量包总线性阵列扬声器要比传统点声源扬声器更易实现在听音区域的高...
吴国强
【摘 要】 分析构成线声源扬声器和条型扬声器的条件，并结合实际案例介绍条型线声源扬声器的特点及在语言扩声中的应 用。
【关键词】 线声源扬声器；条型扬声器；条型线声源扬声器；语言扩声；应用案例
文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.08.010
【Abstract】The author analyzes the conditions of composing line sound source speaker and strip-shaped oudspeaker， and introduces the characteristics of strip-shaped line sound source speaker and its application in speech reinforcement according to actual case.
【Key Words】line sound source loudspeaker； strip-shaped ludspeaker； strip-shaped line sound source speaker； language sound reinforcement； application case
在大多數情况下，语言系统的扩声中隐藏着许多不易发现的问题。事实上，语言扩声比音乐扩声需要特定的系统设计和音响设备的选型。原因非常简单，音乐需要较宽音域及更大比例的混响效果声，而语言扩声则对语言清晰度有更高的要求。
就语言来说，任何不自然的色彩（比如：扩声场所的建声缺欠、糟糕的传声器、劣质的扬声器等）均会凸现出来。因为人们生活在语言声音的环境中，以至于连对方情绪上的一丝变化也能从其语言中发现。在笔者学习的专业电影录音中，语言（对白）在电影、电视剧中的比重占70%以上。在人们的日常生活和工作中，商务谈判、产品演示、演讲报告、指挥控制等都是人与人之间的语言交流，要更好地达到表述的目的，就需要用使用语言扩声系统。所以，在语言扩声系统中，对语言的真实还原是笔者一直坚持不断探索的领域。
笔者将在文中重点介绍条型线声源扬声器，它能够播出扩散性良好、响度合适、声音分布均匀、还原度高的声音，可作为语言扩声中最后的声音还原设备，用于语言扩声及多媒体音频的播放，满足会议发言、报告演示、教师讲课的扩声需求。
1 线声源扬声器的构成条件及特点
1.1 构成线声源扬声器的条件
1957年，美国著名声学专家H.F奥尔森提出了相关理论，认为扬声器按直线排列能够提供良好的垂直覆盖面和指向性，特别适合远距离声辐射，可以取得良好的声音效果。
1988年，Christian Heil博士和Marcel Urban教授深入研究了线声源，即在可听的频率范围内有效地把单独的点声源耦合起来，创造虚拟声源，提出构成线声源扬声器的条件：
（1）阵列的每个声辐射器（发声单元）以一个同相位平面形波阵面工作。
（2）阵列的声辐射器之间的间距（定义为相邻声源的声学中心之间的距离），需小于其工作频带上限波长的一半。
（3）声源的组合面积（有效辐射系数）至少填充目标辐射表面区域的80%。
1.2 点声源和线声源的传输损失
点声源是以单点扩散式的球面波形传播，如图1所示；线声源是以宽阔偏平的柱状形波传播，如图2。
点声源在传输中的衰减，每增加1倍距离声音衰减6 dB；线声源在传输中的衰减，每增加1倍距离声音衰减3 dB。
良好的线阵列扬声器以接近线声源的方式进行扩散，基本符合上述线声源的扩散规律，其特点是单只发声体的垂直角度小，有效地解决了扬声器之间的声干涉问题，同时，线声源扬声器声压衰减慢、传输距离远。
2 条型扬声器
2.1 条型扬声器的外形和结构
条型扬声器的外形和结构如图3～图5，其宽度为32 mm、厚度为14 mm，长度分别为260 mm、480 mm、920 mm三种规格。
传统音柱的尺寸和额定功率见图6。条型扬声器的尺寸和额定功率见图7。
2.2 条型扬声器的声音特点和频率特性
条型扬声器的发音单元是条型带状结构，音圈是长条型，相较于传统电动式发音结构，条型扬声器的音圈和辐射面一致化，其高频频率特性有所改变，高频失真较小，如图8所示。
从图9和图10的测试结果可以看出，条型扬声器适合语音扩声，因为语言扩声需要在高频失真小、语言清晰度表现好的扬声器。文中所有测试均在浙江省电子电声产品质量检验中心进行。
2.3 关于条型扬声器的指向性
扬声器的指向性就是扬声器发声时的覆盖面和方向，是扬声器选型和设计时的重要参考数据。
条型扬声器的直达声轴向频响的范围较宽，不易啸叫；同时，条型扬声器具有扁平的条型外形。这两个特点使其摆位更方便简单，可以融于装饰设计之中。不仅如此，该扬声器的垂直指向较小而水平指向较宽，对环境的要求不高，在未经过专业建声处理的厅堂也能获得一个较为宽阔的听音区域。条型扬声器的垂直指向性较小，因此，对厅堂的天花和地面的要求不高，对于玻璃天花和大理石地面的厅堂也可胜任。当房间的吸声和扩散措施都做得比较合理时，能获得更加宽阔的声场和精确的声像定位。
3 条型线声源扬声器
笔者介绍的条型扬声器的发声模块（单元）属于“长方形平面声源”，它的研发者也是日本LOBO扬声器的研发人——中野雅树先生。当时，LOBO线阵列已被公认为拥有线性技术的线阵列扬声器。文中的条型扬声器是在LOBO扬声器基础上，结合带状发声原理而研发的创新型成果。在保证输出功率更大的情况下，全新的磁路设计使高频瞬态响应更好、失真更小，从而避免了大动态音圈打底的现象。endprint
从上述对条型扬声器的结构设计和测试结果看，基本满足ChristianHeil博士和MarcelUrban教授提出的线声源的要求。因此，本文中的条型扬声器可以定义为条型线声源扬声器。
虽然本文所述的条型线声源扬声器与线阵列扬声器的扩散衰减接近，但需要注意的是，不能简单地把“线声源”等同于实际的线阵列扬声器系统。线声源扬声器是由一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元构成。这些辐射单元的相同结构使声辐射具有相同的振幅和相位。
综上所述，条型线声源扬声器具有以下特点：
（1）在频宽方面，低频下限仅到425 Hz，无法满足语言全频段扩声要求；而高频上限可达到20 kHz，表现较为突出。
（2）在谐波失真方面，测量结果显示其失真值小于10%（2.83 V， 20 Hz～20 kHz，带障板，水平放置），作为非高保真扬声器来说表现还不错。
（3）在灵敏度方面，测试结果按照±3 dB的上下限来看，带障板测试条件下能满足语言扩声要求；而在无障板情况下，测试结果无法满足语言扩声的要求。
（4）在指向性方面，无论是水平方向还是垂直方向，其指向性角度均适用于语言扩声的要求。
（5）从声压的衰减情况来看，带障板测试时衰减情况均为距离每增加一倍声压衰减4 dB，说明衰减特性优于一般点声源扬声器，传播近似柱面波传播特性。
综合上述测试结果，此条型线声源扬声器适用于语言类扩声。笔者经过多次试听认为，在语言频段，条型线声源扬声器的音质优于同价位的传统点声源扬声器。
4 工程应用实例
4.1 大型语言场所：上海静安寺讲经堂
上海静安寺位于市中心，是闹市中难得的清修之地。静安寺讲经堂位于大雄宝殿一层，正方形厅堂面积约1 000 m2。
4.1.1 音频系统设计
音频系统设计时须考虑的问题：
（1）根据GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》扩声系统声学特性指标的相关要求进行设计。
（2）以主观语言音质优先的原则：音频系统不同于其他系统，其产品的技术指标只能作为客观的参考，与最终的主观听感很难达到一致。因此，在充分考虑技术指标的同时，要经过主观试听后选择适合的以语言音色为主的扩声产品，通过合理的搭配，最终组合出一个主观听感满意的系统，从而满足讲经的语言扩声要求。
（3）使用场所的功能要求：该场所以讲经、咏经为主，厅堂环境古典雅致，不希望扬声器在建筑环境中过于突兀。条型线声源扬声器的体积小、重量轻，用普通的双面胶就可以粘结在讲经堂的墙壁上，适合讲经堂隐形安装的要求。
4.1.2 扬声器的选型和技术参数
最终在讲经台正面安装了8只LA-14条型线声源扬声器，4只LSW-1低频扬声器，两侧还各安装了4只LA-14，作为补声扬声器。LA系列条型线声源扬声器的技术参数见表1。由于LA系列在语言的低频段下限不足，为此研制了专门补充低频的LSW-1扬声器，可简单连接LA系列扬声器，见图11，其技术参数见表2。
4.1.3 扬声器点位的布局
根据场地的实际大小，采用创音科技（上海）提供的试用软件做了模拟声场图，见图12，以确定使用LA系列的型号和相应数量。根据模拟声场图以及在现场的预安装试听，最后扬声器布局施工图见图13。
4.1.4 竣工后的总结
正式投入使用后，条型线声源扬声器清晰的声音得到了一致认可。不仅如此，该扬声器的隐形安装更是备受关注，为了使条型线声源扬声器融入整体装修，将扬声器喷涂成与墙壁一样的颜色来进行隐藏，见图14、图15。
4.2 会议类场所：上海松江九亭社区办公楼会议室
上海松江九亭社区办公楼是新建的办公楼，楼内有报告厅、中型会议室、小会议室、户外LED显示屏，均使用了条型线声源扬声器。
根据报告厅的大小做了扬声器点位图，见图16，共配置了8只LA-14条型线声源扬声器和2只低频补声扬声器，功率放大器、调音台、会议传声器均按常规配置。
虽然主扬声器就在主席桌的后面，实际安装见图17、图18。扬声器直对会议传声器，但不啸叫。虽然没有配置返送扬声器，讲话者也能听到扬声器播放的声音。因此，条型线声源扬声器的扩声音质得到了台上演讲者和台下听众的肯定。
圆桌会议室是常用的会议室，通常，其扬声器安装的做法是：若有声像定位要求，则在主席座位的后面或两侧吊挂2只传统全频扬声器；若无声像定位要求，或由于装饰设计上无法吊挂的，则选用吸顶扬声器。然而，条型线声源扬声器的出现，突破了传统扬声器安装位置的限制，即在会议室的任意墙壁上紧贴墙面就可以安装，只要安装的距离大于该扬声器长度的2倍即可，如图19。
5 结语
通过多项工程实践，笔者认为条型线声源扬声器能够满足语言的解析力和语音的还原度，但也存在大动态声音表现不足的问题，主要是在中低频段的冲击力度不够。如上述静安寺讲经堂项目中，有时会播放佛教音乐，其中的大鼓就需要大动态和冲击力，所以，需要大口径的超低频扬声器。
音响设计的目的是為了表达声音的真实效果。不同语言场所对语言扩声的要求不尽相同，必须通过整体系统的支持才能实现。音响师要掌握所使用的音响设备，更要了解语言声和音乐声的差别，这样才能知道如何调整系统才能把语言声真实地还原出来，从而使技术手段与声音艺术相互共鸣。
（编辑 薛云霞）endprint
