舞台演唱会上的线阵可以用家用音箱代替吗？你先看看它的由来

近年来，线阵列扬声器系统以其独特的优势在大型扩声场所得到了广泛的应用。 线阵列扬声器系统是应市场需求而产生的，也是高科技的产物，因此备受关注。

多个线阵列扬声器

1.线阵列扬声器系统的制作

20世纪60、70年代，以披头士乐队为代表的摇滚音乐在欧洲和美国兴起。 几十万人去广场观看摇滚音乐会，扩音是个大问题。

例如，1977年9月3日在英国新城举行的一场摇滚音乐会有60万人参加。 扩声系统采用多个扬声器堆叠在一起组成的“音塔”，安装调试非常麻烦。

经过精心的设计和调试，花费了大量的心血，但扩音效果却始终不尽如人意。 这一现象向市场提供了信息：大型巡演演出需要功率大、安装调试方便的扩声系统。

一些大公司看到了市场需求，致力于开发大功率、长冲程的扩声系统。 从声学角度来看，有两种方法可以实现大功率、远距离的投射效果。

01一个是喇叭

通过喇叭将声能集中向一个方向辐射，控制方向性，提高辐射效率，达到远距离投射的效果。 例如，在20世纪50年代，我们在金门和马祖的广播系统使用了大喇叭。 每个喇叭都有十几米长，传播距离长达数公里。 喇叭方面的研究已成功开发出恒指向性号角扬声器、多驱动单元号角扬声器等。

02另一个是扬声器阵列

20世纪30年代提出的扬声器阵列利用干涉原理来控制指向性。 事实上，当时已经流行一种音柱扬声器——音柱。 声柱垂直指向性较窄，但功率不够高，投射距离不远，在声音动态和带宽方面还存在一些需要克服的问题。 一些大公司根据自身情况有自己的优先事项。

法国L-公司于1993年首次推出V-DOSC系统，它是由一排单元扬声器组成的阵列，其工作原理类似于音柱。 其垂直方向性可控，由单元箱数量决定，水平辐射角为120°。

每个单元箱的频率响应为50Hz~18kHz±3dB，功率为1500W，灵敏度为134dB。 高频单元通过波导向外辐射。 这是最早推出的线阵列产品，从一开始就引起了人们的关注。

市场的需求，高新技术的发展和应用，使得线阵列扬声器系统成为企业展示实力的标志性产品。 现在的线阵列是喇叭技术和阵列技术的结合，使得辐射性能更加完美。

两线阵列扬声器系统的特点

01单元箱规则排列

线阵列扬声器系统由一排单元箱组成。 这些单元箱按照一定的规则排列，可以根据声场的需要排列成直线或“J”形。 单元箱的数量根据扩声领域的需要确定，但必须满足形成线阵列的基本要求；

也就是说，线阵列的长度至少应大于辐射声波波长的一半。 每个单元箱的辐射特性都有严格的要求。 例如，辐射声功率、频率特性、水平方向性、失真度和线性相位必须满足线阵列的要求。

02功率大、投射距离远

例如，EAW KF761单元箱中的低频单元承受功率为1200W，灵敏度为96dB； 中频单元功率500W，灵敏度107dB； 高频单元功率150W，灵敏度112dB。

单元盒形成阵列后，由于单元盒之间的相互作用，提高了扬声器的辐射阻抗，提高了辐射效率。 因此，采用线阵列扬声器系统作为声源，很容易在100m距离处获得超过100dB的声压级。

03 覆盖的声场比较均匀，干扰区域小，播放解析力高

线阵列的垂直方向性非常尖锐，一般在10°左右，最窄可达3°。 辐射声束窄，到达相应观众区域的直达声较强，辐射距离较长；

大面积的声压级变化相对较小。 由于线阵的旁瓣控制，辐射声场的重叠面积比较小，干涉面也小。 直达声占主导地位，聆听体验良好，声音清晰，解析力高。

3. 线阵列音箱的工作原理是什么？

线阵列的工作原理可能是一个相当深入的讨论。 在这里，我们不会过多详细地解释整个理论的细节。 下面将通过简单的语言和数学计算，让您首先了解典型扬声器发出的声音是如何随着距离的增加而分散的。

01平方反比定律

声学中平方反比定律的内容是声音的强度与听音位置到声源的距离的平方成反比。 结果是听者与点声源之间的距离每增加一倍，声压就会降低6dB。 这是我们通常使用的扬声器的性能，尽管实践和理论之间存在许多细微的差异。

02点声源

平方反比定律假设扬声器是全向辐射的。 对于实体扬声器来说，这种情况很少见，除非扬声器发出很低的频率（这就是为什么我们总是强调低音或低音炮没有指向性）。

然而，随着声音传播距离的增加，即使是典型的定向扬声器（例如具有 90° 水平覆盖角和 90° 垂直覆盖角的号角扬声器）也会遵循平方反比定律，表现得像理论上的点声源。 声音的扩散（即全向辐射）。

03 线声源

线阵列扬声器的声压覆盖范围接近所谓的线声源理论。 每当聆听距离加倍时，电平不会下降6dB。 理论上只下降3dB，但实际应用中，结果并不那么理想。

本文不会详细讨论为什么会出现这些差异。 但即便如此，相比点声源音箱，线阵列音箱在垂直覆盖角度上也有独特的优势。

具有线性声源辐射特性的扬声器可以达到以下效果：您可以在大厅或室外空间的后部区域感受到相对较大的声压级，并且为了做到这一点，您不需要进行操作普通的点源扬声器同样，故意加大功率，让扩音系统前面距离扩音系统较近的人听到太大的声音。 其优点在于垂直声扩散角的可控性复杂且多变。

那么如何实现线性声源辐射呢？ 答案是相位抵消。

相位抵消通常是工程师在音响系统中试图避免的事情之一，但它在线阵列扬声器协同工作时能够提供的狭窄垂直覆盖角度中发挥着核心作用。

即使采用形成垂直覆盖的高级扬声器箱体设计，线阵列中的扬声器之间仍然存在大量实际重叠。 也就是说，线阵列扬声器的垂直覆盖角度并不是由单个扬声器形成的，而是出口处多个扬声器有效干扰的结果。

然而，实际上，每个线阵列扬声器与观众的距离会略有不同，从而导致小程度的相位抵消。 当然，你也可以通过引入电子延迟的方式，对线阵列扬声器的垂直覆盖角度进行手动干预和微调（EAW Anya和Anna系统应用了这项技术）。

04 使用线阵系统时的注意事项

尽管应用相位消除可以具有缩小线阵列中扬声器的垂直覆盖角度的效果，但它们的水平覆盖角度不受影响。 因此，实线阵列中的单个扬声器可以具有90°的水平覆盖角，而只有20°或更小的垂直覆盖角。

此外，尽管相位抵消可以实现线声源分布并显着改善长距离覆盖，但随着距离的增加，线阵将开始表现出点声源特性，并屈服于每增加一倍衰减6dB的平方反比定律。距离。 。

线阵列能够​​近似线源函数，但它们也有一些限制和注意事项。 首先，阵列从上到下的总长度决定了具有线源覆盖特性的最低频率。

这是因为，随着波长变长，从聆听位置的不同扬声器单元发出的声音到达聆听者位置的相应时间之间的间隙必须更大，才能达到线性声源的效果。

这需要更大的数组长度。 在光谱的另一端，波长变得如此短，以至于驱动器太大而无法放置得足够近，因此相对相位差变得太大而无法充当线源。

在这些情况下，各大厂商都会采用波导结构，将点声源转换为线声源功能。 尽管所有波导结构的设计目的都是相同的，但几乎每个制造商都采用不同的结构，并拥有自己的专利来保护其知识产权。 这也是一个厂家在开发线阵扬声器过程中最困难的环节。

线阵列在声学上具有挑战性的空间中非常有用，因为您可以控制它们的垂直分散并减少声音反射。

找到使声音的覆盖区域远离天花板和地板的方法是一个好的开始，然后选择具有特定水平覆盖角度的扬声器将帮助您将不需要的声音远离侧壁，从而获得更好的房间扩声清晰度。 。

U2 2015 世界巡演中安装的大型线阵列覆盖（照片提供：Royer Labs）

05 线阵形式

由于每个扬声器的垂直辐射非常窄，因此可以有效地将聆听空间从前到后分为多个部分，前部仅由少数扬声器覆盖，而更多扬声器可以覆盖后部。

基于这个想法，形成了现在非常流行的J型线阵列，在音乐厅和室外场馆中经常可以看到。

线阵列的具体安装形状将根据需要覆盖的区域的布局和大小而有所不同。 一般情况下，前排覆盖由于距离较短，只需要少量线路即可满足声压要求。 但考虑到覆盖均匀的因素，线阵之间的安装角度也需要设计得比较大。

由于中后距离相对较长，需要集中角度安装更多的扬声器，以实现远距离覆盖。 广义上描述的这种做法有助于提高整体覆盖范围的一致性。

近年来，还开发了一些方法，其中用户可以通过调整传送到每个扬声器箱的功率来对能量分布进行微妙的调整 - 这种技术通常称为功率分级。

06 微型线阵列

虽然线阵列技术最常用于专业大型室内和室外扩声应用，但也有许多公司，例如 Bose 等，提供使用小型扬声器微阵列（通常为 2"）的小型个人 PA 系统。 -4" 大小）以产生相同的线源覆盖效果。 如果使用得当，这些系统可以在小型场地提供良好的覆盖范围。

07线阵列的挑战和局限性

虽然线阵列可以帮助解决某些空间问题，但它们具有复杂的局限性。 除了需要足够的长度来控制较低频率下的覆盖角度的挑战之外，线阵列有时还会遇到奇怪的异常现象，例如某些频率可能会在阵列正上方和正下方的区域中形成波瓣。

而如果这种情况恰好发生在声学较差的空间中，可能会产生严重的后果。 例如，如果您的人声麦克风放置在线阵列下方，您可能会遇到反馈问题。

此外，就音质而言，即使在最好的情况下，线阵列也不太可能与高质量单驱动器扬声器或单个两路或三路驱动器扬声器产生的声音纯度相匹配。

这就是它们不太可能出现在较小空间中的原因之一。 对于小型场合的扩音，能发出声音的扬声器数量较少比较合适。 当然，成本和空间也是考虑因素。