射特性”的扬声器。而在那个年代，这种技术基本局限于公共广播系统的应用，在最初并没有应用于大型扩声场合。随着各方面条件的日趋成熟，线性阵列技术才在过去几十年的大型户外演出中逐步流行起来，而如何实现听音区域内的均匀覆盖是一个相当大的挑战。 简单的来讲，线阵列是具有相同频率及相位响应且彼此于垂直方向紧凑安装的一系列扬声器。+ y. ]) a) I1 ~- r4 C" v _
/ F4 } o5 c4 S7 l0 O1 Z1 L7 |7 {线阵列的关键在于，扬声器在被配置为稍微有所不同的垂直角度时，它们能够比单个PA扬声器更加一致地覆盖更大的场地。 最终结果是无论他们是在后排，中间或场地的前面，观众都会听到类似的声音， 这样场地中的绝大多数人都可以获得更好的体验。 如果你在较大的空间工作，需要相当高的SPL（声压级）和清晰度，那么这是一个你应该考虑的选择。
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% }3 y& C/ i# b- G7 x线性阵列音箱是如何工作的？2 S* C2 I) t+ f$ W# D% l) }
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线阵列如何工作可以是一个相当深入的讨论。 在这里，我们将不会过于详尽的解释整个理论的细节。下面，笔者将用简单的语言和数学计算，让大家首先了解典型的扬声器发出的声音是如何随着距离的增大而分散传播的。. L4 E, ?0 e1 m z
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; j! K+ x. `9 D) `反平方定律0 W' m' T4 k& M2 `7 F% y. c, V
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声学中反平方定律的内容即：在自由场内，每当听音者离特定强度的声源的距离加倍（意味着没有最终边界）时，听音位置的SPL会下降6dB。 这是我们通常情况下使用的扬声器的表现，虽然实际和理论会有很多细微差别。
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点
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! w [, j+ w4 s9 e反平方定律的前提是假设扬声器能够全向辐射。 而对于实体扬声器来说，这种情况很少见，除非扬声器发出很低的频率（这也是我们为什么一直强调低音或者超低音没有指向性的原因）。 然而，随着声音传播距离的增加，即使典型的定向扬声器（例如具有90°水平覆盖角和90°垂直覆盖角的号筒扬声器）也会遵从于反平方定律而像理论上的点声源一样进行声音的扩散（即全向辐射）。
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线声源+ j* O+ c$ B5 P. j
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线性阵列音箱的声压覆盖则靠近所谓的线声源理论，每当听音距离加倍时，电平不会下降6dB。 从理论上来讲，它只会下降3dB，但在实际应用中，结果并没有这样理想。关于为什么会有这些差别，本文不作详细论述。但即便如此，相对于点声源扬声器而言，线性阵列音箱在垂直覆盖角度上有着得天独厚的优势。具有线性声源辐射特点的扬声器可以达到如下效果：您可以在大厅或户外空间的后方区域感受到相对比较大的声压级，而为了做到这一点，你不需要像操作普通点声源音箱一样，特意加大其功率以致于让前方离PA系统比较近的人听到过于大的声音。它的优势在于声音垂直扩散角度复杂多变的可控性。
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如何实现线性声源辐射2 v( Q, I4 h- ~: z
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相位抵消
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4 z! \: n3 l9 a! ]) O9 b相位抵消通常是在音响系统中需要工程师们尝试去避免的事情之一，但它对线阵扬声器在一起工作时能够提供具有较窄的垂直覆盖角度起着中心作用。 即使使用了高级别的扬声器箱体设计来塑造垂直方向的覆盖，在线阵列中的扬声器之间仍然有很多实际上的重叠。换句话说，线阵列扬声器的垂直覆盖角度并非是单只喇叭就可以形成的，它是多只扬声器在出口处形成有效干涉的结果。 然而，现实状况中，每个线阵列扬声器与观众之间的距离会稍有不同，这样就会引起小程度的相位抵消。当然，你也可以通过引入电子延时的手段，对线阵列音箱的垂直覆盖角度进行人工干预，并进行细微调整（EAW Anya和Anna系统则应用了此项技术）。' \: N3 P# B7 |7 r
2 X* ^3 u# m/ }0 s0 G! V7 r线阵列系统使用的注意事项$ f+ w {& {6 |: j) x9 W! s
, ^& C" T) g4 j X% `/ `# P虽然应用相位抵消可以形成扬声器在线阵列中的垂直覆盖角度收窄的效果，但是它们的水平覆盖角度是不受影响的。 因此，现实中的线阵列中的单个扬声器可以有90°水平覆盖角，而仅以20°（例如）或者更小的角度进行垂直覆盖。 此外，即使相位抵消可以实现线源分布并且显着地改善长距离覆盖，但是随着距离增加，线阵列也会开始呈现点源特性，并屈服于反平方定律距离每增大一倍衰减6dB的规律 。3 [3 W' \( S+ q5 s3 g4 N
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5 b7 T j+ c: S/ |" X5 [) F线阵列具有近似线源函数的能力，但也有一些局限性和需要注意的事项。 首先，阵列总体从上到下的长度确定了具有线声源覆盖特性的最低频率。 这是因为随着波长变长，在收听位置处，声音从不同扬声器单元到达听音者位置的相对应时间之间的差距必须更大才能得以以实现线性声源的效果。 这样便需要一个更大的阵列长度。 在频谱的另一端，波长变得如此短以至于驱动器太大而不能足够靠近地放置在一起，因此相对相位差变得太大以致不能实现线源功能。 在这些情况下，各大厂家都会使用波导结构用于实现从点声源向线声源功能的转换。虽说所有的波导结构都是为了实现同样的目的，但是每个厂家几乎都使用了不同的结构，并且都有自己的专利用于保护自己的知识产权。这也是一个厂家在研发线性阵列音箱的过程中，难度最大的一个环节。 |
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发表于 2005-2-6 01:13:00
