简析线性阵列和全频声耦合拼接技术

线性阵列音箱全称线声源阵列扬声器系统，由多个音响组合成，因为它们靠得很近，在声场的辐射范围里穿插在一起很容易产生干涉，导致损坏音质，但是有人捉住这一点来应用，音响里喇叭的各种排列的不同，加上外置平衡器的配合使音质更加有另一番风味。线性阵列是基于“线声源”实践研发的，是相对于传统扬声器的“点声源”的一种扬声器系统形式，通常也简称线阵。理想的线声源，扬声器距离听音者每增加一倍距离，听音面积增加两倍。点声源。扬声器距离听音者每增加一倍距离，听音面积增加4倍。所以点声源增加一倍距离衰减10lg1/4=-6dB；线声源增加一倍距离衰减（10log1/2=-3dB），也就是说，在理想状况下，线声源在较长的距离上比点声源衰减的要小一倍。这就是大型文艺演出上应用线性阵列的缘故。

　　但是多数企业的线性阵列是准线性阵列，不是真正意义上的线性阵列。线性阵列最容易迷惑人了，因为很多人不知道如何区分，要想鉴别，主要有两个方法：

　　第一，高音垂直控制角度不能大于1度，否则85米以后必然产生干涉，同时必须说明是用什么方式控制的角度，否则一定只能是准线性阵列。

　　第二，在150米以后，能否清晰听出10KHZ以上的高频，往往多数人不会有机会在150米以外试听线性阵列，因此，很多品牌，都可以通过近听效果来迷惑别人。

　　传统音箱的中高音是通过号角聚声能，就象手电筒靠灯罩聚光一样，光线发散，射程有限，而我们的声透镜聚集声能的方式，就跟激光聚集光能的方式一样，射程更加远，声压更加强。

　　扩声的趋势已经是既增加音乐会中实际的SPL（声压级），又增加所覆盖的听从范围，这就不可避免地导致扬声器数量的增加。常规的号筒负载扬声器通常以每个音箱的水平覆盖角度来决定组合成扇形阵列，以减少导致相互抵消干涉的重叠覆盖区域，在这样的排列下，在同一个方向上只能用一个音箱来提供清晰度高的声音。为了达到最远的距离和更高的SPL（声压级）而采取的“使阵列平直”的设计，导致在不可控制的方向上的严重干涉。影响声音的质量，分析力，覆盖范围，即使按说明书排列（总是“最佳”的折中，因为单独号筒的极坐标响应随频率而变），音箱之间辐射的声波仍不能有条理地耦合，因此传统系统方案从根本上是有缺陷的，更麻烦的是由连贯性声源产生的混乱声场，浪费了声能，所以为了要达到与一个单独的清晰的声透镜垂直阵列相同的声压级，传统阵列就需要比这个声透镜垂直阵列所用音箱多几倍的数量和更大的功率，即使这样音量够大但不等于声音质量够好。

　　为了说明这个原理，想想我们向水中扔石子时会发生什么，如果我们向水中扔一块石子，就会从石子入水的地方扩展开圆形的波纹，如果我们向水中仍一把石子，我们会看到什么是所谓混乱的波场。如果我们向水中扔一块与那把石子一样大小和重量的大石头，我们就会看到跟扔一块小石子一样的圆波纹，不同的是其振幅非常大。如果把那把单独的石子全部粘到一起，则其效果和大石子是一样的。这说明了我们的想法，如果我们能用一些可分别运输和操作的单独的扬声器，创建一个单个的声源，那么我们就达到了我们的目标，即可以提供一个总体上连贯的、可预测的声场。所以我们通过此项研究和开发，研制出完全模块化，并可调整的单一声源为特性的声透镜垂直阵列，它的意义和价值是显而易见的。

　　传统的大品牌音箱厂，为了证明自己的技术实力纷纷开发出自己的线性阵列，还有一些高档品牌，为了脸面，也要有线性阵列，但是声透镜垂直阵列的核心技术不是头脑一热就能做到的。根据1933年的理论，线性阵列的核心技术就是高音6K以上的耦合技术，这是世界难题，因为只有把高音的声波控制在垂直投射角度为“0”度时，线性阵列才会成立，如果真的能做到的话，那这个厂家将成为世界音响行业的老大。

　　我们比较所有的这些有线性阵列的厂家，了解到他们还是在用传统的号筒和相位塞结构解决投射角度问题，这对改变声波的物理特性起不到根本作用，因为它最多就能控制在垂直10度左右，那么对1个垂直阵列来说，投射不到几米，就已开始干涉了，达不到耦合的目的。

　　原因是：这些年来，基于行业技术的局限性，世界许多顶级知名品牌厂家，还是用传统的号筒挤压方式，但无法改变声波在空气中传播的物理特性（球型波），单只音箱的投射角度最小达到垂直10度左右，离耦合条件需要几乎为“0”度有很大差距，而号筒天生就有声染色现象（听起来不真实）。结合其它领域的科学原理，进行研究，发明了声透镜，也就是我们所研究的称为全频声耦合拼接技术的真正开始，它是全频声耦合技术的心脏，它能改变传统声波特性，传统声波通过它改变成平行波，垂直角度已达到0.12度基本平行状态，水平角度达到120度，因不是号筒，所以没有声染色，体积也能变小，在物理声学上，近场扩展使得一个人从声透镜系统走出很远的一段距离，而声压级变化很小，这是由于系统非传统的衰减率。实际上，许多听众从很远的场地体验了近场听音享受的高保真度，改进的立体声映象和非凡的清晰度，主观上，音箱好像离你非常近而且声音就在你面前。

　　做为会议环境所用的音箱，会议用小型声透镜模块垂直阵列音箱的优势更加突出。因为像报告厅，礼堂，大中型会议厅，多数表面装修都很光滑，相对回声比较大，用传统的音箱就会出现很多严重相位干涉问题，加上回音重，也就是返射声与直达声交叉在一起，形成二次干涉，话筒回授问题也是这些原因造成的（即使话筒音头不对着音箱）。而小型的会议专用声透镜垂直阵列音箱是由垂直排列的若干只全频模块组成的，每只模块的声波垂直角度是0.12度，几乎平行于地面和天花板。

　　1、由于垂直排列，声波是耦合在一起，无相位干涉。

　　2、由于每只声透镜全频模块发出的是平行声波，在与单元模块每增加1倍距离时，声波衰减不是按传统的6dB，而是3dB。这意谓着声波将会传得非常远。

　　3、基于单只声透镜模块的垂直角度是“0”度，而产生新的衰减特性，在垂直方向再增加排列若干只相同的声透镜模块以后近听，人耳只能听到一只模块的声音，远听就会听到几只模块合在一起的声音，（只有声波的垂直扩散角度是“0”度时，才有可能）再加之它独有的衰减性，结果就发生了常理无法解释的现象：远听声不小，近听声不吵（大）的全频声耦合特性（平行波）的直达声，它特有的水平覆盖扩散角为120度的满场听众区全频响覆盖。

　　4、由于每只全频模块垂直角度控制到“0”度，基于话筒只对其中的一只模块构成反馈关系的特点，抗啸叫能力非常明显，抗叫音量比传统音箱音量高出近20dB。

　　5、场地的覆盖范围是由阵列的长度决定的，阵列的长度（模块的数量）增加，频响带宽也能增加（声透镜特性之一）。

　　声透镜的另一个好处是在规定的覆盖区域之外的高声压级抑制，使得在环境噪声控制是难题时，声透镜成为一个好的解决方案。例如：在户外的露天剧场和露天扩声场地与居民住宅区很近的情况下。 总之，声透镜所固有的精确指向性，灵活可预测的扩声方法，为声学设计展现了许多前所未有的扩声理念和视野，是音频扩声领域的一场全球性革命！