音箱线阵列能否产生柱面波
- 格式:doc
- 大小:788.50 KB
- 文档页数:11
线阵音响发声原理线阵音响的发声原理主要依赖于线阵列扬声器的设计,这是一种由多个扬声器单元以直线排列的方式组成的音响系统。
这种排列方式允许声波在垂直方向上进行数字波束成型,通过控制声波的传播方向和音量分布实现音量控制和频率响应的匹配。
线阵列扬声器的设计原理包括利用声波干涉原理(增强或减弱)来限制声波的辐射角度,从而实现对声音的良好控制并在产生反馈之前提供适当的增益。
此外线阵列扬声器还能结合演出地点的具体形状,通过恰当的吊挂、瞄准和弯曲对大多数观众提供杰出的音质表现。
线性阵列音箱主要适用于大型流动演出、体育场馆和大型剧院等场合。
当在大的场地扩声一两只喇叭是达不到要求的声压的,而多只普通音箱组合又会产生声干涉。
为了解决声干涉,人们研发了线性阵列组合音箱。
线阵列扬声器的优点包括覆盖均匀、扩散度好,能够在主轴垂直平面呈现窄波束,能量叠加可以远距离辐射。
这种线性阵列的设计改进了扩声音箱的技术、工艺和安装要求,使得声音覆盖范围更广同时保持了音质的一致性。
线阵列音箱是一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元且具有相同的振幅与相位,这种设计使得声音在传播过程中更加集中并减少了能量的分散、提高了声音的指向性和效率。
过去几十年中大规模的音箱线性阵列应用非常广泛并且已广为人知,但是一种新型的紧凑阵列系统已经开始出现并应用于各种小型活动中,还具有大型阵列的各项优点。
在应用大型音箱阵列的过程中,几乎每人都意识到了大型音箱重量、体积大及价钱高的局限性。
在排列成弧形时由于体积大的缘故很难做出垂直的弧度效果,这些因素的限制已经令音箱线性排列在小型活动中变得不受欢迎,传统的模块扬声器更适合应用在这些场合。
紧凑的音箱线性阵列是适用于小型活动与经济预算的更佳解决方案,这样更多的听众能享受近场音响的绝妙效果。
不要误导线阵列音箱的使用来源:网络20世纪90年代以来,扬声器产品大家族中又增加了一个新的成员——线阵列扬声器系统。
在使用中如果配置适当,线阵列扬声器系统在宽带范围内可以提供一个平滑的水平覆盖,以及一个“可控”的并具有很强的垂直指向特性。
同时它可提供高声压级,适合于大场地远距离供声。
特别是线阵列扬声器系统在现场安装、吊挂方便。
这些显而易见的优异性能在现代的大型流动演出中深受使用者的喜爱。
然而,近一段时间以来,线阵列扬声器系统在应用方面,出现了一些误导的现象。
主要表现为:①有些扬声器制造厂商在介绍自身产品的特点时不够严谨,使人感到有夸大性的商业宣传之嫌;②有的演出单位在刊物上介绍体育场、广场使用线阵列扬声器系统的体会时,有的论据不够准确,例如,“线阵列扬声器系统的传输特性与常规的系统不同,它的自由行程距离每增加一倍声音只衰减3 dB。
在200 m处的远场扩声声压级比常规扬声器系统会高出20 dB以上……”;③有些工程公司在一些剧院项目中,为业主方设计的扩声系统方案中推介使用线阵列扬声器系统。
如果在建筑、室内装修等方面条件允许的情况下或许是一个不错的方案。
问题在于,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”的提法僮得商榷。
至于有些文章在介绍线阵列扬声器系统时,过于“理想化”或更多的阐述理论上推演的结果,并未有针对性地指出推演结果的近似条件和实际使用中的近似性,容易使一些读者误把“理想的线阵列”与“实际的线阵列扬声器系统”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,在实际应用中会有较大的距离。
但是理论上的阐述和推演出的结论,对于我们正确理解、认识和把握线阵列扬声器系统的应用是有帮助的。
1.线阵列扬声器系统的提出以往为了解决大场地(如大型体育馆、体育场和广场)扩声的需要,常采用几十只或上百只音箱组成大型的“音箱阵”或“音墙”,来满足场地扩声声压级和声场覆盖的要求。
低音区的好朋友:心形超低音线阵列扬声器背后的原理随着有源音箱的迅猛发展,内置“心形模式(cardioid mode)”DSP的有源超低音音箱(俗称低音炮)正在崛起。
但是在这一切现象之下究竟发生了什么?让我们先来了解一下心形超低音音箱阵列背后的原理,为您解除一些常见的困惑,并学习如何在演出现场对心形超低音音箱阵列进行部署。
在对如何控制超低音音箱的覆盖范围进行深入讨论之前,让我们先了解一下我们为什么需要对它进行控制。
与全频音箱不同,我们不能简单地将超低音音箱对准我们想要(声音传播的)的方向。
我们经常说:超低音音箱是全指向性的,它会将声能分散地传播到各个方向。
在我们所讨论的频率范围内,波长都是比较长的(在30赫兹的情况下,波长超过37英尺),因此,相对较小的音盆直径不能对输出的声波进行有效的方向控制。
一个针对这个观点的反驳是:超低音音箱在前面的声音都更响亮。
虽然超低音音箱在其频率范围的低频段非常接近于全指向性,但是较高的声音频率通常会带来较短的波长,也就意味着随着频率的增加对声音方向控制更容易。
尽管交叉滤波器可以在较高频率的频段造成频率响应的滚降,但是我们的耳朵对100 Hz以上的声波更敏感,这也使得超低音音箱在其主要覆盖范围内,听起来指向性更强。
对这个问题进行量化分析需要一个宽敞而且开放的室外空间,在这个场地内架设超低音音箱和用于测量的麦克风。
应该选什么地方呢?没错,我的后院是个非常好的选择。
因为在这个测试当中,我并不打算挪动我的房子还有工具房,所以在我们所获得的测量结果中,能够看出这些边界对测量结果存在着一定的影响。
接下来您很快就能发现,测量的距离对低音音箱阵列的感官性能也会产生非常显着的影响。
我将一对18英寸的超低音音箱放置在院子的中央,并在距离他们前后各二十英尺的地方架设了测量麦克风,这个距离是在不毁掉我的后院的情况下,能达到的最远的距离了。
图1显示了这两个测量麦克风的架设位置,是从后置的测量麦克风看过去的角度。
⏹传统音箱声音扩散点声源的扩散点声源声音衰减:距离增加一倍,声压降低6dBIven Yip⏹线阵音箱声音扩散线声源的扩散线性声源声音衰减:距离增加一倍,声压降低3dBIven Yip⏹传统音箱与线阵音箱的传输对比点声源与线声源的声压衰减“线阵列是一组振幅相等并同相紧密地排成一条直线的声辐射元素”。
这是声学工程师Olson 在其1957年的著作中对线阵列的描述。
一个理想的线声源由无限多个、间距极小并且连续的振动元素组成,发出柱面波。
这样的线声源有一个不寻常的幅射特性,它的声压级衰减在每倍的距离只有3dB,一个点声源产生一个球面波,它的声压级衰减为与声源距离的平方反比关系,每倍距离衰减6个dB。
Iven Yip⏹传统音箱与线阵音箱的传输对比点声源的声压衰减理论值10M80M40M20M125dB105dB 99dB 93dB 87dB 125dB115dB 112dB 109dB 106dB线声源的声压衰减理论值10M80M40M20MIven Yip⏹线阵音箱的准则波阵面的面积及距离1°WH1+WH2+WH3+WH4+WH5 ≥80% WH2°Step ≤λ/2Iven Yip⏹线阵音箱的准则波阵面的高度及偏离角距离Deviation <λ/4Fmax = 170/(H x (1/sin(V/2) –1/tan(V/2)))Example 1 : H= 30cm V= 10°Fmax = 13kHzExample 2 : H= 15cm V=10°Fmax = 26kHzIven Yip。
线阵列的的特点在专业音响领域,你会发现线阵列音箱应用非常广泛。
比如大型年会、音乐演唱会、体育赛事等场所都会用到。
那么线阵列音箱到底有何特点?什么场所可以使用这些线阵列音箱?为了搞清楚这些问题我们有必要了解线阵列的一些技术名词。
通过这些技术名词更好地掌握线性阵列音箱所包含的内容,以辨别出不同厂家产品的相似之处和特别之处。
1、圆柱状波形一般来说,一个线性声源将会建立一个声压波阵面,在一个特定范围的波长(频率)下,这个波阵面呈松散的圆柱状。
它的形状正像一个蛋糕上的一部分,因为波阵面的表面区域仅在水平面上扩张,所以每当距离加倍时,其影响的范围也加倍,这等于说每当距离加倍,声压级水平将损失3dB。
2、球状波形一个理想状态下的点声源,例如一个扬声器或者是一个非线性音箱簇会发射出一个球状波形而不是一个圆柱状波形。
这种波形的波阵面在每个距离上其影响的范围为四倍水平,等于每当距离加倍,声压级水平将损失6dB。
这就是通常说的反区间法则,这个法则适用于所有点声源发射的能量。
因此说阵列线音箱的最大优势就是在给定数目扩音器的情况下,它的长距离传送水平会比非线性阵列音箱,或者点声源音箱系统强大很多。
3、指向性图形这是一个在离散模型,简单的说来就是当你将一些扬声器码放在一起时,由于单个驱动器在垂直平面的位置离轴而使得它们的指向性发生变化,这样它们的垂直散射角度就会减小。
码放的高度越高,垂直散射的角度就越小,同时轴线上的声压会越高。
在水平面上,一个多驱动器阵面会和一个单独驱动器有着同样的指向性图形。
有些人认为线性阵列音箱的水平图形会比驱动器的图形来的宽阔些,但他们错了,他们被由于多个驱动器较高的声压而带来的声音更加响亮这个现象给迷惑了。
总之,线性阵列音箱的极性图形和单个驱动器的图形是一致的。
4、线性阵列的长度除了将垂直覆盖角度变窄以外,线性阵列的长度也能够决定指向性频率的范围。
阵列线越长,这种模式下所控制的频率(较波长为长)越低。
浅谈SLS带式高音音箱及线性音柱的发展应用从2012德国法兰克福展、北京专业音响展、广州专业音响展等各大业内展会看,各大品牌厂商均大力推出各自最新研发的线性阵列音箱、线性阵列音柱,其研发和推广的力度已远远超过传统音箱。
从目前扬声器产品的发展看,线性阵列音箱、有源、体积小已经成为业界发展的潮流。
线阵列扬声器系统是近十几年迅速发展起来的。
在法国巴黎郊外的一家当时并不大的公司,L-Acoustices首先在1993年推出V-DOCS 线阵列扬声器系统,逐步受到用户的欢迎和重视。
随后各公司看到市场的需求,依据本身的技术基础,纷纷开发、研制、生产各自的线阵列扬声器系统。
线阵列扬声器系统在宽带范围内可以提供一个平滑的水平覆盖,一及一个可控的并具有很强的垂直指向性。
同时它可提供高声压级,适合于大场地远距离供声。
特别是线阵列扬声器系统在现场安装、吊挂方便。
这些显而易见的优异性能在现代的大型流动演出中深受使用者的喜爱。
在各大品牌的中值得一提的是美国SLS厂家,其专利的带状高音技术使得其线阵列扬声器系统在众多优秀产品中独树一帜,已经站在了行业发展的前头。
以前带式高音一般用在民用顶级HI-FIT音箱和录音棚监听音箱上,作为高保真还原使用。
世界著名的Hi-End高级扬声器制造商惠威集团,1997年推出了等磁场带式扬声器,奠定了其在国际电声界的科技领先地位;使用了带式技术的监听级M系列HI-FIT音箱,一直令业界瞩目,其赏心悦目的音质到至今为止,一直获得了专家及媒体一致的高度评价。
享誉全球并在国际监听音箱界中,一直拥有极高口碑的德国著名ADAM品牌,以其带式高音技术闻名于世;带式高音已经有较长的历史了,其出色的定位和频宽,显示了新一代霸主的地位。
而翻看一下她的客户名录;包括英国伦敦的Abbey Road Studios、美国纽约的林肯中心(Lincoln Center),日本的ONKIOHAUS等世界顶级录音室也都对其产品青睐有佳。
声柱的特性及其应用龚新华龚新华先生,江西人民广播电台高级工程师。
在室内外扩声应用中,特别是在较大场面的室内外扩声方面,声柱起到了比较大的作用。
本文从声柱的特性和声柱的应用两个方面予以介绍。
一声柱的特性声柱是将一定数量的直射式扬声器单元直线排列,并安装在立柱形的箱体中构成。
声柱集中了号筒扬声器效率高、辐射远和纸盆扬声器频带宽、灵敏度高的优点。
声柱的指向性在垂直面上,因为纵向扬声器到达某点的相位差所引起的干涉效应,使其辐射范围变窄,形成比较尖锐的波束;而在水平面上,声柱的指向性如同一个普通的扬声器,其波束是一个圆形(图1)。
因此可以说,声柱的实际指向性是介于点声源组和线声源之间。
1. 直线形声柱直线形声柱是线列声柱类最简单的一种,是由多个相同的直射式电动扬声器单元紧密排成一直线组成。
这些扬声器之间的距离相等,并且同相位工作和辐射大小一样的声功率。
直线声柱结构简单、制作容易、功率容易控制、指向性强、频率范围宽。
线声源的指向性函数为:θλπθλπθsin )sin sin()(l l =R式中,l——线声源的长度;θ——与声源轴线之间的夹角声柱的指向性与声源的频率有关系,当线性声源的长度小于波长时,它实际上没有指向性;相反,如果线声源长度大于波长,则它的指向性很尖锐(图2)。
大量的实验表明,在低频(一般在1000~1500Hz 以下)时,声柱的垂直指向性和线性源相似;在大于1500Hz 时,其指向性逐渐地接近于点声源组。
工程上声柱具有以下几点特性。
(1)在声柱长度不变时,扬声器中心间距越大,声柱指向性越接近点声源组的指向性;反之,扬声器中心间距缩短时,次极大值减小,声柱的指向性逐渐接近线声源的指向性。
(2)在扬声器中心间距不变时,频率越低或所用单元口径增大时,声柱的指向性越类似于线声源的指向性;当频率升高时,扬声器纸锥(盆)的有效直径减少,其指向性的次极大值增大,逐渐接近点声源组的指向性。
(3)当扬声器数目一定,声柱长度越长,其指向性越趋于点声源组;反之,声柱长度缩短,次极大值减小,指向性接近于线声源。
线阵列能形成圆柱波吗?--------Meyer Sound 关于线阵列的问答翻译:曾山、杨华什么是线阵列?声学工程师Olson在其1957年的著作中描述:“线阵列是一组振幅相等并同相紧密地排成一条直线的声辐射元素”。
由于该阵列具有垂直指向性,从而有效地投射声音,因此适用于大型,远距离的扩声系统。
图1 –16个全指向性声源组成8米长线阵列的指向特征图1(MAPP)显示了16个全指向的0.5米间隔点声源的指向特性,该线阵列具有很强的指向性,能达到500 Hz的频率段; 一旦高于500 Hz, 其指向性就开始分散。
留意图中线阵列在低频段后部有很强的分布,500 Hz处也是如此。
所有传统的线阵列都是这样,因为他们在这个范围内是全指向的.(该系统的水平指向图形不受垂直指向的影响,水平指向图形在任何频率都是全指向的)图2 –32个全指向性声源组成8米长线阵列的指向特征图2 所示的是一组由32 个间隔为0.25米的点声源线阵列声场分布图。
注意该阵列能保持其指向特性到1 kHz处,该处出现强烈垂直指向。
这说明要突出高频的指向性需要更多的密集的单元。
线阵列如何工作?线阵列的特点是相互叠加与抵消.一个简单的实验将说明这一点。
以一个12英寸纸盆的扬声器为例,我们知道扬声器的指向性随频率而变化: 在低频的时候是全指向性。
随着波长越来越短,指向也就越来越窄; 当超过2 kHz时,开始呈放射性。
因此很多实际系统都采用分频和多单元设计以在音频范围内获得或多或少的一致指向性。
将一只音箱放在另一只音箱上并用同一个信号来驱动,会出现不同的辐射模式。
两只音箱的轴线点上有相加的干涉, 其声压比单一的音箱增加了6 dB. 在其他非轴线点上,路径长度差异产生抵消,结果是较低的声压级。
事实上,如果用同一个正弦波来同时驱动这两只音箱时,相位就会出现完全抵消(消声室内能很好的证明).这种破坏性的干涉,就是通常所说的梳状滤波.线阵列是一排周密地间隔的低音扬声器,在阵列的主轴上产生相加的干涉,而削弱性的干涉(梳状效应)则位于两边。
线阵音箱就是线阵列音箱线阵音箱就是线阵列音箱(linearrayspeaker)。
现实中的线阵列和理论上的线阵列区别在于:高频实际上,线阵不是一个单一的全频声源,而是由高低低音单元或高低低音单元组成。
理论上,线阵的每个声源之间的间距最小。
实际上,由于单元尺寸的限制,线阵无法在高频段实现最小间距(声源间距小于最低播放频率的1/2波长)。
因此,在现实中,线阵具有高频声源转换波导,将高音单元的圆形出口转换为长条形出口,转换中的路径几乎等距,从而解决了高音单元之间的间距问题。
如果和LF现实中的线阵列由多个单元组成,在大型的线阵列音箱中,中音和低音单元有时数量会达到2个或者4个,在双单元或者四单元的结构中,必然存在相同的单元是同一路驱动信号,这时,相同单元之间的间距导致在偏轴存在路径差,从而存在干涉(梳状滤波现象)。
解决的方法有几种:1降低分频点,把此路单元的工作频率限制在梳状滤波的第一抵消频点之下(jbl,vdosc的做法)。
2两个单元分开工作频段,在干涉频段只有一个单元工作(meyer的做法)3只用一个单元,然后通过号筒提升灵敏度(martin的做法)。
如何判断线阵的质量?这个问题很多人都有自己的答案,最常见的是拿耳朵听。
特别是做惯演出的音响师,绝对相信自己的耳朵!从研发工程师和系统工程师的角度来看,我们可以从以下几点来判断:1。
查看扬声器的单元大小和分频点这已经可以判断很多信息了,例如,高音如果是用44mm直径的高音,安全的工作频率不能低于2k,如果中音是用4个6寸半的话,你就可以判断这个设计不合理,因为2个6寸半水平间距最小都要超过7寸,7寸的干涉频率最低点是1.34k左右(242公式),那么为了单元的安全,分频点在2k的话,中音在1.34k就会发生干涉,为了不干涉,分频点在1.3k的话,44高音的振膜就很快会碎掉。
所以是完全不合理的设计。
2、看阻抗曲线尤其是低音,如果扬声器设计不合理,很快就会看到阻抗曲线。
『线阵列音箱』基础知识介绍线阵列音箱的创始者线阵列音箱线阵是一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元,并具有相同的振幅与相位。
虽说是按直线排列,但覆盖面排列的角度有所不同。
线阵列音箱的概念并不是今天才有的,最初是由美国著名声学专家H.F奥尔森提出的。
1957年奥尔森先生出版了经典声学专著『声学工程』(AcousticalEngineering)中,论述了线阵列音箱特别适合远距离声辐射。
这是因为线阵列音箱能够提供非常良好的垂直覆盖面的指向性,以取得良好的声效果。
线阵音箱安装视频(1)线阵列音箱的使用历史到了70年代出现了最早的线阵列音箱,不过当时尚不完善。
是以“声墙”形式出现的。
数十只甚至上百只音箱水平堆积、垂直叠放形成声墙,上万瓦的功率一开起来确实地动山摇、气势不凡。
但人们很快发现了它的不足,不仅需要太多音箱,而且音箱之间的相互干涉,使得音质变坏,指向性、覆盖面都受到影响。
1983年在欧洲AES会上,Philips公司介绍了一种Bessel函数阵的概念采用一种简单的加权因子来解决这一问题。
但是要制造Bessel阵必须从Philips公司得到许可证,也要付出相应代价。
有趣的是采用线阵列音箱的各公司对Bessel阵不置一词、讳莫如深。
目前用的线阵列音箱系统已经充分改进,与初期不可同日而语。
在结构上也相当实用。
例如几十只箱,在一小时之内,即可完成组装、吊挂、接线,马上投入使用。
线阵音箱安装视频(2)线阵列音箱的使用技术方法首先,什么是高质量音响系统的目标?提供明确规定的、从坐位到坐位尽可能一致的全频覆盖。
但是,传统的扬声器群方法,由于音箱之间的相互作用而产生的干扰,在达到这个目标方面,存在着固有的限制。
提供具有较好的音质(较少的梳状滤波)、较好的覆盖、更有效地利用放大器功率的系统。
线阵音箱安装视频(3)影像骑士。
理解线性阵列音箱的组合音运作Electro-Vice的Xic 127+是三分频的箱体,使用两个相同的压缩型驱动器,这点与较大型的X-line相同。
它具有不均匀设计,将单独的12寸驱动器放在一端,将一对负载6.5s的号角放在另一端,在波浪发生器的正中心下方安置一对Ndym压缩型驱动器。
Xic 124是down-fill版2:3的比率排列。
JBL的VT4887是其大型Ver Tec的缩小版本,它使用相同吊挂条,用于吊挂安装。
JBL体积最小的型号VT4888,是三分频双8箱体的音箱,其方4s服帖地放置在双2407环型散热器上。
VT4888配合其单个15寸低频音箱使用。
JBL的三个Ver Tec产品可通过增加Crown公司生产的驱动包自我供电。
ISP Technologies的Reference Line210是三倍扩音的线性阵列产品,包括4英寸振动膜、中号压缩型驱动器、两个1 3/4英寸聚脂压缩型HF驱动器。
它由一对插槽式安装10英寸低音单元处理其低频信号。
L-Acoustics的dv-DOSC音箱,体积是其初始线性阵列版本----大型V-DOSC音箱的一半,可处理中高音频信号。
这个三倍伴音dV-Sub使用与V-DOSC相同的驱动器,在小型音箱阵列中,用1:3的比率提供重要的回响。
Martin Audio是唯一可以生产完全号角负载线性阵列产品的公司。
它有体积较大的WBL 音箱,可三倍扩大音时。
其独特的号角负载可提供低至500Hz的平均水平声音覆盖率。
甚至连体积较小的W8LM音箱,也具备玛田的负载技术。
在三路分频主动/被动设计中,驱动器组成是LF 2-by-8英寸;HF2-by-1英寸。
McCauley的M-Line是二路分频扬声器,具有三种不同的高频率号角,组成三种型号。
理论覆盖度分别为60度、90度或120度,通过在顶部使用较窄的号角和在底部使用较宽的号角,令设计师可根据听众范围的大小,用高频率覆盖度创造音箱阵列系统。
浅析球面波与柱面波在扩声中的区别(以美国SLS音箱为例说返回明) [ 2011-3-28 ]现在市场上扬声器大多都是球面波的扩声形式,球面波在扩声中声音以三维方向传播,距离加倍时声压级衰减6dB。
球面波传输特性线声源由一串距离相等的单元组成,一个理想的线声源所发出的声音会形成柱面波。
柱面波的波阵面则只在两维方向传播,距离加倍时声压级衰减3dB。
柱面波传输特性柱面波与球面波相比,柱面波更容易控制声音的方向,并且传播距离更远。
真正的线阵列扬声器正是利用了柱面波随距离变化衰减较少的特性而在大型场所得到广泛的应用。
柱面波形成的前提是线声源。
线声源为了保证高度的一致性,对单元中心点距离要求很高,因为只有把声波控制在垂直投射角度为“0”度时,线声源才能成立,才能发出理想的柱面波。
柱面波用传统的号筒挤压方式,无法改变球面波传播的物理特性,每个单元的投射角度最小达到垂直“10”度左右,离耦合条件需要几乎为“0”度有很大差距。
为了克服这个缺陷,传统做法都会借助于声波导管类器材,力求将形成的球面波压制在一个集中空间内。
波导管(8 个路径长度和8个声中心) 带有金属波导管结构的堆叠这时球状单元仿照平面单元的设计隐藏于箱体中的波导管后。
由此带来的最大缺点是存在严重的相位异常,并且更多的波通道会引起更多的异常。
一堆传统扬声器单元在简单堆砌的情况下,是不可能作为线声源使用的。
而SLS品牌音箱,采用独特的带式高音专利技术让真正的线声源成为可能。
与传统球形单元相比,带式高音单元的平面结构决定了其单元间距离更小,每个单元的投射角度几乎为“0”度,因此,单元间可以在没有干扰的情况下自然耦合,相位一致性得到了极大的提升。
带式高音与球状单元的声波比较通过的上述的比较,我们可以得到如下结论:与传统的球状单元相比较,无论是单元间距、单元垂直辐射角度,还是声波耦合程度上,带式高音单元都拥有先天的结构优势,能够创造更完美的柱面波,为线阵列音箱的开发和应用奠定了良好的基础。
感谢您购买 产品!请仔细阅读本手册,它将帮助你妥善设置并运行您的系统,使其发挥卓越的性能。
并保留这些说明以供日后参照。
警告:为了降低火灾与电击的风险,请不要将产品暴露在雨中或潮湿环境中。
警告:为了降低电击的风险,非专业人士请勿擅自拆卸该系统。
仅供专业人士操作。
等边三角形中的闪电标记,用以警示用户该部件为非绝缘体,系统内部存在着电压危险,电压。
可能足以引起触电。
可能足以引起触电如系统标有带惊叹号的等边三角形,则是为提示用户严格遵守本用户指南中的操作与维护规定。
注意:请勿对系统或附件作擅自的改装。
未经授权擅自改装将造成安全隐患。
警告:燃不得将明火源(如点的蜡烛)放在器材上面。
1. 请先阅读本说明。
2. 保留这些说明以供日后参照。
3. 注意所有警告信息。
4. 遵守各项操作指示。
5. 不要在雨水中或潮湿环境中使用本产品。
6. 不要将产品靠近热源安装,例如暖气管、加热器、火炉或其它能产生热量的装置(包括功放机 )。
7. 不要破坏极性或接地插头的安全性设置。
如果提供的插头不能插入插座,则应当请专业人员更换插座。
8. 保护好电源线和信号线,不要在上面踩踏或拧在一起(尤其是插头插座及穿出机体以外的部分 )。
9. 使用厂商规定及符合当地安全标准的附件。
10.雷电或长时间不使用时请断电以防止损坏产品。
12. 不要让物体或液体落入产品内——它们可能引起火灾或触电。
13. 请注意产品外罩上的相关安全标志。
. 仅与厂商指定或与电器一同售出的推车、架子、三脚架、支架或桌子一起使用。
推动小车/电器时,应谨防翻倒。
11注意事项产品的安装调试须由专业人士操作。
在使用非本厂规定的吊装件时,要保证结构的强度并符合当地的安全规范。
警告:1扬声器及扬声器系统的产品有限保修期为自正式购买日起的3年。
由于用户不合理的应用而导致音圈烧毁或纸盆损坏等故障,不包含于产品保修项目。
产品吊附件(包括音箱装配五金件和吊挂配件)的有限保修期为自正式购买日起的1年。
音箱线阵列能否产生柱面波关于音箱的波束导向以及线阵列的指向性控制对于线阵列,多个品牌都在介绍自己的独特技术,但从物理层面来讲,不少“技术”都有吹嘘之嫌。
我在这里抛砖引玉,欢迎大家讨论。
扬声器不象手电筒,声音的特性也跟光线的特性不同,扬声器不能象手电筒一样对各频段的声音产生锐利的投射声束,而且声音也不象光束,不同的声音覆盖在同一块地方会因相位的关系相互抵消和出现梳状滤波(事实上,不同的光源发出的光线在同一处叠加也会相互抵消和产生梳状滤波,不过由于光速太快,波长太短,使得人眼不能分辨而已)。
虽然怎样处理扬声器波束导向的书和论文都很少。
可是,在军事上很早就有两个领域应用了波束导向技术:天线阵(相控雷达)和水下天线阵(声纳),而且应用广泛。
相对于雷达和声纳,扬声器的波束导向是相当困难的,因为人耳的听域范围非常宽,从20Hz(低频)到20KHz(高频)。
一个20Hz纯音的波长是15.25米,而一个20KHz纯音的波长仅0.013米。
这11倍频程的频率范围使波束导向的变得非常困难。
事实上,雷达和声纳的工作频率范围最多是单个倍频程,往往只是工作在单一频率。
如果只需单个频率的声音进行导向,也很容易做到,但是,从20Hz(低频)到20KHz(高频)就很困难了。
由于阵列的间隔和几何尺寸对波束的传播都有影响,通常,对不同的阵列进行优化处理用于不同的频率范围,而这对于专业音频领域的应用是不切实际的,它受扬声器单元尺寸和工艺的限制,波束导向在专业音频的应用只限制于某一频段。
为了使波束导向能够应用,阵列中的每一个扬声器单元的辐射区域必须和阵列中其它扬声器的辐射区域相叠加,如果从两个(或更多)的扬声器单元辐射出来的声音不能交叠,声音的导向跟本无从谈起,相关的理论可以查阅波动力学。
对于现在市场上的所有线阵列音箱,线阵列看上去象紧密排列的单元——看上去就象雷达理论书上所示的图形,也跟介绍波束导向理论中理想化的全指向单元所组成的图形相同。
线阵列扬声器系统的几个要点王以真【摘要】论述了线阵列扬声器系统的定义,回顾了线阵列扬声器系统的发展历史,介绍了几种扬声器阵列如烛形线阵列、Bessel阵列等,总结归纳了线阵列扬声器系统设计的8个要点,它是对线阵列扬声器系统的基本认识和判断,供读者参考.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2011(035)005【总页数】6页(P23-27,36)【关键词】线阵列扬声器系统;号筒扬声器;声压级【作者】王以真【作者单位】天津市声学学会,天津300200【正文语种】中文【中图分类】TN6431 引言线阵列扬声器系统,近年来在国内外得到广泛发展与应用,它以独特的优势出现在大型运动会、大型演出现场,以致多家音箱制造公司在生产线阵列音箱,线阵列音箱受到音响界内外广泛的关注[1]。
因此对线阵列的设计、生产、使用取得很多经验,对线阵列音箱的认识也在不断深化,不断异化。
同时也出现种种没有理论根据,未经实际测试验证的说法。
笔者在这里准备重新审视线阵列音箱、追寻它的发展历程、研究线阵列扬声器系统的理论、探讨与线阵列有关的诸多技术问题、评述线阵列的优势与软肋,并对一些似是而非的说法分析澄清。
2 线阵列扬声器系统的定义参照Olson的理论[2],对线阵列扬声器系统定义如下:由一组排列成直线(或近似直线),间隔是紧密的、振幅相同(同口径同类型)相位相同的若干扬声器单元,及相应结构件等组成的,并具有某种特殊指向特性的系统。
此定义有两个要点:(1)规定了线阵列的构成;(2)指出线阵列的目的,改善指向性,特别是改善垂直平面的指向性。
这个定义与Olson最初的定义有所不同,Olson在1957年对线阵列的定义是:“线阵列是一组振幅相等并同相紧密地排成一条直线的声辐射单元”,与其他作者所提出的定义也有所不同,如沈勇教授的定义为“辐射源呈线状、辐射声波在高频时能够形成均匀的线状波阵面,具有某种特殊指向特性的扬声器或扬声器组合,可称为扬声器阵列”。
关于音箱的波束导向以及线阵列的指向性控制对于线阵列,多个品牌都在介绍自己的独特技术,但从物理层面来讲,不少“技术”都有吹嘘之嫌。
我在这里抛砖引玉,欢迎大家讨论。
扬声器不象手电筒,声音的特性也跟光线的特性不同,扬声器不能象手电筒一样对各频段的声音产生锐利的投射声束,而且声音也不象光束,不同的声音覆盖在同一块地方会因相位的关系相互抵消和出现梳状滤波(事实上,不同的光源发出的光线在同一处叠加也会相互抵消和产生梳状滤波,不过由于光速太快,波长太短,使得人眼不能分辨而已)。
虽然怎样处理扬声器波束导向的书和论文都很少。
可是,在军事上很早就有两个领域应用了波束导向技术:天线阵(相控雷达)和水下天线阵(声纳),而且应用广泛。
相对于雷达和声纳,扬声器的波束导向是相当困难的,因为人耳的听域范围非常宽,从20Hz(低频)到20KHz (高频)。
一个20Hz纯音的波长是15.25米,而一个20KHz纯音的波长仅0.013米。
这11倍频程的频率范围使波束导向的变得非常困难。
事实上,雷达和声纳的工作频率范围最多是单个倍频程,往往只是工作在单一频率。
如果只需单个频率的声音进行导向,也很容易做到,但是,从20Hz(低频)到20KHz(高频)就很困难了。
由于阵列的间隔和几何尺寸对波束的传播都有影响,通常,对不同的阵列进行优化处理用于不同的频率范围,而这对于专业音频领域的应用是不切实际的,它受扬声器单元尺寸和工艺的限制,波束导向在专业音频的应用只限制于某一频段。
为了使波束导向能够应用,阵列中的每一个扬声器单元的辐射区域必须和阵列中其它扬声器的辐射区域相叠加,如果从两个(或更多)的扬声器单元辐射出来的声音不能交叠,声音的导向跟本无从谈起,相关的理论可以查阅波动力学。
对于现在市场上的所有线阵列音箱,线阵列看上去象紧密排列的单元——看上去就象雷达理论书上所示的图形,也跟介绍波束导向理论中理想化的全指向单元所组成的图形相同。
——但是它们的本质是非常不同的,现在的所有线阵列的本质都是---低频(有的包括中频)都是采用直接辐射的方式,而高频采用波导(Waveguides)方式。
而也没有任何的一款线阵列音箱产生柱面波,详情请查阅《Can line Arrays Form Cylindrical Waves》一文(线阵列能否产生柱面波)。
----(原文如下)。
只是不同品牌采用了不同的波导方式而已。
Can Line Arrays form cylindrical WavesWritten by Meyer Sound线阵列能否产生柱面波What Is a Line Array?A line array is a group of radiating elements arrayed in a straight line, closely spaced and operating with equal amplitude and in phase. Described by Olson in his 1957 classic text, Acoustical Engineering, line arrays are useful in applications where sound must be projected over long distances. This is because line arrays afford very directional vertical coverage and thus project sound effectively.什么是线阵列?线阵列是指一组排列在一条直线上的辐射元件,它们紧密的靠紧,工作时有着相同的振幅及相位。
Olson于1957年在他的经典著作<<Acoustical Engineering>>中说过:线阵列在需要长距离声音传输的场合中是非常有用的。
这是因为线阵列提供非常直接的垂直覆盖范围,因而有效地辐射出声音。
Fig. 1. Directional behavior of an eight meter long array of sixteen omni-directional sourcesThe MAPP plots of Figure 1 illustrate the directional characteristics of a line array composed of sixteen omni-directional sources uniformly spaced 0.5 meters apart. The array is highly directional to 500 Hz; above that, the directional characteristic begins to break down. Note the strong rear lobe at low frequencies; all conventional line arrays will exhibit this behavior because they are omnidirectional in this range. Note also the strong vertical lobes at 500 Hz. (The horizontal pattern of this system is independent of the vertical, and is omni-directional at all frequencies.)Fig. 2. Directional behavior of an eight meter long array of thirty-two omni-directional sourcesFigure 2 shows a line of thirty-two sources spaced 0.25 me ters apart. Notice that this array maintains its directional characteristic to 1 kHz, where the strong vertical lobe appears. This illustrates the fact that directionality at high frequencies requires progressively more closely spaced elements.How Do Line Arrays Work?Line arrays achieve directivity through constructive and destructive interference. A simple thought experiment illustrates how this occurs.Consider a speaker comprising a single twelve-inch cone radiator in an enclosure. We know from experience that this speaker’s directivity varies with frequency: at low frequencies, it is omni-directional; as the sound wavelength grows shorter, its directivity narrows; and above about 2 kHz, it becomes too beamy for most applications. This is why practical system designs employ crossovers and multiple elements to achieve more or less consistent directivity acr oss the audio band.Stacking two of these speakers one atop the other and driving both with the same signal results in a different radiation pattern. At points on-axis of the two there is constructive interference, and the sound pressure increases by 6 dB relative to a single unit. At other points off-axis, path length differences produce cancellation, resulting in a lower sound pressure level. In fact, if you drive both units with a sine wave, there will be points where the cancellation is complete(this is best demonstrated in an anechoic chamber). This is destructive interference, which is often referred to as combing.A line array is a line of woofers carefully spaced so that constructive interference occurs on-axis of the array and destructive interference (combing) is aimed to the sides. While combing has traditionally been considered undesirable, line arrays use combing to work: without combing, there would be no directivity.Can a Line Array Form Cylindrical Waves?In a word, no.The common misconception regarding line arrays is that they somehow magically enable sound waves to combine, forming a single "cylindrical wave" with special propagation characteristics. Under linear acoustic theory, however, this is impossible: the claim is not science but a marketing ploy.Unlike shallow water waves, which are non-linear and can combine to form new waves, sound waves at the pressures common in sound reinforcement cannot join together: ra ther, they pass through one another linearly. Even at the high levels present in the throat of compression drivers, sound waves conform to linear theory and pass through one another transparently. Even at pressure levels of 130 dB nonlinear distortion is less than 1%.The MAPP plot of Figure 3, which shows a cross-fired pair of Meyer MSL-4 loudspeakers, illustrates this point. At the area labeled A, in the crossfire region, there is significant destructive interference in the dark areas. At the area labeled B, however, the output of the corresponding MS L-4 is completely unaffected by the cross-firing unit. Though the waves interfere at A, the interference is local to that area in space, and they still pass through one another unaffected. In fact, you could turn off the cross-firing unit and hear virtually no change whatsoever at B.Fig. 3. Cross-fired MSL-4 loudspeakersThis experiment is best done in an anechoic chamber or outdoors in an open field, away from reflecting surfaces. It’s also advisable to apply a low-cut filter to remove information below about 500 Hz, where the MSL-4 starts to lose directionality.But don’t line arrays produce waves that only drop 3dB with every doubling of the distance from the array?This simplistic marketing claim appears to be a misapplication of classical line array theory to practical systems. Classical line array mathematics assumes a line of infinitely small, perfectly omni-directional sources that is very large compared with the wavelength of the emitted energy. Obviously, practical systems cannot approach these conditions, and their behavior is far more complex than some audio company marketers suggest.Modeling the behavior of a fifteen-inch woofer with Bessel functions (which describe a piston), Meyer Sound has written custom computer code to model line arrays with various numbers of loudspeakers at various spacings. This computation shows that it is theoretically possible to construct an audio line array that follows the theory a t low frequencies, but it requires more than 1,000 fifteen-inch drivers, spaced twenty inches center-to-center, to do it!A truncated continuous line array will produce waves that drop 3 dB per doubling of distance in the near field, but the extent of the near field depends on the frequency and the length of the array. Some would have us believe that, for a hybrid cone/wave guide system, the near field extends hundreds of meters at high frequencies. It can be shown mathematically that this is true for a line of 100 small omni-directional sources spaced an inch apart, but that is hardly a practical system for sound reinforcement and is not a model for the behavior of wave guides.Nor does the purely theoretical computation reflect the reality of air absorptio n and its effects at high frequencies. The table below shows the attenuation at various distances from an array of 100 one-inch pistons spaced one inch apart, as modeled using a Bessel function. A t 500 Hz and above, it also shows the total attenuation when air absorption is included using the calculation given in ANSI Standard S1.26-1995 (the conditions for this table are 20° C ambient temperature and 11% relative humidity). Note that, while at 16 kHz the array as modeled by the Bessel function is approaching 3 dB attenuation per doubling of distance, air absorption makes its actual behavior closer to 6 dB per distance doubling.Table 1. Attenuation in decibels for octave frequency bands at various distancesfrom a line array of 100 one-inch pistons spaced one inch apartWith a practical, real line array of sixteen cabinets (each using fifteen-inch low frequency cones), a slight "cylindrical wave" effect can be measured at about 350 Hz, where there is a 3 dB drop between two and four meters from the array. More than four meters from the array, however, the sound spreads spherically, losing 6 dB per distance doubling. This behavior can be confirmed with MAPP using the measured directionality of real loudspeakers.At frequencies below 100 Hz, the drivers in a practical line array will be omni-directional but the array length will be small compared with the sound wavelength, so the system will not conform to line array theory. Above about 400 Hz the low-frequency cones become directional, again violating the theory’s assumptions. And a t high frequencies, all practical systems use directional wave guides whose behavior cannot be descr ibed using line array theory.In short, the geometry of real audio line arrays is far too complicated to be modeled accurately by antenna theory. They can only be accurately modeled by a computational code that uses a high-resolution measurement of the complex directionality of actual loudspeakers, such as MAPP.That said, practical line array systems remain very useful tools, regardless of whether the continuous line array equation applies. They still achieve effective directional control, and skilled designers can make them behave very well in long-throw applications.How Do Practical Line Array Systems Handle High Frequencies?Figures 1 and 2 show that line array theory works best for low frequencies. As the sound wavelength decreases, more and more drivers, smaller in size and spaced more closely, are required to maintain directivity. This is why some line array systems cross over to eight-inch drivers for the midrange. Eventually, however, it becomes impractical to use, for example, hundreds of closely spaced one-inch cones.Practical line array systems therefore act as line arrays only in the low and mid frequencies. For the high frequencies, some other method must be employed to attain directional characteristics that match those of the lows and mids. The most practical method for reinforcement systems is to use wave guides (horns) coupled to compression drivers.Rather than using constructive and destructive interference, horns achieve directionality by reflecting sound into a specified coverage pattern. In a properly designed line array system, that pattern should closely match the low-frequency directional characteristic of the array: very narrow vertical coverage and wide horizontal coverage. (Narrow vertical coverage has the benefit that it minimizes multiple arrivals, which would harm intelligibility.) If this is achieved, then the wave guide elements can be integrated into the line array and, with proper equalization and crossovers, the beam from the high frequencies and the constructive interfere nce of the low frequencies can be made to align so that the resulting arrayed system provides consistent coverage.Can Line Array Loudspeakers Be Used Singly?No, the cone drivers in a line array loudspeaker need the other cones in the array to create dir ectionality. The cones in a single cabinet have the same directional characteristics as comparable cone drivers in other types of loudspeakers. Inother words, each cabinet in a line array is not producing a "slice of a cylindrical wave." That is a marketing concept, not a scientific one.Can You Curve a Line Array to Get Wider Coverage?In practice, gently curving a line array (no more than five degrees of splay among cabinets) can aid in covering a broader area. Radically curving line arrays, however, introduces problems.First, if the high-frequency section has the narrow vertical pattern that’s required to make a straight array work, curving the array can produce hot spots and areas of poor high-frequency coverage. Second, while the curvature can spread high frequencies over a larger area, it does nothing to the low frequencies, which remain directional because the curvature is trivial at long wavelengths.Figure 4 illustrates these points. On the left is a series of MAPP plots for a curved array, and on the right are plots of a straight array. Both arrays are constructed of identical loudspeakers having a 12-inch cone low-frequency driver and a high-frequency horn with a 45-degree vertical pattern.Notable in the left-hand plots is that, while the wider horn aids in spreading the high frequencies, it also introduces pronounced lobing due to interference. At 1 k Hz and below, the array remains highly directional, following line array theory. In practice, this behavior would produce very uneven coverage, with the frequency response varying substantially across the coverage area and a large proportion of that area receiving almost no low-frequency energy.The right-hand series of plots reveals that a loudspeaker with a moderately wide-coverage horn designed for curved arrays behaves poorly in a straight array. While the array is highly directional, pronounced vertical lobing occurs at 1 kHz and above. These strong side lobes divert energy from the intended coverage area and would excite the reverberant field excessively, reducing intelligibility.Fig. 4. Directional characteristics of a curved (left) and straight (right) line array using a high-frequency horn with a 45-degree vertical patternCan You Combine Line Arrays With Other Types of Speakers?Yes, since linear waves pass through one another regardless of whether they are created by a direct radiator or a wave guide, it is possible to combine line array systems with other types of loudspeakers as long as their phase response matches that of the line array speakers. There is nothing special about the sound waves that line arrays create. They are merely the output of low-frequency cones, spaced using line array theory, and high-frequency wave guides.Therefore, skilled designers with the proper tools can flexibly integrate other compatible types of loudspeakers to cover short-throw areas.Fig. 5. A CQ-1 rigged under an M3D line array provides downfill coverageHow Do Line Arrays Behave in the Near and Far Field?As we have seen, practical "line array" systems as used in high-power applications are actually a combination of "classical" line arrays for the low frequencies and highly directive wave guides for the high frequencies. Because of this hybrid nature, it is difficult to apply predictions from classical line array theory across the whole audi o spectrum. Nonetheless, line array systems can be made to work reasonably well in both the far field and moderately close to the array.Seen from the far field, the outputs of the individual sources in a line array combine constructively, and appear to operate as one source. Figure 6 illustrates this concept. The figure shows the far-field frequency response for line arrays of two, four and eight omni-directional radiators (a single-omni response is included for reference) spaced 0.4 meters apart. Notice that each doubling of the number of elements results in a uniform 6 dB level increase across the full frequency range of operation. The high frequency response is smooth, but reflects a natural roll off due to air absorption (20 degrees C and 50% relative humidity).Fig. 6. Far-field frequency response for line arrays with various numbers of sources showing high-frequency loss due to air absorption and humidityThe near-field behavior of practical line arrays is more complex. Any given point in the near field is on axis of only one of the very directional high-frequency horns, yet "sees" the low-frequency energy from most of the cabinets in the array. For this reason, adding cabinets to the array boosts the near-field low-frequency energy, but the high frequencies remain the same.This explains why line array systems need high-frequency boost equalization. In the far field, the equalization effectively compensates for air loss. In the near field, it compensates for the constructive addition of the low frequencies and the proximity to the directional high-frequency wave guide.The Meyer 3D (M3D)Figure 7 illustrates how a low-frequency line array and high-frequency waveguides can be integrated to form a well-behaved, consistent system. I t shows the directional characteristics of a line array comprising sixteen Meyer 3D (M3D) Line Array Loudspeakers. By virtue of the M3D’s REM (ribbo n emulation manifold) and constant-Q horn, the high frequency radiation pattern closely matches the low frequencies.Note, also, the absence of any significant rear lobe at low frequencies. This illustrates the advantages of the M3D’s BroadbandQ low-frequency directional technology. There is virtually no vertical lobing at 500 Hz (as was seen in the omni array of Figure 1) because the 15-inch cone drivers and the high frequency horn are aligned in this region to work together and suppress off-axis energy.Fig. 7. Directional behavior of an eight meter long array of sixteen Meyer 3D (M3D) Line Array Loudspeakers。