浅谈线阵列扬声器

[转帖]列阵扬声器系统设计指南恰当设计并安装的线阵列扬声器可以提供平直的频率响应、高质量的还音效果以及很强的、可控的覆盖特性。

本质上，线阵列就是从不同的驱动器发出的相同输出信号，在整个覆盖区域内满足“同相”的要求。

这听起来可能很简单，但要实现这样的技术参数绝不是一件简单的事。

了解线阵列的基本原理是重要的，因为这可以帮助你更好的运用这种设备。

线阵列的确可以表现出完美的声音，但这只有在彻底的了解和正确的配置以后才行。

首先要了解它的基本概念。

大家知道声音是在空气中传播的周期性变化的波。

换句话说，声音在空气中传播，而空气本身并不产生移动。

因此，在讨论声输出时，所有表述声音是“空气移动”的观点都是错误的。

这是很重要的一个特点。

另一个要了解的基本概念是“断点频率”。

在此频率之上，可以通过控制辐射体的度数(在本文中，就是线阵列的度数)来控制它的指向性。

断点频率与扬声器长度和辐射角度成反比。

断点频率的公式(如下）是适用于所有扬声器的一个基本概念。

对于线性阵列，音频专业人员可以借此估算线阵列的尺寸以及指向性可控的起始频率。

BF ＝24,000/Φ*Is其中：Φ表示-6dB所对应的扬声器覆盖角度Is表示线阵列的长度，单位：米喇叭和线阵列为了更好的了解断点公式，想象一下把线阵列中取出一段作为单个扬声器模型。

每个线阵列喇叭的覆盖限制都取决于频率。

单个喇叭在低频上是没有指向性的；频率指向性取决于辐射元件的尺寸。

这些喇叭通过可调整的垂直张角组合在一起，箱体的范围就可以直接决定线阵列的效果。

例如，一个典型的（经过适当设计的）喇叭在6kHz可以确保20度的垂直覆盖，而在12kHz就只能覆盖到一半了。

这只随着频率的变化而改变，也称为垂直覆盖的“单调收缩”。

所以如果我们知道线阵列的长度，就可以根据断点公式中的频率很容易的计算出垂直面上的-6dB覆盖角。

相对的，知道了- 6dB覆盖角以及对应的频率，我们就能够算出其他频率下的覆盖角度。

线阵音响的控制系统原理
线阵音响的控制系统原理是通过控制系统控制音箱单元的相位和振幅来实现声场调节和协同工作的。

具体原理如下：
1. 音箱单元：线阵音箱由多个音箱单元组成，每个音箱单元相互平行排列。

每个音箱单元都有一个可调的振膜，可以根据需要调整其振幅和相位。

2. 控制器：控制器是线阵音响系统的核心，负责控制每个音箱单元的振幅和相位。

它接收输入信号并根据预设的参数来调节音箱单元的振幅和相位。

3. 数字信号处理（DSP）：控制器中使用数字信号处理器（DSP）对输入信号进行处理。

DSP可以根据预设的参数对信号进行均衡、延时、压缩、限制以及相位调整等处理。

4. 相位调整：在音箱单元排列过程中，每个音箱单元的相位可能会有差异，这会引起音频信号的相位差。

控制器可以通过调整每个音箱单元的相位来消除相位差，从而实现声场的调节。

5. 振幅调整：由于音箱单元的位置和环境的影响，音箱单元的振幅也可能不一致。

控制器可以通过调整振幅来保持每个音箱单元输出的声压级一致，从而实现音质的统一。

6. 延时调整：控制器可以根据每个音箱单元的位置和相对距离，通过设置延时来控制每个音箱单元的声音到达听众位置的时间，以实现声音的统一。

通过以上原理，线阵音响系统可以实现声场调节、增强听音的清晰度和逼真度，并实现音箱单元的协同工作，提供更好的音质和声场效果。

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。

组合线阵音响工程方案随着科技的不断发展，音响设备在各种场合中都得到了广泛的应用，从家庭影院到音乐会现场，音响设备都扮演着重要的角色。

在许多场合中，组合线阵音响系统因其出色的声音效果和可靠的性能而备受青睐。

本文将探讨一个组合线阵音响系统的工程方案，以满足各种不同场合的需要。

2. 系统概述组合线阵音响系统是一种由多个音箱组成的系统，这些音箱排列成一条直线，通过声学处理和信号处理技术，产生具有一致性声音分布的声场。

这种系统通常适用于需要长距离音响覆盖的场合，比如大型音乐会现场和体育场馆。

同时，线阵音响系统还可以在室内空间中提供高质量的声音效果，比如会议厅和教室等。

3. 系统设计3.1 音箱选择在选择音箱时，需要考虑多个因素，包括声音输出功率、覆盖范围、频响特性等。

通常情况下，线阵音响系统会采用多个中低音单元和高音单元的组合，以实现全频段的声音覆盖。

同时，音箱的防水性能和耐用性也是需要考虑的因素，特别是在户外使用的场合。

3.2 线阵排列线阵音响系统的线音箱排列方式是决定音响效果的重要因素。

根据不同场合的需求，线音箱可以水平排列或者垂直排列。

水平排列适用于需要长距离传播的场合，比如露天音乐会或者体育场馆。

而垂直排列则适用于室内空间，可以更好地提供水平一致的声场分布。

3.3 信号处理在组合线阵音响系统中，信号处理是至关重要的环节。

通过数字信号处理器（DSP）处理音频信号，可以调整音箱之间的延迟、均衡音频频响，使得整个系统产生一致性的声场。

此外，利用DSP还可以实现对不同场合的声场优化，比如环境声音的主动抑制和反馈控制等。

3.4 控制系统针对组合线阵音响系统，控制系统也需要进行综合的设计。

控制系统涉及到音箱的开关、音量调节、输入信号切换等功能。

同时，控制系统还可以实现远程控制，方便音响系统的运行和管理。

4. 工程实施4.1 现场调试在音响系统安装完成后，需要进行现场调试，包括音箱的定位、音量的校正、音频信号的处理等。

⏹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。

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。

体育馆短线阵列扬声器系统EASE仿真EASE Simulation of Short Line Array Speaker System in GymnasiumZONG Min, FU Rong, FU Sheng-xue(Ocean University of China, Qingdao 266100, China):University gymnasium is a multi-functional hall. In order to meet its acoustic requirements of multi-functional, the short line array speaker system was used to improve the sound quality in the gymnasium, and the acoustical design software EASE was used to model, adjust and forecast the line array speaker scheme of arrangement, then the acoustic characte-ristics of the scheme is analysed to get the most optimal scheme which can provide the corresponding technical data for instructing the hall sound reinforcement works.Keywords:university gymnasium; line array; EASE modeling; acoustical characteristic simulation随着体育和文化事业的发展, 各地综合性体育馆不断兴建。

综合性体育馆除进行体育比赛外, 已经扩展到能举办文艺演出、会议等多项功能。

线阵列音箱实施方案一、引言。

线阵列音箱是一种新型的音响设备，它采用了先进的声学技术，能够在大型活动现场提供清晰、均匀的声音覆盖，受到了越来越多音响工程师和活动策划者的青睐。

在实际应用中，线阵列音箱的安装和调试是至关重要的环节，本文将针对线阵列音箱的实施方案进行详细介绍。

二、前期准备。

1. 确定场地需求，在进行线阵列音箱的实施之前，首先需要对活动场地进行全面的勘测和测量，了解场地的大小、形状以及声学特性，从而确定所需的线阵列音箱数量和布置方案。

2. 选择合适的设备，根据场地需求和活动规模，选择适合的线阵列音箱产品，确保其声音覆盖范围和输出功率能够满足活动的要求。

3. 确定安装位置，根据场地的实际情况，确定线阵列音箱的安装位置和角度，确保其能够最大限度地覆盖活动现场，并且避免产生反射和混响。

三、实施步骤。

1. 安装线阵列音箱，根据前期准备确定的安装位置和角度，进行线阵列音箱的安装工作，确保安装牢固、稳定。

2. 连接音频设备，将线阵列音箱与音频设备进行连接，确保信号传输的稳定和清晰。

3. 调试音响效果，在安装完成后，进行音响效果的调试工作，包括声音的均匀覆盖、音质的清晰度和音量的平衡等方面，确保线阵列音箱能够发挥最佳的音响效果。

4. 现场测试，在实施完成后，进行现场测试，检查线阵列音箱的声音覆盖范围和效果是否符合预期要求，对于存在的问题及时进行调整和改进。

四、注意事项。

1. 安全第一，在进行线阵列音箱的安装和调试过程中，要严格遵守安全操作规程，确保工作人员的人身安全和设备的完好。

2. 合理布局，在安装线阵列音箱时，要根据场地的实际情况进行合理的布局，避免产生盲区和死角，确保声音的均匀覆盖。

3. 定期维护，线阵列音箱作为专业音响设备，需要定期进行维护和保养，确保其长期稳定运行。

五、总结。

线阵列音箱的实施方案涉及到多个环节，需要充分的前期准备和严谨的实施步骤，只有这样才能确保线阵列音箱能够发挥最佳的音响效果。

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。

不同品牌线阵列音箱的比较“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”。

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。

与无限长的理想线声源不同，一个有限长线声源的柱面波扩散区域同样是有限的，只在近场内如此，超过某个距离后，柱面波阵面逐渐转变为球面波阵面，即过渡到远场，在远场，该声源等同于一个点声源的长度和频率（1）图显示了一个有限长度线声源的垂直扩散变化模式。

图 1一个线声源对比一个点声源的好处如下：1、由距离产生的声压级衰减明显比较小，可以让远处的观众席有更高的声压；2、在同一个场地，使用线声源比使用点声源有更均匀的声场，在接近声源的地方，线声源的声压远远低于点声源的声压。

这样为前区观众提供了一个比较好的听音条件。

不至于后面观众刚刚好，前面观众已经受不了。

3、线声源产生的柱面波阵面具有非常强的垂直指向性，可以使声能量集中在某个区域，这样即使在高混响的环境中也可以提供极高的可懂度。

一个现实中的线阵列系统与线声源不同，它是由分散的单元阵列组成，并且长度有限。

判断一个线阵列是否正确形成的关键就是该阵列在整个重放频率范围内是否为一个连续的线声源。

现实中构成线声源的困难要构成连续的线声源，在频率范围内必须实现H〈λ，λ为频率的波长，例如，要实现16K以上构成线声源，单元间距必须小于2.15cm，否则，将出现强烈的旁瓣，导致在覆盖区内极度不均匀的声压级分布。

这在实际设计中是一个十分难以实现的条件，绝大多数的高频压缩单元的外形尺寸远远超出2.15cm，即使有如此小的单元，其可用频率和效率也不能用于专业扩声领域。

实际的解决方法要实现这一条件，面临一个选择，使用本身是线声源的带式高音还是继续使用压缩高音，带式高音具有发声部分几乎与单元等高，为一线声源和瞬态响应好的优势，但也存在效率低下，制造工艺复杂局限。

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”。

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。