早期采用線性陣列概念的音箱，例如1967年的Shure Vocal Master系統(tǒng)，采用了VA300-S揚(yáng)聲器柱，據(jù)其用戶手冊(cè)描述，是一種“具有高指向性，寬水平覆蓋范圍和具備線性輻射特性”的揚(yáng)聲器。而在那個(gè)年代，這種技術(shù)基本局限于公共廣播系統(tǒng)的應(yīng)用，在最初并沒(méi)有應(yīng)用于大型擴(kuò)聲場(chǎng)合。隨著各方面條件的日趨成熟，線性陣列技術(shù)才在過(guò)去幾十年的大型戶外演出中逐步流行起來(lái)，而如何實(shí)現(xiàn)聽(tīng)音區(qū)域內(nèi)的均勻覆蓋是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。 簡(jiǎn)單的來(lái)講，線陣列是具有相同頻率及相位響應(yīng)且彼此于垂直方向緊湊安裝的一系列揚(yáng)聲器。
線陣列的關(guān)鍵在于，揚(yáng)聲器在被配置為稍微有所不同的垂直角度時(shí)，它們能夠比單個(gè)PA揚(yáng)聲器更加一致地覆蓋更大的場(chǎng)地。 最終結(jié)果是無(wú)論他們是在后排，中間或場(chǎng)地的前面，觀眾都會(huì)聽(tīng)到類似的聲音， 這樣場(chǎng)地中的絕大多數(shù)人都可以獲得更好的體驗(yàn)。 如果你在較大的空間工作，需要相當(dāng)高的SPL（聲壓級(jí)）和清晰度，那么這是一個(gè)你應(yīng)該考慮的選擇。
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(guò)于詳盡的解釋整個(gè)理論的細(xì)節(jié)。下面，筆者將用簡(jiǎn)單的語(yǔ)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。
反平方定律
聲學(xué)中反平方定律的內(nèi)容即：在自由場(chǎng)內(nèi)，每當(dāng)聽(tīng)音者離特定強(qiáng)度的聲源的距離加倍（意味著沒(méi)有最終邊界）時(shí)，聽(tīng)音位置的SPL會(huì)下降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。
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(lái)說(shuō)，這種情況很少見(jiàn)，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(méi)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)遵從于反平方定律而像理論上的點(diǎn)聲源一樣進(jìn)行聲音的擴(kuò)散（即全向輻射）。
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(tīng)音距離加倍時(shí)，電平不會(huì)下降6dB。 從理論上來(lái)講，它只會(huì)下降3dB，但在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)果并沒(méi)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(tīng)到過(guò)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。
如何實(shí)現(xiàn)線性聲源輻射
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(lái)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(shuō)，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(guò)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)）。
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°（例如）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(zhǎng)距離覆蓋，但是隨著距離增加，線陣列也會(huì)開(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)變長(zhǎng)，在收聽(tīng)位置處，聲音從不同揚(yáng)聲器單元到達(dá)聽(tīng)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(zhǎng)度。 在頻譜的另一端，波長(zhǎng)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(shuō)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)缀醵际褂昧瞬煌慕Y(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(guò)程中，難度最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。
額外的獲益
線陣列在聲學(xué)上具有挑戰(zhàn)性的空間中非常有用，因?yàn)槟梢钥刂扑鼈兊拇怪睌U(kuò)散并減少聲音的反射。 想辦法讓聲音的覆蓋區(qū)域離開(kāi)天花板和地板是一個(gè)很好的開(kāi)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。
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(tīng)音空間分成從前到后的多個(gè)部分，前部?jī)H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(lè)廳和戶外場(chǎng)所中經(jīng)常出現(xiàn)。
根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)線陣列安裝參數(shù)
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(guò)調(diào)節(jié)傳送到每個(gè)揚(yáng)聲器箱的功率來(lái)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。
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(wèn)題，但它們有復(fù)雜的限制。 除了需要足夠的長(zhǎng)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(lái)很嚴(yán)重的后果。例如你的聲樂(lè)話筒放置在線陣列下方，你可能會(huì)遇到反饋問(wèn)題。
線陣列設(shè)置
線陣列要能很好的發(fā)揮其作用，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的機(jī)械安裝設(shè)計(jì)，并設(shè)置正確的電子分頻及校正程序。 由于涉及復(fù)雜的相互作用，這一切顯得都很重要：每個(gè)箱體的確切安裝角度，確切的吊掛點(diǎn)和吊掛高度，以及每只箱體單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)程序和延時(shí)、相位、增益甚至高低通濾波器設(shè)置都必須精確以實(shí)現(xiàn)最佳性能。好在現(xiàn)有的大品牌生產(chǎn)廠家大都有針對(duì)自己產(chǎn)品的依據(jù)虛擬空間進(jìn)行聲音覆蓋模擬的軟件。而EASE Focus也讓沒(méi)有獨(dú)立軟件開(kāi)發(fā)能力的公司有了一個(gè)針對(duì)自己產(chǎn)品的低成本的擬算方案。
聲音質(zhì)量
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(chǎng)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。
微型線陣列
雖然線陣列技術(shù)最常見(jiàn)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?chǎng)地提供良好的覆蓋。
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