近年來，線陣列揚聲器系統(tǒng)以它獨特的優(yōu)勢廣泛用于大型的擴(kuò)聲場所。線陣列揚聲器系統(tǒng)是應(yīng)市場需求而產(chǎn)生的，也是高新技術(shù)的產(chǎn)物，因此備受人們的關(guān)注。

　　線陣列揚聲器系統(tǒng)的產(chǎn)生

　　上世紀(jì)六七十年代在歐美興起了以“披頭士”樂隊為代表的搖滾樂，到廣場上看搖滾音樂會的觀眾多達(dá)幾十萬，擴(kuò)聲是個大問題。比如，1977年9月3日在英國的New Jersey舉行的一場搖滾音樂會就有60萬人參加。擴(kuò)聲系統(tǒng)采用多只音箱疊放在一起組成的“音塔”，安裝調(diào)試非常麻煩。經(jīng)過精心設(shè)計和調(diào)試，花費了很多精力，擴(kuò)聲效果總是不盡人意。這種現(xiàn)象提供了一個市場信息，大型巡回演出需要功率大、安裝調(diào)試方便的擴(kuò)聲系統(tǒng)。

　　一些大公司看準(zhǔn)市場需求，致力于開發(fā)大功率、遠(yuǎn)投射的擴(kuò)聲系統(tǒng)。從聲學(xué)角度來考慮，有兩種方法可以獲得大功率、遠(yuǎn)投射的效果。

　　一種是號筒， 使聲能量通過號筒集中在一個方向輻射出去，控制指向性，提高輻射效率，達(dá)到遠(yuǎn)投射的效果。例如20世紀(jì)50年代，我們對金門、馬祖廣廣播系統(tǒng)就曾經(jīng)采用過大號筒，一個號筒長達(dá)十幾米，傳播距離達(dá)幾公里。

　　另一種是20世紀(jì)30年代就提出的揚聲器陣， 利用干涉原理控制指向性。事實上，當(dāng)時已經(jīng)流行一種柱型音箱——聲柱。聲柱具有比較窄的垂直指向性，但是功率不夠大，投射不遠(yuǎn)，聲音的動態(tài)和頻寬等還存在一些需要克服的問題。一些大公司根據(jù)自己的情況，各有側(cè)重。

　　號筒的研究成功地開發(fā)了恒指向性號筒揚聲器、多驅(qū)動單元的號筒揚聲器等。法國L-Acoustics公司于1993年首先推出了V- DOSC系統(tǒng)，它是由一列單元音箱組成的陣列，工作原理類同于聲柱。其垂直指向性可控制，由單元箱的數(shù)目決定，水平輻射角120°。每只單元箱的頻響為50Hz～18kHz±3dB，功率1500W，靈敏度134dB。高頻單元通過波導(dǎo)管向外輻射。這是最早推出的線陣列產(chǎn)品，一開始就引起了人們的關(guān)注。

　　市場的需求，高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得線陣列揚聲器系統(tǒng)成為各公司顯耀自己實力的標(biāo)志性產(chǎn)品。現(xiàn)在線陣列已是號筒技術(shù)和陣列技術(shù)的結(jié)合，使得輻射性能更完美。

　　線陣列揚聲器系統(tǒng)的特點

　　1. 單元箱規(guī)則排列

　　線陣列揚聲器系統(tǒng)是由一列單元箱組成，這些單元箱按一定規(guī)則排列，根據(jù)聲場需要可以排成直線和“J”字形。單元箱的數(shù)目由擴(kuò)聲聲場的需求決定，但是必須滿足形成線陣列的基本要求，即線陣列的長度至少應(yīng)大于輻射聲波的波長的一半。每一只單元箱的輻射特性有嚴(yán)格的要求。例如，輻射聲功率、頻率特性、水平指向性、失真和線性相位等必須滿足線陣列對它的要求。

　　2. 功率大、投射距離遠(yuǎn)

　　例如，EAW KF761的單元箱中的低頻單元承受功率1200W，靈敏度96dB;中頻單元功率500W，靈敏度107dB;高頻單元功率150W，靈敏度 112dB。單元箱組成陣列以后，由于單元箱之間的相互作用，使得揚聲器的輻射阻抗得到了提升，提高了輻射效率。因此，采用線陣列揚聲器系統(tǒng)作為聲源在100m以外希望獲得100dB以上的聲壓級是輕而易舉的。

　　3. 覆蓋的聲場比較均勻，干涉區(qū)域小，重放分辨率高

　　線陣列的垂直指向性很尖銳，一般在10°左右，最窄的可達(dá)3°。輻射的聲束窄，到達(dá)相應(yīng)的觀眾區(qū)域的直達(dá)聲比較強(qiáng)，輻射的距離又比較遠(yuǎn)，在很大的區(qū)域內(nèi)的聲壓級的變化比較小。由于線陣列的旁瓣控制使得輻射聲場的重疊區(qū)相對比較小，干涉面小。直達(dá)聲為主的區(qū)域，聽感好、聲音清晰、分辨率高。

　　線性陣列音箱是如何工作的？

　　線陣列如何工作可以是一個相當(dāng)深入的討論。在這里，我們將不會過于詳盡的解釋整個理論的細(xì)節(jié)。下面將用簡單的語言和數(shù)學(xué)計算，讓大家首先了解典型的揚聲器發(fā)出的聲音是如何隨著距離的增大而分散傳播的。

　　1. 反平方定律

　　聲學(xué)中反平方定律的內(nèi)容是，聲強(qiáng)度的大小和聽音位置與聲源之間距離呈平方反比。其結(jié)果是聽音者距離點聲源的距離每增加一倍，聲壓衰減6dB。這是我們通常情況下使用的揚聲器的表現(xiàn)，雖然實際和理論會有很多細(xì)微差別。

　　2. 點聲源

　　反平方定律的前提是假設(shè)揚聲器能夠全向輻射。而對于實體揚聲器來說，這種情況很少見，除非揚聲器發(fā)出很低的頻率(這也是我們?yōu)槭裁匆恢睆?qiáng)調(diào)低音或者超低音沒有指向性的原因)。然而，隨著聲音傳播距離的增加，即使典型的定向揚聲器(例如具有90°水平覆蓋角和90°垂直覆蓋角的號筒揚聲器)也會遵從于反平方定律，像理論上的點聲源一樣進(jìn)行聲音的擴(kuò)散(即全向輻射)。

　　3. 線聲源

　　線性陣列音箱的聲壓覆蓋則靠近所謂的線聲源理論，每當(dāng)聽音距離加倍時，電平不會下降6dB。從理論上來講，它只會下降3dB，但在實際應(yīng)用中，結(jié)果并沒有這樣理想。關(guān)于為什么會有這些差別，本文不作詳細(xì)論述。但即便如此，相對于點聲源揚聲器而言，線性陣列音箱在垂直覆蓋角度上有著得天獨厚的優(yōu)勢。

　　具有線性聲源輻射特點的揚聲器可以達(dá)到如下效果：您可以在大廳或戶外空間的后方區(qū)域感受到相對比較大的聲壓級，而為了做到這一點，你不需要像操作普通點聲源音箱一樣，特意加大其功率以致于讓前方離PA系統(tǒng)比較近的人聽到過于大的聲音。它的優(yōu)勢在于聲音垂直擴(kuò)散角度復(fù)雜多變的可控性。

　　那么如何實現(xiàn)線性聲源輻射？答案是 相位抵消。

　　相位抵消通常是在音響系統(tǒng)中需要工程師們嘗試去避免的事情之一，但它對線陣揚聲器在一起工作時能夠提供具有較窄的垂直覆蓋角度起著中心作用。即使使用了高級別的揚聲器箱體設(shè)計來塑造垂直方向的覆蓋，在線陣列中的揚聲器之間仍然有很多實際上的重疊。換句話說，線陣列揚聲器的垂直覆蓋角度并非是單只喇叭就可以形成的，它是多只揚聲器在出口處形成有效干涉的結(jié)果。然而，現(xiàn)實狀況中，每個線陣列揚聲器與觀眾之間的距離會稍有不同，這樣就會引起小程度的相位抵消。當(dāng)然，你也可以通過引入電子延時的手段，對線陣列音箱的垂直覆蓋角度進(jìn)行人工干預(yù)，并進(jìn)行細(xì)微調(diào)整(EAW Anya和Anna系統(tǒng)則應(yīng)用了此項技術(shù))。

　　線陣列系統(tǒng)使用的注意事項

　　雖然應(yīng)用相位抵消可以形成揚聲器在線陣列中的垂直覆蓋角度收窄的效果，但是它們的水平覆蓋角度是不受影響的。因此，現(xiàn)實中的線陣列中的單個揚聲器可以有90°水平覆蓋角，而僅以20°或者更小的角度進(jìn)行垂直覆蓋。此外，即使相位抵消可以實現(xiàn)線源分布并且顯著地改善長距離覆蓋，但是隨著距離增加，線陣列也會開始呈現(xiàn)點源特性，并屈服于反平方定律距離每增大一倍衰減6dB的規(guī)律 。

　　線陣列具有近似線源函數(shù)的能力，但也有一些局限性和需要注意的事項。首先，陣列總體從上到下的長度確定了具有線聲源覆蓋特性的最低頻率。這是因為隨著波長變長，在收聽位置處，聲音從不同揚聲器單元到達(dá)聽音者位置的相對應(yīng)時間之間的差距必須更大才能得以實現(xiàn)線性聲源的效果。這樣便需要一個更大的陣列長度。在頻譜的另一端，波長變得如此短以至于驅(qū)動器太大而不能足夠靠近地放置在一起，因此相對相位差變得太大以致不能實現(xiàn)線源功能。在這些情況下，各大廠家都會使用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于實現(xiàn)從點聲源向線聲源功能的轉(zhuǎn)換。雖說所有的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)都是為了實現(xiàn)同樣的目的，但是每個廠家?guī)缀醵际褂昧瞬煌慕Y(jié)構(gòu)，并且都有自己的專利用于保護(hù)自己的知識產(chǎn)權(quán)。這也是一個廠家在研發(fā)線性陣列音箱的過程中，難度最大的一個環(huán)節(jié)。

　　線陣列在聲學(xué)上具有挑戰(zhàn)性的空間中非常有用，因為您可以控制它們的垂直擴(kuò)散并減少聲音的反射。想辦法讓聲音的覆蓋區(qū)域離開天花板和地板是一個很好的開端，然后選擇具有特定水平覆蓋角度的揚聲器，這將幫助你保持多余的聲音遠(yuǎn)離側(cè)面墻壁，從而得到更好的室內(nèi)擴(kuò)聲清晰度。

　　大規(guī)模的線陣列覆蓋安裝在U2 2015年世界巡回演唱會現(xiàn)場(照片提供：Royer Labs)

　　線陣列的形態(tài)

　　因為每個揚聲器的垂直輻射非常窄，所以，可以有效地將聽音空間分成從前到后的多個部分，前部僅由少量揚聲器覆蓋，而更多的揚聲器可以覆蓋后部。依據(jù)這個想法，形成了非常流行的J形排布的線陣列，這在音樂廳和戶外場所中經(jīng)常出現(xiàn)。

　　線陣列確切的安裝形狀將根據(jù)需要覆蓋的區(qū)域的布局和尺寸而變化。一般情況下，前排的覆蓋因為距離近的緣故只需要少量的幾只就可以滿足聲壓要求，但是因為考慮到均勻覆蓋的因素線陣列之間的安裝角度也需要設(shè)計的比較大。而中后方因為距離比較遠(yuǎn)的原因，則需要更多數(shù)量的音箱集中角度安裝，這樣才可以達(dá)到遠(yuǎn)距離覆蓋的效果。剛才大致概括描述的這種做法，有助于提高整體覆蓋的一致性。近些年也發(fā)展出了用戶可以通過調(diào)節(jié)傳送到每個揚聲器箱的功率來進(jìn)行細(xì)微的能量分布調(diào)整的辦法——這種技術(shù)通常被稱為功率漸層。

　　線陣列的挑戰(zhàn)和局限性

　　雖然線陣列可以幫助解決某些空間的問題，但它們有復(fù)雜的限制。除了需要足夠的長度以控制較低頻率的覆蓋角度這一挑戰(zhàn)之外，線陣列有時可能會遭受到奇怪的異常，例如某些頻率可能在陣列正上方和下方的區(qū)域形成波瓣。而如果這種情況恰巧發(fā)生在一個不良的聲學(xué)空間，則可能會帶來很嚴(yán)重的后果。例如你的聲樂話筒放置在線陣列下方，你可能會遇到反饋問題。

　　線陣列設(shè)置

　　線陣列要能很好的發(fā)揮其作用，需要經(jīng)過嚴(yán)格的機(jī)械安裝設(shè)計，并設(shè)置正確的電子分頻及校正程序。由于涉及復(fù)雜的相互作用，這一切顯得都很重要。每個箱體的確切安裝角度，確切的吊掛點和吊掛高度，以及每只箱體單獨的驅(qū)動程序和延時、相位、增益甚至高低通濾波器設(shè)置，都必須精確以實現(xiàn)最佳性能。好在現(xiàn)有的大品牌生產(chǎn)廠家大都有針對自己產(chǎn)品的依據(jù)虛擬空間進(jìn)行聲音覆蓋模擬的軟件。

　　聲音質(zhì)量

　　即使在最好的情況下，線陣列也不可能與高質(zhì)量的單驅(qū)動器揚聲器或者單只的兩分頻或者三分頻驅(qū)動揚聲器所發(fā)出的聲音的純度相媲美。這也是為什么它們在較小空間中不大可能出現(xiàn)的一個原因。小場合的擴(kuò)音，能夠發(fā)聲的音箱數(shù)量如果能做到較少會更加合適。當(dāng)然，成本和空間也是考慮因素。

　　微型線陣列

　　雖然線陣列技術(shù)最常見于專業(yè)的大型室內(nèi)外擴(kuò)聲應(yīng)用，但有許多公司，如Bose，F(xiàn)ishman，Turbosound等，提供小型的個人PA系統(tǒng)，使用小型揚聲器的微型陣列(通常為2"-4"的尺寸)以產(chǎn)生相同的線源覆蓋效應(yīng)。正確的使用這些系統(tǒng)，可以讓它們在小型場地提供良好的覆蓋。