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淺析球面波與柱面波在擴(kuò)聲中的區(qū)別

更新時(shí)間：2011-3-29 8:58:49 　（編輯：溫情）【大中小】

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前言: 以美國(guó)SLS音箱為例說(shuō)明

　　【音響網(wǎng)資訊】
現(xiàn)在市場(chǎng)上揚(yáng)聲器大多都是球面波的擴(kuò)聲形式，球面波在擴(kuò)聲中聲音以三維方向傳播，距離加倍時(shí)聲壓級(jí)衰減6dB。

球面波傳輸特性

　　線聲源由一串距離相等的單元組成，一個(gè)理想的線聲源所發(fā)出的聲音會(huì)形成柱面波。柱面波的波陣面則只在兩維方向傳播，距離加倍時(shí)聲壓級(jí)衰減3dB。

柱面波傳輸特性

　　柱面波與球面波相比，柱面波更容易控制聲音的方向，并且傳播距離更遠(yuǎn)。真正的線陣列揚(yáng)聲器正是利用了柱面波隨距離變化衰減較少的特性而在大型場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用。
柱面波形成的前提是線聲源。線聲源為了保證高度的一致性，對(duì)單元中心點(diǎn)距離要求很高，因?yàn)橹挥邪崖暡ǹ刂圃诖怪蓖渡浣嵌葹椤?”度時(shí)，線聲源才能成立，才能發(fā)出理想的柱面波。

柱面波

　　用傳統(tǒng)的號(hào)筒擠壓方式，無(wú)法改變球面波傳播的物理特性，每個(gè)單元的投射角度最小達(dá)到垂直“10”度左右，離耦合條件需要幾乎為“0”度有很大差距。為了克服這個(gè)缺陷，傳統(tǒng)做法都會(huì)借助于聲波導(dǎo)管類器材，力求將形成的球面波壓制在一個(gè)集中空間內(nèi)。

波導(dǎo)管(8 個(gè)路徑長(zhǎng)度和8個(gè)聲中心)

帶有金屬波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的堆疊

　　這時(shí)球狀單元仿照平面單元的設(shè)計(jì)隱藏于箱體中的波導(dǎo)管后。由此帶來(lái)的最大缺點(diǎn)是存在嚴(yán)重的相位異常，并且更多的波通道會(huì)引起更多的異常。

　　一堆傳統(tǒng)揚(yáng)聲器單元在簡(jiǎn)單堆砌的情況下，是不可能作為線聲源使用的。而SLS品牌音箱，采用獨(dú)特的帶式高音專利技術(shù)讓真正的線聲源成為可能。與傳統(tǒng)球形單元相比，帶式高音單元的平面結(jié)構(gòu)決定了其單元間距離更小，每個(gè)單元的投射角度幾乎為“0”度，因此，單元間可以在沒(méi)有干擾的情況下自然耦合，相位一致性得到了極大的提升。

帶式高音與球狀單元的聲波比較

　　通過(guò)的上述的比較，我們可以得到如下結(jié)論：與傳統(tǒng)的球狀單元相比較，無(wú)論是單元間距、單元垂直輻射角度，還是聲波耦合程度上，帶式高音單元都擁有先天的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，能夠創(chuàng)造更完美的柱面波，為線陣列音箱的開發(fā)和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　SLS線陣列音箱就是在此基礎(chǔ)上誕生的，它的出現(xiàn)為大型擴(kuò)聲系統(tǒng)與會(huì)議擴(kuò)聲領(lǐng)域提供了更廣泛、更完美的解決方案。當(dāng)前大型擴(kuò)聲系統(tǒng)的趨勢(shì)是既要達(dá)到很高的聲壓級(jí)，又擁有理想的覆蓋范圍。
傳統(tǒng)解決方案只是簡(jiǎn)單得增加音箱個(gè)數(shù)和功率，音箱之間輻射的球面波并不能有條理地耦合，容易形成混亂聲場(chǎng)、出現(xiàn)嚴(yán)重干涉，影響到聲音得有效覆蓋，不同位置的聽眾的聽感差異很大。

混亂聲場(chǎng)的模擬圖

　　作為線聲源的SLS線陣列音箱，可使所形成的柱面波覆蓋范圍更遠(yuǎn)、更精確并且不同位置的聽眾的聽覺(jué)感應(yīng)差異不大。在這種方案下，較遠(yuǎn)距離的聽眾可以體驗(yàn)到前場(chǎng)聽音享受的高保真度和非凡的清晰度，主觀上，音箱好像離你非常近而且聲音就在你面前。仿佛線陣列可以“看到”每個(gè)聽眾位置，并且無(wú)阻礙的“投射”聲音。

SLS線陣列音箱聲場(chǎng)覆蓋示意圖

　　另一方面，基于精確可控的指向性,SLS線陣列音箱可以對(duì)柱面波覆蓋區(qū)域之外形成高聲壓級(jí)抑制，大大的降低了環(huán)境噪聲帶來(lái)的影響。例如：露天演出場(chǎng)地與居民住宅區(qū)靠的很近時(shí)。

　　在會(huì)議擴(kuò)聲中，會(huì)議用小型線陣列音箱的優(yōu)勢(shì)更加突出。由于中小型會(huì)議室、報(bào)告廳、禮堂多數(shù)墻壁裝修比較光滑，混響很重。用傳統(tǒng)音箱的情況下，由于球面波的輻射角不好控制，因此，語(yǔ)言清晰度不夠而且容易形成聲反饋。

　　但是，SLS音柱所形成的柱面波可以使直達(dá)聲得到加強(qiáng)，主覆蓋區(qū)域的聲音更清晰，減少了混響帶來(lái)的干擾。

LS音柱聲場(chǎng)模擬圖

　　另外，由于SLS音柱垂直角度控制的很好，因此，抗嘯叫能力極為突出，嘯叫音量比傳統(tǒng)音箱高出近20dB。

　　總之，柱面波因其優(yōu)秀的傳輸特性、固有的精確指向性、靈活可預(yù)測(cè)性，為聲學(xué)設(shè)計(jì)展現(xiàn)了全新的擴(kuò)聲理念。

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