线阵音响主要用于演出时应用,应该算作演出音响家庭的一员。但是很多非音响界的人并不知道什么是线阵音响,下面由锦声音响工程师给大家介绍下线阵音响的一些特点,部分来自百度百科。
简介
扬声器系统的技术和制造,多年来波澜不兴,一直在平稳发展。最近情况有了变化,在世界许多大型运动会、大型演出现场出现了线性阵列扬声器系统。2001 年11月在广州奥林匹克体育
中心的开幕式上就采用了Apogee的线性阵列扬声器系统。这个有80000座位的体育场,据说采用了4组共30只ALA9音箱。覆盖整个运动场,效果满意。
近年来,世界各主要专业扬声器、音箱公司,纷纷推出各自的线性阵列扬声器系统。其中有:Meyersound M3D、Deliya-Sound-la210 、LXJ、EV X-Line 、Martin Audio W 8L、CODA LA
系列。这些系统名称不同,但原理和特性却大同小异。同时又各自标新立异,或在结构、或在箱体工艺、单元选择等方面八仙过海,各显神通。既避免 专利、模仿、抄袭的困扰,又独树一帜
,宣扬本公司的卖点。这就自然引起国内同行的兴趣和关注。不断人提出问题,但目前国内刊物中资料很少,有必要讨论。
什么是线性阵列(Line Array)
线性阵列是一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元,并具有相同的振幅与相位。
图a是线性阵列扬声器系统的示意图。虽说是按直线排列,但覆盖面排列的角度有所不同。线性阵列的概念并不是今天才有的,最初是由美国著名声学专家H.F奥尔森提出的。1957年奥尔
森先生出版了经典声学专著『声学工程』(AcousticalEngineering)中,论述了线性阵列特别适合远距离声辐射。这是因为线性阵列能够提供非常良好的垂直覆盖面的指向性,以取得良好的
声效果。
到了70年代出现了最早的线性阵列扬声器系统,不过当时尚不完善。是以“声墙”形式出现的。数十只甚至上百只音箱水平堆积、垂直叠放形成声墙,上万瓦的功率一开起来确实地动山
摇、气势不凡。但人们很快发现了它的不足,不仅需要太多音箱,而且音箱之间的相互干涉,使得音质变坏,指向性、覆盖面都受到影响。1983年在欧洲AES会上,Philips公司介绍了一种
Bessel函数阵的概念采用一种简单的加权因子来解决这一问题。但是要制造Bessel阵必须从Philips公司得到许可证,也要付出相应代价。有趣的是采用线性阵列扬声器系的各公司对 Bessel
阵不置一词、讳莫如深。目前用的线性阵列扬声器系统已经充分改进,与初期不可同日而语。在结构上也相当实用。例如几十只箱,在一小时之内,即可完成组装、吊挂、接线,马上投人使用。
线性阵列的原理
线性阵列不仅用在专业音箱中,也用于Hi-Fi音箱中。最近Dynaudio推出的信心(confidence)系列音箱采用了一种DDC(Dynaudio Directivity Control丹拿指向性控制)其实是6只扬声器
组成一个小型的线性阵列。
回顾线性阵列的产生背景,在一个大型运动场,希望四周看台的观众都能听到均匀、清晰的声音。一个常用的办法是分散扩声,在运动场四周多装多组扬声器系统,这就需要多组分散扬
声器系统。另外,当在主舞台演唱时,所听到的声音方向出于商业目的或其它,一些介绍资料有言过实际方向不一致,影响聆听效果。在对远距离辐射时,采用大功率音箱,如600W,不但价
格昂贵,还有一个大功率失真问题。线性阵列可以解决这一问题。
奥尔森当时所称的直线声源,是由大量分布在直线上间隔相同,但非常小的等强同相点声源组成。如果点声源的数量趋近于无穷大,点声源间距趋近于零,并有关系nd=l式中,n为声源的
数量;d为声源间距离;f为直线声源长度。
直线声源的指向性图如图2所示。它是长波长的函数,这是用极坐标表示的在一定距离角变化的声压曲线。相应于零度角的方向垂直线,在三维空间的指向特性是以直线为轴旋转面。从这一组曲线可以看出,
线性声源的扬声器的数目愈多,指向图愈尖锐。
近年来,制造的线性阵列扬声器系统是由若干音箱在垂直面重叠组合,形成一个水平方向角度一定 (一般为90。)垂直方向较窄的波束。一个室外运动场(距离可在100m以上),有这样4条
线性阵列系统就足以满足声场覆盖的要求,这就是线性阵列系统的优势所在。线性阵列系统常常有一点稍稍的弯曲,如图1(a),(b)所示。目的是为得到更大的覆盖角。主体部分对远场,弯曲
部分对近场。使垂直指向性不对称,可在高频不足的部分聚集一些声能。
线性阵列的优点与不足
线性阵列扩声系统的优点是明显的。
(1)由于线性阵列的特点,在主轴垂直平面指向性呈窄波束,能量叠加可以远距离辐射。而线性列的弯曲部分下端覆盖近区,形成自近而远的覆盖。
(2)线性阵列扩声音箱的改进更符合技术、工艺、安装的要求。
中间高频部分比较特殊,2只(JBL)或3只(V)高频扬声器出口连在一起fJ2j,JBL公司称之为声波形成器,E-V公司称之为平面波产生器。根据用MAPP软件分析,线性阵列的指向性随着频率
升高指向性愈尖锐。到达一定频率,如2kHz时,指向性呈放射状,即指向性图出现波瓣。这时高频扬声器组成的声波形成器就起作用,使高频指向性叠加加强。
(3)线性阵列无法忽视相互的干涉,线性阵列本身并没有改善音质。
线性阵列的相互干涉
处于商业目的的或其它考虑,一些介绍资料有言过其实之处。线性阵列各音箱到达同一聆听点有时间差 。线性阵列到某一观察点有距离差,
距离差、时间差会引起干涉,在频率响应曲线上出现峰谷值。这在理论上早就有明确结论。JBL公司的Mark R。Gander先生的实际测试更说明了这一点。他分别用2只音箱、4只音箱、9只
音箱各种不同摆法、不同相对位置,分别测量它的轴向频率响应及偏轴 l2.5。,25。,37.5。,50。等不同角度的频率响应,可以很清楚地看到许多峰谷出现,在高频还伴随着输出下降。