線陣音響

世界各主要專業揚聲器、音箱公司，紛紛推出各自的線性陣列揚聲器系統。其中有：MeyersoundM3D、Deliya-Sound-la210、EVX—Line、SVSL、MartinAudioW8L、CODALA系列。這些系統名稱不同，但原理和特性卻大同小異。同時又各自標新立異，或在結構、或在箱體工藝、單元選擇等方面八仙過海，各顯神通。既避免專利、模仿、抄襲的困擾，又獨樹一幟，宣揚自己公司的賣點。這就自然引起國內同行的興趣和關注。不斷有人提出問題，但國內刊物中資料很少，有必要討論。

線性陣列是一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元，並具有相同的振幅與相位。

圖1(a)和(b)是線性陣列揚聲器系統的示意圖。雖說是按直線排列，但覆蓋面排列的角度有所不同。線性陣列的概念並不是而今才有的，最初是由美國著名聲學專家H．F奧爾森提出的。1957年奧爾森先生出版了經典聲學專著『聲學工程』（AcousticalEngineering）中，論述了線性陣列特別適合遠距離聲輻射。這是因為線性陣列能夠提供非常良好的垂直覆蓋面的指向性，以取得良好的聲效果。

到了70年代出現了最早的線性陣列揚聲器系統，不過當時尚不完善。是以“聲牆”形式出現的。數十隻甚至上百隻音箱水平堆積、垂直疊放形成聲牆，上萬瓦的功率一開起來確實地動山搖、氣勢不凡。但人們很快發現了它的不足，不僅需要太多音箱，而且音箱之間的相互干涉，使得音質變壞，指向性、覆蓋面都受到影響。1983年在歐洲AES會上，Philips公司介紹了一種Bessel函數陣的概念採用一種簡單的加權因子來解決這一問題。但是要製造Bessel陣必須從Philips公司得到許可證，也要付出相應代價。有趣的是採用線性陣列揚聲器系的各公司對Bessel陣不置一詞、諱莫如深。而今用的線性陣列揚聲器系統已經充分改進，與初期不可同日而語。在結構上也相當實用。例如幾十隻箱，在一小時之內，即可完成組裝、弔掛、接線，馬上投入使用。

線性陣列擴聲系統的優點是明顯的。

(1)由於線性陣列的特點，在主軸垂直平面指向性呈窄波束，能量疊加可以遠距離輻射。而線性列的彎曲部分下端覆蓋近區，形成自近而遠的覆蓋。如圖2所示。

圖2

(2)線性陣列擴聲音箱的改進更符合技術、工藝、安裝的要求。

中間高頻部分比較特殊，2隻(JBL)或3隻(V)高頻揚聲器出口連在一起fJ2j，JBL公司稱之為聲波形成器，E-V公司稱之為平面波產生器。根據用MAPP軟體分析，線性陣列的指向性隨著頻率升高指向性愈尖銳。到達一定頻率，如2kHz時，指向性呈放射狀，即指向性圖出現波瓣。這時高頻揚聲器組成的聲波形成器就起作用，使高頻指向性疊加加強。

(3)線性陣列無法忽視相互的干涉，線性陣列本身並沒有改善音質。

線性陣列不僅用在專業音箱中，也用於Hi—Fi音箱中。最近Dynaudio推出的信心(confidence)系列音箱採用了一種DDC(DynaudioDirectivityControl丹拿指向性控制)其實是6隻揚聲器組成一個小型的線性陣列。

回顧線性陣列的產生背景，在一個大型運動場，希望四周看台的觀眾都能聽到均勻、清晰的聲音。一個常用的辦法是分散擴聲，在運動場四周多裝多組揚聲器系統，這就需要多組分散揚聲器系統。另外，當在主舞台演唱時，所聽到的聲音方向出於商業目的或其它，一些介紹資料有言過實際方向不一致，影響聆聽效果。在對遠距離輻射時，採用大功率音箱，如600W，不但價格昂貴，還有一個大功率失真問題。線性陣列可以解決這一問題。

奧爾森當時所稱的直線聲源，是由大量分佈在直線上間隔相同，但非常小的等強同相點聲源組成。如果點聲源的數量趨近於無窮大，點聲源間距趨近於零，並有關係nd=l式中，n為聲源的數量；d為聲源間距離；f為直線聲源長度。

直線聲源的指向性圖如圖2所示。它是長波長的函數，這是用極坐標表示的在一定距離角變化的聲壓曲線。相應於零度角的方向垂直線，在三維空間的指向特性是以直線為軸旋轉面。從這一組曲線可以看出，線性聲源的揚聲器的數目愈多，指向圖愈尖銳。

近年來，製造的線性陣列揚聲器系統是由若干音箱在垂直面重疊組合，形成一個水平方向角度一定(一般為90。)垂直方向較窄的波束。一個室外運動場(距離可在100m以上)，有這樣4條線性陣列系統就足以滿足聲場覆蓋的要求，這就是線性陣列系統的優勢所在。線性陣列系統常常有一點稍稍的彎曲，如圖1(a)，(b)所示。目的是為得到更大的覆蓋角。主體部分對遠場，彎曲部分對近場。使垂直指向性不對稱，可在高頻不足的部分聚集一些聲能。

線性陣列的相互干涉

處於商業目的的或其它考慮，一些介紹資料有言過其實之處。線性陣列各音箱到達同一聆聽點有時間差。線性陣列到某一觀察點有距離差，如圖3所示。

圖3

距離差、時間差會引起干涉，在頻率響應曲線上出現峰谷值。這在理論上早就有明確結論。JBL公司的MarkR。Gander先生的實際測試更說明了這一點。他分別用2隻音箱、4隻音箱、9隻音箱各種不同擺法、不同相對位置，分別測量它的軸向頻率響應及偏軸l2．5。，25。，37．5。，50。等不同角度的頻率響應，可以很清楚地看到許多峰谷出現，在高頻還伴隨著輸出下降。