扬声系统的产品定义和常识

扬声系统的产品定义和常识

一、点声源(point Source)

在空间里以球面波形式辐射声波，并有明确位置而无范围的声源，称为“点声源”。

实际上，物理声源并非数学上的点，任何形状的声源，只要声波波长远远大于声源几何尺寸，该声源也可视为“点声源”。而在声环境影响评价中，声源中心到预测点之间的距离超过声源最大几何尺寸2倍时，可将该声源看似为“点声源”。

点声源的声辐射在径向的传播是直线的，根据能量守恒原理，辐射强度在任何方向的衰减和声源距离的平方成反比。

二、线阵列扬声器系统

1 线阵列扬声器系统的定义

   参照奥尔森的理论，依据线阵列（Line Array）的基本理论，把线阵列扬声器系统看成一个“大型的全频扬声器”，在一定条件下，采取相似的配置方案，由一组按直线或近似直线方式紧密排列的、具有相同振幅和相位的、并具有特定指向性的扬声器系统。

2 线阵列扬声器系统与传统组阵系统的主要区别

     传统组阵的单元音箱是通用型产品，它既可以用于组阵也可以单独使用。而线阵列扬声器系统的单元产品，不能单独使用。这是二者在功能上的区别。如果就扩声声场而言，传统组阵虽然在物理尺度上能够很好地组合在一起，但是系统的声辐射图形（如指向性、频率特性）是很难控制的，因而会造成观众区声声场不均匀，特别是扩声声场会出现明显的声干涉。

这些会给扩声质量带来负面效果，或者说这是传统组阵在扩声应用中最“致命”的缺陷。线阵列扬声器系统保持了传统组阵可提供大声压级和远距离供声的特点，而声辐射图形容易控制。它的水平覆盖取决于单元，垂直覆盖（或角度）是由单元音箱的数量和音箱间吊挂的角度来确定的。

线阵列扬声器系统具有良好的指向转性，供声声场均匀，声场的声干涉也小，因而有利于提高扩声质量。此外，各种品牌的线阵列扬声器系统都能提供各自专门的吊挂机构，系统现场安装吊挂非常方便，这也是传统组阵所欠缺的。

 3 线阵列扬声器系统的特点

 1）单元箱规则排列

  线阵列扬声器系统是由一列单元箱组成，这些单元箱按一定规范排列，这些单元箱按一定规则排列，根据声场需要可以排成直线和“J”字形。单元箱的数目由扩声声场的决定，但是必须满足形成线阵列的基本要求，即线阵列的长度至少应大于辐射声波的波长的一半。每一只单元箱的辐射特性有严格的要求，例如，辐射声功率、频率特性、水平指向性、失真和线性相位等满足线阵列对它的要求。 

2）功率大、投射距离远。 例如，EAW KF761 的单元箱中的低频单元承受功率1200W,灵敏度96db；中频单元功率500W，灵敏度107db；高频单元功率150W，灵敏度112db。    

单元箱组成阵列以后，由于单元箱之间的相互作用，使得扬声器的辐射抗阻得到提升，提高了辐射效率。因此，采用线阵列扬声器系统作为声源在100m以外获得100db以上的声压级轻而易举。 

3）覆盖声场较均匀，干涉区小，重放分辨率高线阵列的垂直指向性很尖锐，一般在10。左右，最窄的可达3。辐射的窄声束，到达相应的观众区域的直达声比较强，辐射的距离又比较远，在很远的区域的

声压级的变化比较小。由于线阵列的旁瓣控制，使得辐射声场的重叠区相对比较小，干涉面小。直达声为主的区域，听感好、声音清晰、分辨率高。 

4）频率特性好。一般线阵列的频率都在50-16kHz,有的甚至更宽。由于声波在空气中传播时，高频容易衰减，因为空气的吸气系数与频率的平方成正比。例如，常温常压下，空气湿度系数与频率的平方成正比。；例如，常温常压下，空气湿度H:50％时，1kHz声波的空气衰减系数为0.0052db/m，即每传播100m

衰减0.52db（这里指空气吸收）;而16kHz声波空气衰减系数为0.3327Db/m，即每传播100m衰减33.27dB。

因此远距离试听往往听不到高频。但是线阵列不同与常规的音箱，高频经过精心设计和补偿，保证远距离覆盖去仍有较好的高频特性。 

5）不需要的反射声小。在扩声系统调试过程中，很麻烦的是反射声的干扰，它可能引起反馈的啸叫，有可能与直达声发生干扰，使声音听不清楚。线阵列的指向性控制能力比一般音箱要强，使得辐射的旁瓣后辐射的声能量小，对声场的干涉也就小。

6）辐射特性可预测。线阵列的辐射特性理论上可进行计算，影响辐射特性的参量很清楚，可以通过

控制这些参数来达到所需要的辐射声。例如，确定听众区的目标函数和现场的一些参数，通过线阵列的设计和调试软件，可以知道采用多少只单元箱、安装方式、偏转角度等一些参数，进一步计算就可以预估出覆盖区域的声场等一些特性。

7）便于安装和吊挂。线阵列扬声器系统一般都有专用的吊挂装置，每一只单元箱上都设计有专用的吊钩，可以根据需要控制单元箱的偏转角度，因此，现场装配、吊挂非常方便。 

4 线列阵扬声器系统吊挂形式

  线阵列扬声器系统在悬挂时，根据阵列的结构和实际放声的需求，有多种的形式。常见的形式有直式、弧线式、j式，渐进式。 

1）直线式

  直线式是一种最简单的排列方式。这种方式辐射声波的波长与阵列长度成正比；有的窄高频辐射角、但高频覆盖角度窄，控制困难。因为，直线式排列将辐射声音集束，相当于场强随距离的衰减放慢。 

2）弧线式

  弧线式阵列的各个箱体排列成半径设定的圆弧，同直线式阵列相比，它辐射覆盖的面积要更宽一些，它辐射特性与半径R与张角e有关，相对辐射较为均匀（与直线式线阵列相比）。

 3)J式

  J式线阵列是一种直线与弧线的组合，他的形成来自演出的现场。为了照顾看台下方的观众，将线阵列下方适当转弯，它具备有弧线式辐射均匀的优点，同时又有直线式辐射随距离衰减减小的优点，但同事也带来缺点，转折处的不连续，会带来相应的问题。 

4）渐进式

  渐进式线阵列是J式线阵列的改进与发展，渐进式线阵列由上向下弯曲，没有严格意义上的直线部分，但又与弧形阵列不同，他不是一个固定的曲率半径，或者说它是由无穷多不同曲率半径组成曲线。其结果是性较为均匀。 

5 线阵列扬声器系统在使用中应注意的问题

1）线阵列扬声器系统产生的声场对于近场与远场声辐射的声衰减是不一样的，当离开声源的距离以倍增时，进场的声压（柱面波）衰减为3DB；而远场声波呈球面波反射，此时每增加一倍距离声压衰减为6DB。这是因为，仍和一个有限大小的声源在自由空间辐射，其波形都是要随距离的增加而发散的。所以，柱面波传播一段距离后就要发散，逐步变成球面波。 

2）由于大气中的声吸收回事信号传播过程高频衰减的更快，因而高频不可能”永恒”维持在每增加一倍距离声压衰减3db的数值上，有可能衰减6DB或者更多，为了补偿在较远距离高频因为空气吸收所带来的过快衰减，对线阵列扬声器系统进行均衡是必要的。 

3）线阵列扬声器系统的特点是在理想条件下的汇总，对于某一个具体的产品和具体的厂家是否能做到？做的如何？差距很大。因此，笔者认为最好是到现场听音，测量其实际效果如何？可以在现场选择几点试听，取得第一首资料，一般情况下，高频部分比较难做到，声场起伏大，稳定性差。 

4）线阵列扬声器系统在室外使用时，因为他的功率大，辐射距离远，安装设计时必须考虑扩声场所附近高大建筑物的影响。这些建筑一般与观众席的距离不大，因此很容易产生回声，影响听众的听音效果，安装时因尽量减小和避开向这些建筑物的声辐射，以减小他的影响。 

5）一般线阵列扬声器系统比较重，多只单元串挂起来后，虽然有挂钩和支架支撑，在室外容易受到外界气候条件的影响，刮大风时容易晃动，下雨时容易漏电等安全问题必须引起充分的认识。 

6 线阵列扬声器系统在应用方面的误导

1）误把“理想线阵列”与“实际线阵列扬声器系统”相等同。需要指出的是，线阵列在理论上推演出的结果与线阵列扬声器系统的特性之间，在实际应用中会有交大的差距。 

2）仅以使用了线阵列扬声器系统就称之为“代表了系统的先进性”的提法值得商榷。应该看到，线阵列扬声器系统仍是扬声器产品大家族中的一员，换句话说，他不可能完全取代常规扬声器系统，更不能笼统的说“线阵列扬声器系统是扬声器中最先进的产品”。

3）有些扬声器生产制造厂商在介绍自身产品的特点时，说“线阵列扬声器系统重放声音会比常规系统好”。笔者亲临国家大剧院歌剧院、人民大会堂、天桥剧场，他们的线阵列扬声器系统重放音质并不理想。

 4）线阵列扬声器系统同样存在有扩声声场的声干涉。特别是在一些大型场地，需要多组阵列同事工作的情况下，阵列间如果处理不好，扩声声场的声干涉会很严重。笼统的说，“线阵列扬声器系统会明显的减少扩声声场的声干涉”不够严谨。 

7 小结

  线阵列扬声器系统是扩声系统中的一个新的终端，是高新技术与传统的电声换能器相结合的新产品。

从升学角度看，要达到理想的辐射声场和听音效果，还有很多问题需要去研究和解决。