線陣列音箱

線陣列音箱

線陣列音箱是一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元，並具有相同的振幅與相位。

基本介紹

  • 中文名：線陣列音箱
  • 實質：音箱
  • 內容：排列成直線、間隔緊密的輻射單元
  • 特點：具有相同的振幅與相位
創始者,使用歷史,技術方法,辦法分類,解決辦法,

創始者

雖說是按直線排列，但覆蓋面排列的角度有所不同。線陣列音箱的概念並不是今天才有的，最初是由美國著名聲學專家H．F奧爾森提出的。1957年奧爾森先生出版了經典聲學專著『聲學工程』（AcousticalEngineering）中，論述了線陣列音箱特別適合遠距離聲輻射。這是因為線陣列音箱能夠提供非常良好的垂直覆蓋面的指向性，以取得良好的聲效果。
線陣列音箱線陣列音箱

使用歷史

到了70年代出現了最早的線陣列音箱，不過當時尚不完善。是以“聲牆”形式出現的。數十隻甚至上百隻音箱水平堆積、垂直疊放形成聲牆，上萬瓦的功率一開起來確實地動山搖、氣勢不凡。但人們很快發現了它的不足，不僅需要太多音箱，而且音箱之間的相互干涉，使得音質變壞，指向性、覆蓋面都受到影響。1983年在歐洲AES會上，Philips公司介紹了一種Bessel函式陣的概念採用一種簡單的加權因子來解決這一問題。但是要製造Bessel陣必須從Philips公司得到許可證，也要付出相應代價。有趣的是採用線陣列音箱的各公司對Bessel陣不置一詞、諱莫如深。目前用的線陣列音箱系統已經充分改進，與初期不可同日而語。在結構上也相當實用。例如幾十隻箱，在一小時之內，即可完成組裝、吊掛、接線，馬上投入使用。
線陣列音箱吊裝線陣列音箱吊裝

技術方法

首先，什麼是高質量音響系統的目標？提供明確規定的、從坐位到坐位儘可能一致的全頻覆蓋。但是，傳統的揚聲器群方法，由於音箱之間的相互作用而產生的干擾，在達到這個目標方面，存在著固有的限制。
提供具有較好的音質（較少的梳狀濾波）、較好的覆蓋、更有效地利用放大器功率的系統。

辦法分類

1)以足夠的聲壓級覆蓋大量的聽眾，要求多隻揚聲器（一隻揚聲器，在理論上是理想的解決辦法，但是不能提供必要的聲壓級或者覆蓋）。
4線陣列音箱4線陣列音箱
2)傳統上，這意味著多個梯形音箱，排列得儘可能緊湊，一個音箱覆蓋一個特定的區域。這是一個把破壞性覆蓋圖形重疊降低到最低限度的企圖（這就引起時間到達/相位的不規則和形成梳狀濾波、不均勻的頻率回響、不良的清晰度等等）。結果是傳統的扇形多梯形揚聲器陣列。
3)即使採用嚴格的圖形控制，相鄰裝置之間的圖形重疊依然發生，由於不同的路徑長度和信號到達時間，造成與頻率和位置有關的干擾（梳狀濾波）形成的抵消，從坐位到坐位，在頻率回響和聲壓級中引起廣泛的變化。
4)扇形陣列的另外一個固有的限制是，為了降低圖形重疊，應當只有一組揚聲器單元指向給定的聽眾區域。總的聲壓級因此受到該組單元的能力的限制。試圖通過把多個聲源指向同一個聽眾區域來提高給定區域的聲壓級（實質上使陣列變得平坦），則由於重疊的圖形（梳狀濾波）而增加相位抵消。
線陣列音箱套用案例圖線陣列音箱套用案例圖
5)傳統的系統投射的是球面波陣面，在水平和垂直兩個平面內均勻擴張。聲壓級（SPL）服從反平方規律，它表明，當距離增加一倍時，聲壓級下降6dB。實際的效果是，對於常規系統，為了把足夠的聲壓級送到覆蓋圖形的後面，覆蓋圖形的前面有可能過響。
6)在試圖提供足夠的聲壓級的過程中，隨著揚聲器單元的數目的增加，各種到達時間和相位抵消形成混亂的聲場。因此，為了克服房間內在總聲壓級上的相位抵消效應，要求額外的功率。

解決辦法

1)對這些問題的解決辦法是創造一個虛擬單聲源。這個在理論上理想的解決辦法（依據定義），消除圖形重疊、來自鄰近聲源的相位抵消等等。但是，在整個音頻頻帶內的實現變得複雜起來。
2)傳統的線陣列概念是由Olson，Beranek以及其他人發展的。1988年，ChristianHeil博士和MarcelUrban教授從事研究，結果產生了要求的條件的定義。在這些條件下，可以在可聽的頻率範圍內，有效地把單獨的聲源耦合起來，創造虛擬單聲源。有關的參數包括波長、每個聲源的表面積、相對聲源間距。
3)這項研究的一個整體組成部分是Heil博士和Urban教授把菲涅耳分析套用到理解音頻干涉現象。利用1800年代早期的原理（分析光學干涉），確定了L-ACOUSTICS波陣面糾正技術的準則。
4)Heil博士和Urban教授1992年3月在AES發表的論文（預印本No.3269）引用了這些準則，
它們可以總結如下：
如果滿足下列條件中的一個或者兩個，那么在一個平面或者連續彎曲的表面上，排列成陣列、並且聲源之間具有規則間距的聲源集合，等效於其尺寸與整個集合相同的單個聲源：
a.聲源之間的間距（步長，定義為相鄰聲源的聲學中心之間的距離），在工作頻帶的所有頻率，小于波長的一半。
b.單獨的聲源產生的波陣面是平面的（平坦的和矩形的，在聲源的輸出有不變的相位），並且聲源的組合面積（有效輻射係數）至少填充目標輻射表面區域的80%。
5)線源陣列的性能和單獨揚聲器箱的設計，受到WST準則的物理學的嚴格支配。
6)揚聲器的外形尺寸支配著中低頻揚聲器能夠滿足第一個準則，但是高頻壓縮驅動器則不能支配（外形尺寸太大了）。
7）為了正確耦合，高頻部分必須符合第二個準則。這就直接導致了取得專利權的DOSC波導，它是第一個能夠產生矩形、不變相位平面輸出的高頻裝置。這種取得專利權的DOSC波導是L-ACOUSTICSV-DOSC、dV-DOSC、ARCS系統的心臟。
8）L-ACOUSTICS對這些概念的套用，在整個的頻率範圍，形成虛擬單個單元線聲源系統，必要的時候，可以對它進行發展和巧妙的處理，以產生需要的覆蓋圖形。
9）正確地套用波陣面糾正技術，線聲源系統產生的圓柱形波陣面，當距離增加一倍時，可以下降3dB（相反，傳統點聲源系統的球面形波陣面，當距離增加一倍時，下降6dB），從前到後，形成更均勻的覆蓋。

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