线性声源陈列扬声器系统与应用

　　1 线性声源阵列扬声器系统的需要

　　随着电子计算机的出现，大家又开始对扬声器、音箱、分频器等相关制造的电子计算机辅助设计发生了浓厚的兴趣，先后开发了各种辅助设计软件。总之，各种因素影响着扬声器的发展方向，对于线性声源阵列扬声器的研发基本上很少关注。哲学匕“内容决定形式”的原理，也可以体现在扬声器研发上。使得线性声源阵列扬声器系统能够诞生并形成独领风骚的局面，市场的需求是其最重要的开发动力。 首先，经济发展影响了文化艺术，激烈的社会竞争压抑了人们的性格，大家希望有地方发泄，因此文化和表演艺术也在飞快地变化。流行音乐歌舞、民俗 节目正逐步取代传统演出作品形成主流节目;演出人员和观众的间隔状态正在消失。

　　其次，演出形式已经从欣赏式逐步变化成为互动式，演员希望更近距离接触观众，观众也希望融入演员队伍一起表演。再次，观演成分及人数不断变化。每场演出观演人数越来越多，从上千人发展到上百万人。于是演出场地也随之扩大，以至于体育场馆、大型露天广场，甚至宽大的街道、海滩等也都成为表演场所。原有的扬声器系统已远远不能满足当前的演出表演和欣赏的需要了，必须开发新型的扬声器系统，才能适应现在的大型演出需要。研究了原有的适合远距离扩声号筒扬声器后发现：其一，号筒的体积结构、外形尺寸、制造材料、制造工艺等方面受到局限；其二，频率响应，音质、音色等参数也受到局限；其三，安装组合、吊挂支撑等应用条件同样受到局限。

　　在这种情况下，大家便另辟蹊径，开始寻找新型扬声器的研发基理和办法。有的精明扬声器制造厂商发现，上世纪20~30年代提出的扬声器阵列，利用声干涉原理控制指向性有发挥的空间。1992年奥地利维也纳AES年会上，马歇尔。沃尔本(MarcelUrban)和科瑞斯丁，黑尔(Christian Hail)发表了关于线阵(声源)阵列的研究成果。法国L-Acoustics公司在此基础上，利用小型恒定指向性号筒，结合中高频扬声器单元组成独特的结构，研制出了世界上第一种线性声源阵列扬声器阵列产品V-DOSC。这种基于线性声源理论基础的扩声音箱，没有原大型号筒的体积大，音色音质受影响，不易运输、吊挂等弊病，有利用声干涉控制保证了扩声的辐射指向性，逐渐被市场和使用者认可。其他扬声器制造厂商也逐步跟进，先后研发出各种结构形式的线性声源阵列扬声器，如法国L_acoustics公司的V-DOSC/dv-DOSC，KUDO；德国d&B公司的Q7；美国EAW公司的KF760；美国EV公司的X-Line；美国meyer sound公司的M3D，M2D；美国JBL公司的Ver Tel；美国McCauley SoundMLA5；加拿大Adamson公司的Y-XIC；英国MartinAudio w 8L等，形成了无论是在德国法兰克福国际大型活动及通信技术、音像制作及娱乐展览会(Prolight+Sound)，还是中国国际专业音响、灯光、乐器及技术展览会，都呈现主流扬声器(箱)(组)躺倒的局面。

　　2 线性声源阵列扬声器系统的译名和定义

　　线性声源阵列扬声器进入中国时，通常人们都是按照它的英文名称“Line Array”直译为“线性阵列扬声器，通常简称为“线性阵列”、“线阵列”，或者使用最为简洁的称谓“线列”。但笔者以为，这种按字面直译的方法比较轻率。从中文字面上理解，线阵列或线性阵列，乃至线列扬声器，通常是指纵向垂直或横向水平排列，组成线状的扬声器(箱)(组)，这样容易带来误解。这种翻译忽视了线性声源阵列扬声器原本要突出的特定结构，在特性频带内、特定组合条件下，扩声投射类似(或者接近)柱面波的声源辐射特性。其实传统的声柱(音柱)都可称之为“线性阵列”。所以，笔者以为将英文原词Line Array改成LineSource Array“线性声源阵列[扬声器(箱)(组)]”，更为准确一些。

　　当然，有人会提出质疑，目前线性声源阵列扬声器的辐射波形不一定都是符合线性声源特性的柱面波。除去假冒伪劣的所谓线阵列扬声器不谈，按照最先提出线性声源理论的线性声源阵列扬声器的研发和制造者的原意，各种专利技术制造的线性声源阵列扬声器至少保证，该类扬声器(箱)(组)在一定声投射区域内、在一定的可闻通频带内，扩声声源辐射波形符合或比较接近柱面波的声学特性。

　　笔者不能够苟同有些人提出的“准线性阵列扬声器”的概念。其一，准线性如何界定?线性与准线性之间的关系如何?虽然真正在各方面完全符合柱面波辐射特性的扬声器(箱)(组)几乎没有。其二，有了“准线性”，就会对应出现“真线性”、“纯线性”等，这很容易造成理解上的混乱和无谓的争议，影响线性声源阵列扬声器(箱)(组)产品的发展、推广与应用。

　　3 线性声源阵列扬声器系统声辐射的基本特性

　　3.1关于柱面波特性的声辐射与频域的关系

　　线性声源阵列扬声器基于模拟柱面波辐射波形特性，与传统音箱声能辐射基于点声源类似球面波形特性性是有很大区别的。

　　按照声学扩散辐射原理，点声源的声辐扩散遵循图1所示类似球形波，辐射衰减特性的理论值是传输距离每增加一倍，信号衰减6 dB。

图1 点声源辐射扩散示意图

　　线声源的声辐射扩散遵循图2所类似柱形波。因声波上下近似于平面，其辐射衰减特性的理论值是传输距离每增加一倍，信号衰减3 dB。如果以三维方式表示，其理想值应该如图3所示，声学辐射的波阵面应该是柱面波形。

图2 线声源辐射扩散示意图

　　当然，以上的声波辐射的模拟图形，无论是点声源还是线声源，都是声源理想化的辐射特性，现实中很难完全实现。由于声波在空气中的自然辐射扩散规律，任何结构都不可能保证扬声器辐射从20 Hz—20 kHz整个可闻频带内都具有图3那样的理想特性，原因是由于高频波长较短而低频波长较长，扬声器的选型与布局、音箱结构都很难照顾频率两端，很难完全满足柱形波的特性。而且至今也没有看到任何一个线性声源阵列扬声器制造厂商给出类似图3的实测声学效果图和相关数据。

图3 线性声源性陈列扬声器声学投射基本辐射特性示意图