线性阵列扬声器系统在西方音乐会大型场地扩声中的应用

散 扬声器 系统 ；由于 分散 式扩 声系 统的 种种缺 点 ，现 在越 论 。小 提琴空 弦时的频谱如 图 １ 所示 ，低 音提琴 空弦时的频 来越 倾向 于使用 线性 阵列 扩声 系统作 为大 型场 地的扩 声系 谱 如 图 ２ 示 。 所
统。 从图ｉ 、图２ 可以看 出对 于小提 琴 、低 音提琴等 一般 的
音响技术
Ｒｕｄｉ Ｔｅｃｈｎ０１ ０ ０９９
线性阵列扬声 应 用
周 凤 伟
（ 吉林 人 民广 播 电 台 ， 吉林 长春 １０ ０ ） ３ ０ ３
【 摘
要】 利 用波 动声 学基础 ，从理论上初 步探讨 线性 阵列扬 声器 系统作为在 大型场地 举行 的西方音乐会扩 声 系统的理论
ｓ ａ ｒｉ ｌ ｒ ｅ ｖ ｎｕ ｓｆ ｅ ｔ ｒ ｃ ｐｅ ｋｅ ａ ｇ ｅ ｅ ｏｒｗ ｓｅｎ ｏｎｃ ｒ ｎ ｅｔ
．
［ ｙＷｏｄ ］ ｌ ｅ ｒａ ｅ ｋ ｒ ｌｕ ｓ ｅ ｋ ｒ ｙ ｔｍ； ｏｎ ｕｃ ； ｉ ｅｉｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｒｙｓ ａ ｅ；ｏ ｄ ｐ ａ ｅ ｓ ｓ ｎ ａ ｐ ｅ ｐ ｉｔ ｏ ｒｅ ｄｒ ｔ ｔ ｓ ｅ ｖｙ
３ 弦 乐器 弦 频 瞒
在西方 音乐 会 中 ，弦乐器 是主 要的演 奏乐 器 ，本文 以
的扩声 系统来 补偿 声功 率不足 的 问题 。过去解 决 这一 问题
常用 的方法是 使用 分散 扩声 ，即在 场地 的 四周安 装多组 分 弦 乐器 的小提 琴和低 音 提琴为 代表 ，作 为声源 进行 主要讨
否 存在最 佳听 音 区域以及 其范 围 。至于西 方音 乐会 是否适 高频 衰减 的影 响 ，这 要求 在大 型场地 听音 乐 时 ，扩声 系统
合使用 电子 扩声 ，则不属于本文讨论范畴 。
能在听众 区该处重放 出４ ０Ｈｚ～１ Ｈｚ ｋ 的频 率。下面具体分 ０ 析线性阵列是否可 以满足这种 要求 。
本 文以西 方音 乐会 大型 的演 出场地 为例 ，对 线性 阵列 弦乐器 来说其频率范 围可从４ ０Ｈｚ～ｉ Ｈｚ ０ｋ ，由此可 见 ，西 覆盖 范围 受频率 的影 响进行 讨论 并进 一步探 讨线 性阵 列是 方 音乐 会乐 器的频 率变 化范 围相 当大 。如果不 考虑 空气 对
ＺＨＯ Ｕ ｎ ｗｅ Ｆｅ ｇ— ｉ
（ ｅｐｅＢ ｏｄ ａｔ ｔｔ ｎｏ ｎｉ， ｈ ｎ ｃｕＪ ｌ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｐ ｏ ｌ ｒａ ｃｓＳａ ｏ ｆ ｉ ｎ Ｃ ａｇ ｈ ｎｉ １０ ０ ， ｈｎ ） ｉ Ｊｌ ｉ ｎ ［ ｓ ａｔ Ｆｏ ｔｅ ａｉ ｋ ｏ ｌｄ ｅ ｆ ａ ｅ ｃ ｕｔ ｓｔｅ ａｅ ｒｌ ｎ ｒｙｓ ｄｅ ｅｈ ｏｅｉ ｆａｉｉｔ ｆ ｓ ｇｌ ｅ ｒ ｙ Ａｂｔ ｃ］ ｒｍ ｓ ｎ ｗｅ ｇ ｗ ｖ ｏ ｓ ｃ，ｈ ｐ ｒ ｅｉ ａｉ ｕ ｉｄｔ ｅｒｔ ｓ ｌｙｏ ｕｉ ｎ ｒ ｒ ｈｂ ｃ ｏ ａ ｉ ｐ ｐ ｍｉ ｌ ｔ ｈｔ ｃｅ ｂ ｉ ｎ ｉ ａａ
２ 线
列 的 恕 化似 没 ４ 演 分析
由 波动 声学 基础理 论可 知 ，在自由 声场 中点 声源的 辐
为方 便讨论 ，本文 线性阵列作理想 化的 假设 ： （ ）线性阵列中 的每 一个 扬声器系统都为点声源 １
２ １年第七期 总第４期 月刊 ００ ７
Ｎｏ ７ ２ １ ｍｏｎｈｙ Ｎｏ ４ ． ，０ ０ ｔ ｌ ． ７
＝ ｅ一 一
在远场Ｍ点的合 成声压为 ：
射声压为
詈 ）图示设声 舡如所 假点组 。ｓ，由源
中的振 幅部分的 可近似用 声柱中心到观
纠
其中 ：
成的直线 阵共有ｎ 个点声 源 ，对于 ｒ ，的远场 ，从 各个
点 源传到观 察点的 声波 ，其振幅可 以近似 认为是 相等的 ，
可 实现 性 。
【 关键 词 】 线 性 阵列 ；扬 声 器 系统 ；点 声 源 ；指 向性 文 章 编 号 ： １ ． ６ ￣ｉ ｎ１７ —２ ９ ０ ００ ．０ ０３ ９ ．ｓ ． ４８ ３ ． １ ． ０ ４ ９ ｓ ６ ２ ７
Ｔｈ ｐｌ ａ ｉ ｆ Ｌ ｎｅ Ａｒ ａ ｅ ｅｒｉ ａ ｇ ｎｕ ｓ ｆ ｅ ｔ ｎ Ｃｏｎ ｅ ｔ ｅ Ａｐ ｉ ｔｏｎ ｏ ｉ ｒ ｙ Ｓｐ ａｋ ｎ Ｌ ｒ ｅ Ｖｅ ｅ ｏｒＷ ｓ ｅｒ ｃ ｃ ｒ
令 言＝，ｉ ｓ ｎ０
ｌ 号点声源在Ｍ点 的声压 ， ２ 号点 声源在Ｍ点的声压 ，
‘ 一 一 砖
＝
一
＝Ｐ ｅ ‘ ｏ
＝
３ 号点声源在Ｍ点的声压 ，
＝
Ｐｏ 一 ｅ ‘ 一砖’＝ ｅ一 妒
ｎ 号点声源在Ｍ点 的声压 ，
＝
Ｐｏ 一 ｅ ‘ 一 ‘ 一
距 离为， ，则 各点源辐射 的声源在Ｍ上皆同相 ，因此 ，它们
合成声压 获得最大 伯即 ＝， 。由 指向性函数 的定义
ｒ ； ２ ／ｉ０＝ ＋ ｌｉ０ － ． ３ ｒ＋ ｓ ｎ ２ｓ ｎ ・ …
１ ｌ 。 ’
（ ）线性阵列为等 间隔的直线阵 ； ２ （ ）满足线性阵列达到远场 的条件 。 ３
在 科 学 技 术 日 益进 步 的今 天 ，出 现 了越 来 越多 的大 型运 动会 场及大 型演 出场 地 。在 这样 一个 大型场 地上 ，观
众都希 望 能听到 声场 均匀 、清晰 的声 音 ，这 就需 要用 合适
故 尸≈
血 为数 △： 等 两 波 ， 垮： ｉ ， 点 ＝ 垮 孥ｌｎ ， ｓ０ 为
源的距离， 为声波的波长，ｒ 为原点到Ｍ点的距离。
得出 ，当Ｍ点 移至 线列 阵的正 前方 ，即法线 方向时 ，
察 点 的距 离， 代 替 ，相 位 部 分 有 采
＝ ＋， ｉ ， ｓ ｎ０