列陣揚聲器系統設計指南

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所属分类:音频杂谈

恰當設計并安裝的線陣列揚聲器可以提供平直的頻率響應、高質量的還音效果以及很強的、可控的覆蓋特性。本質上,線陣列就是從不同的驅動器發出的相同輸出信号,在整個覆蓋區域内滿足“同相”的要求。這聽起來可能很簡單,但要實現這樣的技術參數絕不是一件簡單的事。了解線陣列的基本原理是重要的,因爲這可以幫助你更好的運用這種設備。線陣列的确可以表現出完美的聲音,但這隻有在徹底的了解和正确的配置以後才行。

首先要了解它的基本概念。大家知道聲音是在空氣中傳播的周期性變化的波。換句話說,聲音在空氣中傳播,而空氣本身并不産生移動。因此,在讨論聲輸出時,所有表述聲音是“空氣移動”的觀點都是錯誤的。這是很重要的一個特點。

另一個要了解的基本概念是“斷點頻率”。在此頻率之上,可以通過控制輻射體的度數(在本文中,就是線陣列的度數)來控制它的指向性。

斷點頻率與揚聲器長度和輻射角度成反比。斷點頻率的公式(如下)是适用于所有揚聲器的一個基本概念。對于線性陣列,音頻專業人員可以借此估算線陣列的尺寸以及指向性可控的起始頻率。

 列陣揚聲器系統設計指南

BF = 24,000/Φ*Is
其中:Φ表示-6dB所對應的揚聲器覆蓋角度
Is表示線陣列的長度,單位:米

喇叭和線陣列
爲了更好的了解斷點公式,想象一下把線陣列中取出一段作爲單個揚聲器模型。每個線陣列喇叭的覆蓋限制都取決于頻率。單個喇叭在低頻上是沒有指向性的;頻率指向性取決于輻射元件的尺寸。這些喇叭通過可調整的垂直張角組合在一起,箱體的範圍就可以直接決定線陣列的效果。

例如,一個典型的(經過适當設計的)喇叭在6kHz可以确保20度的垂直覆蓋,而在12kHz就隻能覆蓋到一半了。這隻随着頻率的變化而改變,也稱爲垂直覆蓋的“單調收縮”。所以如果我們知道線陣列的長度,就可以根據斷點公式中的頻率很容易的計算出垂直面上的-6dB覆蓋角。相對的,知道了-6dB覆蓋角以及對應的頻率,我們就能夠算出其他頻率下的覆蓋角度。

Φ-6=24000/fl
其中:Φ-6=-6dB對應的覆蓋角(單位:度)
F=頻率(單位:赫茲)
l=線陣列片段長度(單位:米)

線陣列的類型
線陣列有兩種組合方式:直線型和曲線形。直線型表現了“純粹的”線陣列特性,但是在實際使用中,必須進行彎曲以滿足高頻的覆蓋要求。以下是幾種常用的線型結構:

直線排列(圖1):這種排列下,垂直覆蓋範圍是單調收縮的——線陣列越長,覆蓋角越小。因此,直線排列具有非常窄的高頻垂直輻射寬度,投射的距離與頻率大小以及陣列長度是成正比的。這一排列是“最佳聽音位置”以及遠聲場之間聲音最一緻的陣列。不過因爲遠處的高頻覆蓋太窄并且難以控制,所以很少在實際中被采用。

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 圖 1

 圖 2

弓形(恒定半徑曲線)排列(圖2):将排列以一個恒定的半徑進行彎曲,可以得到一緻的指向性,但将削弱聲音的相幹性。“相幹性”應該理解爲一種“相幹”的狀态。相幹,根據定義,是指具有相似的指向、大小和相位這三個條件的聲波。

許多情況下,使用的弓形曲線都經過了折中處理。例如:一個八隻喇叭組成的線陣列,每隻喇叭之間張角爲1度,那麽它總的垂直覆蓋角度大約爲7度。因此,對于斷點頻率之上所有頻譜的指向性,這種排列會有恒定的指向特性。

同時,微小的張角同樣意味着良好的相幹性。如果兩個喇叭之間的張角增大到5度,垂直覆蓋角就增大到35度,這時指向性仍然不變,但相幹性就會減弱。原因很簡單:彎曲的程度越大,遠處聽音者所聽到的喇叭就越少,在一個特定的聽音軸向上,各個喇叭的輸出就有延時,于是相幹性就減少了。因此,任何過于極端的曲線都是不可<

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