線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)及其應(yīng)用

    近年來，線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)廣泛用于大型的擴(kuò)聲場(chǎng)所。線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是應(yīng)市場(chǎng)需求而產(chǎn)生的，也是高新技術(shù)的產(chǎn)物，因此備受人們的關(guān)注。本文是根據(jù)“第十四屆中國(guó)國(guó)際專業(yè)音響·燈光·樂器及技術(shù)展覽會(huì)”期間舉辦的“線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)”講座的部分內(nèi)容整理而成，希望能客觀地反映線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的由來、發(fā)展和應(yīng)用。

　　線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是市場(chǎng)的需求

    上世紀(jì)六七十年代在歐美興起了以“披頭士”樂隊(duì)為代表的搖滾樂，到廣場(chǎng)上看搖滾音樂會(huì)的觀眾多達(dá)幾十萬，擴(kuò)聲是個(gè)大問題。比如，1977年9月3日在英國(guó)的New     Jersey舉行的一場(chǎng)搖滾音樂會(huì)就有60萬人參加。擴(kuò)聲系統(tǒng)采用多只音箱疊放在一起組成的“音塔”，安裝調(diào)試非常麻煩。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和調(diào)試，花費(fèi)了很多精力，擴(kuò)聲效果總是不盡人意。這種現(xiàn)象提供了一個(gè)市場(chǎng)信息，大型巡回演出需要功率大、安裝調(diào)試方便的擴(kuò)聲系統(tǒng)。一些大公司看準(zhǔn)市場(chǎng)需求，致力于開發(fā)大功率、遠(yuǎn)投射的擴(kuò)聲系統(tǒng)。從聲學(xué)角度來考慮，有兩種方法可以獲得大功率、遠(yuǎn)投射的效果。一種是號(hào)筒，使聲能量通過號(hào)筒集中在一個(gè)方向輻射出去，控制指向性，提高輻射效率，達(dá)到遠(yuǎn)投射的效果。例如20世紀(jì)50年代，我們對(duì)金門、馬祖的廣播系統(tǒng)就曾經(jīng)采用過大號(hào)筒，一個(gè)號(hào)筒長(zhǎng)達(dá)十幾米，傳播距離達(dá)幾公里。另一種是20世紀(jì)30年代就提出的揚(yáng)聲器陣，利用干涉原理控制指向性。事實(shí)上，當(dāng)時(shí)已經(jīng)流行一種柱型音箱——聲柱。聲柱具有比較窄的垂直指向性，但是功率不夠大，投射不遠(yuǎn)，聲音的動(dòng)態(tài)和頻寬等還存在一些需要克服的問題。一些大公司根據(jù)自己的情況，各有側(cè)重。號(hào)筒的研究成功地開發(fā)了恒指向性號(hào)筒揚(yáng)聲器、多驅(qū)動(dòng)單元的號(hào)筒揚(yáng)聲器等。法國(guó)L-Acoustics公司于1993年首先推出了V-DOSC系統(tǒng)，它是由一列單元音箱組成的陣列，工作原理類同于聲柱。其垂直指向性可控制，由單元箱的數(shù)目決定，水平輻射角120°。每只單元箱的頻響為50Hz～18kHz±3dB，功率1500W，靈敏度134 dB。高頻單元通過波導(dǎo)管向外輻射。這是最早推出的線陣列產(chǎn)品，一開始就引起了人們的關(guān)注。市場(chǎng)的需求，高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)成為各公司顯耀自己實(shí)力的標(biāo)志性產(chǎn)品�，F(xiàn)在線陣列已是號(hào)筒技術(shù)和陣列技術(shù)的結(jié)合，使得輻射性能更完美。

　　線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　單元箱規(guī)則排列

    線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)是由一列單元箱組成，這些單元箱按一定規(guī)則排列，根據(jù)聲場(chǎng)需要可以排成直線和“J”字形。單元箱的數(shù)目由擴(kuò)聲聲場(chǎng)的需求決定，但是必須滿足形成線陣列的基本要求，即線陣列的長(zhǎng)度至少應(yīng)大于輻射聲波的波長(zhǎng)的一半。每一只單元箱的輻射特性有嚴(yán)格的要求。例如，輻射聲功率、頻率特性、水平指向性、失真和線性相位等必須滿足線陣列對(duì)它的要求。

　　功率大、投射距離遠(yuǎn)

　　例如，EAW KF761的單元箱中的低頻單元承受功率1200W，靈敏度96dB；中頻單元功率500W，靈敏度107dB；高頻單元功率150W，靈敏度112dB。單元箱組成陣列以后，由于單元箱之間的相互作用，使得揚(yáng)聲器的輻射阻抗得到了提升，提高了輻射效率。因此，采用線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)作為聲源在100m以外希望獲得100dB以上的聲壓級(jí)是輕而易舉的。

　　覆蓋的聲場(chǎng)比較均勻，干涉區(qū)域小，重放分辨率高

    線陣列的垂直指向性很尖銳，一般在10°左右，最窄的可達(dá)3°。輻射的聲束窄，到達(dá)相應(yīng)的觀眾區(qū)域的直達(dá)聲比較強(qiáng)，輻射的距離又比較遠(yuǎn)，在很大的區(qū)域內(nèi)的聲壓級(jí)的變化比較小。由于線陣列的旁瓣控制使得輻射聲場(chǎng)的重疊區(qū)相對(duì)比較小，干涉面小。直達(dá)聲為主的區(qū)域，聽感好、聲音清晰、分辨率高。（節(jié)選自《演藝設(shè)備與科技》）

 南京大學(xué)聲學(xué)研究所教授 趙其昌