了解過(guò)線(xiàn)陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的朋友都知道，線(xiàn)陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)(為區(qū)別于線(xiàn)陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng))不同的是：常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)所輻射的聲波波陣面圖形類(lèi)似球狀波，近似于點(diǎn)聲源;而線(xiàn)陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)所輻射的聲波波陣面圖形類(lèi)似柱狀波，近似于線(xiàn)聲源，但前提條件是在臨界距離之內(nèi)，在臨界距離之外則與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)一樣，開(kāi)始由柱狀波漸變過(guò)渡為球狀波，因此，如果組陣是直線(xiàn)形并且各換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是相等的，則響應(yīng)是距離的函數(shù)，線(xiàn)陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)在臨界距離內(nèi)符合距離加倍，聲壓級(jí)衰減3dB，在臨界距離外符合距離加倍，聲壓級(jí)衰減6dB的聲壓級(jí)衰減規(guī)律，這個(gè)聲壓級(jí)衰減量從3dB過(guò)渡到6dB的距離稱(chēng)為臨界距離。臨界距離與重放的頻率和線(xiàn)陣列的長(zhǎng)度有關(guān)，在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)陣列條件的前提下，臨界距離與重放的頻率和線(xiàn)陣的長(zhǎng)度平方成正比。低頻信號(hào)發(fā)散距離較短，高頻信號(hào)發(fā)散距離較長(zhǎng)，有利于高頻的傳播。線(xiàn)陣列長(zhǎng)度越長(zhǎng)，柱面波發(fā)散成為球面波的距離越遠(yuǎn)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，為取得有效的中低頻傳播距離，應(yīng)使用較長(zhǎng)的線(xiàn)陣列。

　　任何一個(gè)有限大小的聲源在自由空間的輻射，其波陣面總是要發(fā)散的，柱面波最終會(huì)發(fā)散成為球面波，即由距離增加1倍聲壓級(jí)減小3dB，變?yōu)榫嚯x增加1倍聲壓級(jí)減小6dB。

　　柱面體的表面積計(jì)算公式如下：

　　當(dāng)r 延伸為原來(lái)的2倍時(shí)，則表面積變化為：A圓柱≤2π(2r)h>/(2πrh)=2。即：當(dāng)r 延伸為原來(lái)的2倍時(shí)，圓柱表面積變化為原來(lái)的2倍。聲強(qiáng)變化為原來(lái)的1/2，計(jì)算10Lg(1/2)=-3dB，即聲壓級(jí)衰減3dB。

　　球面體的表面積計(jì)算公式如下：

　　當(dāng)r 延伸為原來(lái)的2倍時(shí)，則表面積變化為：A球面≤4π(2r)>/(4πr2)=4。即：當(dāng)r 延伸為原來(lái)的2倍時(shí)，球面表面積變化為原來(lái)的4倍。聲強(qiáng)變化為原來(lái)的1/4，計(jì)算10Lg(1/4)=-6dB，即聲壓級(jí)衰減6dB。

　　以下為圖解：

　　圖1 柱面波與球面波的幾何分析

　　圖2 三種聲輻射波陣面的幾何模型

　　線(xiàn)性陣列簡(jiǎn)述

　　“線(xiàn)性陣列系統(tǒng)”——線(xiàn)性陣列的基本原理源于“線(xiàn)性聲源”理論，即：只有符合“線(xiàn)性聲源理論”，滿(mǎn)足其構(gòu)成條件的音箱陣列系統(tǒng)，才叫“線(xiàn)性陣列系統(tǒng)”。 線(xiàn)聲源陣列的理論早在1957年美國(guó)聲學(xué)工程師HanyF.Olson就已在發(fā)表的論文《聲學(xué)工程》中有所描述。Olson等人在聲學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)垂直陣列中聲音輻射體，在垂直平面內(nèi)有指向性增強(qiáng)的作用。

　　圖3 1只單元與2只單元覆蓋模式圖

　　1992年3月，MarcelUrban教授和ChristianHeil博士在維也納92屆AES會(huì)議上展示了線(xiàn)陣列研究成果，說(shuō)明了如何把點(diǎn)聲源產(chǎn)生的球面波校正到同相相加的圓柱面波，說(shuō)明了線(xiàn)聲源陣列的指向特性與聲源模塊之間的距離、線(xiàn)聲源的長(zhǎng)度和工作波長(zhǎng)之間的關(guān)系。

　　圖4 波源間距與干涉圖樣

　　經(jīng)典的線(xiàn)聲源的數(shù)學(xué)分析是：假定聲源是由無(wú)限多個(gè)、間距極小(聲源的間距與工作頻率的波長(zhǎng)相比很小，即間距小于工作頻率的半個(gè)波長(zhǎng))，并且連續(xù)同相位、等聲強(qiáng)振動(dòng)單元按無(wú)限長(zhǎng)度的一條直線(xiàn)排列組成，其聲學(xué)波陣面為近似柱面波。

　　圖5 線(xiàn)聲源的雛形模型

　　構(gòu)成線(xiàn)聲源陣列的必要條件：

　　聲源之間的間隔距離d 小于工作頻率范圍內(nèi)*頻率波長(zhǎng)λ 的一半，即d≤λmin/2;

　　線(xiàn)聲源陣列的長(zhǎng)度L 應(yīng)大于工作頻率范圍內(nèi)*頻率波長(zhǎng)λ 的一半，即L≥λmax/2;

　　線(xiàn)聲源陣列中各頻段的揚(yáng)聲器單元必須排在一條直線(xiàn)上，即聲柱狀態(tài)，并且聲源開(kāi)口面積之和至少等于陣列面板面積的80%以上。

　　點(diǎn)聲源、線(xiàn)聲源、面聲源，這是三種不同的聲源輻射狀態(tài)，孰優(yōu)孰劣?提出這樣的疑問(wèn)，貌似要掀起一場(chǎng)聲源之戰(zhàn)，筆者的觀點(diǎn)是，沒(méi)有*的聲源，*的答案取決于你要解決的棘手問(wèn)題是什么?簡(jiǎn)單的講，點(diǎn)聲源為實(shí)現(xiàn)*的聲音還原奠定了*的基礎(chǔ)，線(xiàn)聲源和面聲源為實(shí)現(xiàn)*的指向控制奠定了*的基礎(chǔ)，各自擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其目的都是在設(shè)法改善聲音的品質(zhì)，這個(gè)“品質(zhì)”是從廣義的角度而言。例如：線(xiàn)聲源和面聲源是通過(guò)控制指向達(dá)到增加直達(dá)聲的比例，進(jìn)而提升聲音清晰度，這個(gè)清晰度是相對(duì)于被反射聲干擾的聲音而言。

　　站在應(yīng)用的角度，筆者向來(lái)主張因地制宜，換句話(huà)說(shuō)，應(yīng)該把最棘手的問(wèn)題優(yōu)先考慮解決，適合的就是*的。（文章源于網(wǎng)絡(luò)）