淺析條形線聲源音箱和應用
來源：數字音視工程網 作者：吳國強 編輯：marie145 2017-04-26 09:25:45 加入收藏 咨詢
| 所在單位: | * |
| 姓名: | * |
| 手機: | * |
| 職位: | |
| 郵箱: | * |
| 其他聯系方式: | |
| 咨詢內容: | |
| 驗證碼: |
|
一、前言
在美國NAMM國際燈光音響樂器展上，可以看到一款條形音箱，在北京舉行的京交會的活動體育館內也見到了這款音箱，這是在中國研發的條形線聲源音箱。電聲技術也做了相應的報道，這篇文章中我要表述“條形線陣源音箱”的原理和在語言擴音系統中的應用。
由于這款音箱是采用的是電動式帶狀發音原理，線陣列的單元排列，創新的超窄型揚聲器的磁路設計，合理的T/S參數，專利的發音膜片。該條形線聲源LA系列音箱在專業測試機構進行了測試和在多個語言類的工程中使用，并請專業人士到現場試聽評定。現將我們對LA系列條形線聲源音箱的特點和不同場所擴音工程的設計介紹給大家，供探討和研究。
二、 LA條形線聲源音箱的結構和特點
1、適合語言擴音的條形線聲源音箱
大多數人覺得語音擴音是最平常也是最容易的，但做好語音系統擴音卻沒有想象中那么容易。有許多在大多數情況下隱藏著不易發現問題。事實上，語音擴音比卡拉OK演唱歌曲需要更加專業的系統設計和對音響設備選擇的知識。原因非常簡單，卡拉OK歌聲時伴隨著樂器伴奏的聲音，較寬的音域和大比例的混響聲，加強了聲音的延續掩蓋音質的缺陷，而語言擴音就不同了。2 k _*
就語音來說，任何不自然的色彩(比如：擴音場所的建聲缺欠、糟糕的話筒、劣質的音箱等)均會凸現出來。因為我們在生活中習慣于聽人的聲音，以至于連對方的情緒一丁點兒變化也能從他(她)的語言中發現，人們是在語言聲音的環境長大的，特別是我們從事電影錄音和演出的，語言(對白)在電影、電視劇中的比重占70%以上，演出的報幕和演員的串場詞的比重也很重要。所以在語言擴音系統中對語言的真實還原是專業音頻工作者的追求和夢想。
在科技與社會飛速發展的今天，在日常生活和工作中使用和接觸的信息量越來越大，因此人們之間的信息交流和溝通也就變得越來越頻繁，越來越重要。商務談判、產品演示、演講報告、指揮控制等等都是人與人之間的語言交流，要更好地達到表述的目的就需要用使用語言擴音系統。
這里重點介紹的條型線聲源音箱，它是語言擴音中最后的聲音還原設備，用于人聲的擴音及多媒體音頻的播放。該系統由音頻信號放大和處理功能組成，條型線聲源音箱能夠播出的聲音擴散性良好、響度合適、聲音分布均與、自然度完美等。為場所提供清晰優雅的語言聲音，滿足會議發言擴聲、報告演示、教師講課的聲音需求。
2、LA系列的外觀和結構：
LA系列和傳統音柱的比較：
3、條型線聲源音箱的聲音特點和頻率特性
該條型音箱的發音單元是條型帶狀結構，音圈是長條型，這是對傳統電動式發音結構的創新，帶來的好處是對高頻頻率特性的改變，使高頻失真較小，如下圖所示：
圖6 球形和條型音圈高頻發音的比較
4、LA系列的技術參數：
類型:線聲源語言用條形音箱
頻率范圍：400Hz-20KHz
輻射角:水平110°*垂直30°
靈敏度:85dB
標稱阻抗: LA-1 8ohms
LA-12 4ohms
LA-14 8ohms
額定功率：LA-1 20W
LA-12 40W
LA-14 80W
單元數量：LA-1 1只TF-1A單元
LA-12 2只TF-1A單元
LA-14 4只TF-1A單元
單元構成：2只橢圓發音體。
體積: LA-1 32*260*14(mm)
LA-12 32*480*14(mm)
LA-14 32*922*14(mm)
重量: LA-1 160g
LA-12 320g
LA-14 620g
5、在消聲室的測試：
我們選擇在浙江省浙江省電子電聲產品質量檢驗中心進行測試，主要是該測試中心是浙江省質量技術監督局發文批準建立的，質檢中心建有華東地區最高規格的全消聲室實驗室，實驗室購置有丹麥B&K PULSE聲學測量系統及較完備的電聲檢測周邊設備、德國Klippel系統、意大利電聲檢測系統等多套業界最先進聲學測量系統。
LA-1的測試數據：
表 1 測試結果
6、測試后的總結：
從上述對比結果中可以看出：在頻寬方面，低頻下限僅到425Hz,無法滿足語言全頻段擴音要求需要增加低頻補聲音箱，而高頻上限可達到20KHz，表現較為特出，且明顯優于一般音柱或用傳統音箱的線陣列產品規格要求;在諧波失真方面，從測量結果來看，在0.5米處用話筒接受，其失真值小于10%(1.2f0~20KHz)，作為非高保真的語言揚聲器來說表現可以;在靈敏度方面，其測試結果按照±3dB的上下限來看，帶障板測試條件下，能滿足其產品在語言擴音規格要求，在指向性方面，無論是水平指向性還是垂直指向性，其指向性角度均適用于語言擴音的產品規格要求;從聲壓的衰減情況來看，帶障板測試，衰減情況均為距離每增加一倍，聲壓衰減4dB，衰減特性與優于一般點聲源揚聲器，只能說LA系列產品的傳播近似柱面波傳播特性，適用于語言類擴聲。
三、對LA系列條形線聲源音箱的理解:
LA系列音箱是否可以做為線聲源音箱，為此我看了一些有關的資料，我的理解是可以歸納在線陣列的范疇，但是否定義為線聲源還需要進一步探討。
關于線陣列，1957年美國著名聲學專家H.F奧爾森提出音箱按直線排列，能夠提供非常良好的垂直覆蓋面和指向性，特別適合遠距離聲輻射能可以取得良好的聲效果。
揚聲器是發聲體是聲源，就聲源的類型可以分為點聲源、線聲源、面(平面)聲源、線平面聲源等。還可以細分成楔形線聲源、不均勻分布直線聲源、超指向性聲源、曲線聲源、圓形活塞平面聲源、不均勻圓形平面聲源、長方形平面聲源、正方形平面聲源等。
LA系列條形音箱的發音模塊(單元)應該屬于“長方形平面聲源”，它的研發者是日本LOBO音箱的研發人，中野雅樹先生，當時LOBO線陣列已被公認為高線性技術的線陣音箱。LA系列音箱是在LOBO音箱基礎上參考鋁帶發音的原理改進型。使輸出功率加大，磁路的創新設計使高頻瞬態響應更好，失真更小，避免了大動態音圈打底的現象。
1988年，ChristianHeil博士和MarcelUrban教授從事研究，對線性聲源提出了要求的條件的定義。即在可聽的頻率范圍內，有效地把單獨的點聲源耦合起來，創造虛擬線聲源。有關的參數包括波長、每個聲源的表面積、相對聲源間距。這是構成線聲源音箱的條件：
1、陣列的每個聲輻射器(發聲單元)以一個同相位平面形波陣面工作。
2、陣列的聲輻射器(發聲單元) 聲源之間的間距(定義為相鄰聲源的聲學中心之間的距離)，在工作時頻帶的所有頻率，小于波長的一半。
3、聲源的組合面積(有效輻射系數)至少填充目標輻射表面區域的80%。
無論從LA系列音箱的結構設計還是測試結果，都完全滿足了ChristianHeil博士和MarcelUrban教授提出的線陣列得要求，而LA系列音箱是一個實體，它具有線聲源的一些特性，近似于連續的線聲源。
這就給線聲源定義為：線聲源是由一串距離相等的驅動器系統組成。線聲源的運用是基于其非常小的垂直指向角。若其垂直指向為0度，這就是我們所說的“柱型波”。每當聲源距離增加一倍柱型波的能量會衰減3dB，然而聲源距離增加一倍“球面波”(點聲源)能量會相應衰減6dB。
線陣列音箱是指以線聲源的方式擴散，其特點是單只揚聲器垂直角度小，有效解決揚聲器之間的聲干涉問題，同時線聲源音箱聲壓衰減慢、傳輸距離遠，通常距離增加一倍，聲壓級只減少3dB。
線聲源隨傳播距離增加引起的衰減值為：
AdiV=10lg[1/(2πl)]
式中： AdiV——距離衰減值，dB;
r——線聲源至受聲點的垂直距離，m;
l ——線聲源的長度，m。
簡單來說，可以把線聲源揚聲器理解為：它是借助線陣列( Line Array)的基本理論，在一定條件用現代的材料和理念而開發出的線聲源系統。需要注意的是，不能簡單地把“線聲源”等同于實際的線陣列揚聲器系統。 線聲源基本上是由一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元構成。這些輻射單元的聲輻射應具有相同的振幅和相位。
根據以上的理論，筆者認為：創音科技(上海)有限公司創新研發的LA系列音箱應屬于線聲源音箱范疇。
四、LA系列條形音箱特點：
筆者認為這是一款適用于語言擴聲的創新型音箱，由于采用線聲源原理，不易嘯叫，老師或演講者緊貼在該音箱也不易嘯叫，老師或演講者可直接聽到自己的聲音，這樣就不需要返聽音箱了。再就是LA條形音箱的傳輸特性近似于柱面波，坐在前排和最后排的音量相差不大，適用于各類教室、會議室使用。
主要優點是便于安裝，只要粘貼在教室黑板的兩側或會議室投影幕或顯示屏的兩邊，而且音箱的顏色可以漆成墻面的顏色一致。
(1) LA系列條形音箱由 TF-1A發音模塊組成，該模塊采用全新的設計理念，由音圈和膜片構成，采用短沖程大音量設計，根據人耳的聽音特點設計，對1-4KHz語音關鍵可懂度頻響范圍聲音輻射角度采用可控的設計，該產品擁有多項技術專利。適合語言的頻率響應。
帶狀振膜發聲，聲波輻射均勻，波陣一致，無明顯高頻失真。工作頻帶內無諧振，阻抗曲線平直，全新磁路設計成排列均勻，磁場分布合理，使語音段音頻還原較好，語言清晰度較高達到RASTI (speech transmission index)大于0.6。
(2)條形喇叭覆蓋角度水平角度為110°垂直角度30°可以應用在有覆蓋角度要求的場所，無相位漂移。頻率響應能夠延伸至20KHZ。
(3)經久耐用。音圈和振動膜合為一體,振膜覆蓋有抗氧化涂層，振膜使用阻燃型防火材料它能防止在長時間音圈振膜過熱時氧化燃燒。振膜具有化學惰性，不溶于有機溶劑，穩定性極佳。能承受電暈放電，不易擊穿。
(4)振膜采用采用專利特許材料，比壓縮式號筒振膜輕近10倍，瞬間響應速度更快，清晰度提高。多個模塊喇叭模塊組合由于衍射距離相等，能減少梳狀濾波效應，帶來均勻的聲場。
(5)振膜和音圈粘合為一體，安裝在釹鐵硼條型磁路中，形成推挽驅動。發音模塊和定型鋁合金緊密結合組成全新的發音體，這種設計是為了增加阻尼，消除附加振動。
(6)由于是采用線聲源的發音原理，排列成長條型形狀，減少和避免了嘯叫，所以在該條形音箱的正前方講話即能聽清自己的發音，也不會嘯叫。
(7)條型細長設計便于安裝在任何顯示屏的兩側，教室黑板的兩側，任何要保持原裝飾設計風格的場所，可以隱形安裝。該音箱外殼用鋁合金成型材料的緊密結構使條形喇叭抗撞擊又防水，大掃除時可以用水直接清洗。由于防水，適合戶外風吹雨淋的場所。
存在的不足是靈敏度偏低，動態范圍不夠，頻帶較窄，在音質上聲音清晰但濃度不夠。
五、完善LA系列低頻不足的補充音箱：
由于LA系列在語言的低頻段下限不足，為此研制了專門補充低頻的LSW系列，這里介紹LSW-3小型三角型音箱，LSW-1的功率大，本文在工程案例中有詳細介紹。LSW系列音箱和LA系列融為一體，極為簡單的連接。
技術參數：
Model 型號： LSW-3
頻響：100-600Hz ±3dB
輸出阻抗：8Ω
靈敏度：86dB
最大聲壓級(SPL@1m)：112
低音單元：T.H W 4.0
低音輸出功率：120W
輸入靈敏度：0.775V
連接插座：柵欄式接線端子
1N +1 -1 0UT +1 -1
低通轉換率：-3dB
凈尺寸：320mmx200mmx85mm
六、目前在相應工程中的使用實例：
1、大型語言場所：宗教場所、體育場所
(1)上海靜安寺講經堂：靜安寺位于市中心的南京西路1686號。是著名江南古剎。上海靜安區由靜安寺而聞名。是這鬧市中難得的清修之地。 大雄寶殿、天王殿、三圣殿三座主要建筑，雄偉壯觀。靜安講經堂為大雄寶殿的一層，是有1000多平方米的正方形建筑。
在講經堂的擴音系統選型上，該寺現任方丈慧明法師 ，是現任中國佛教協會副秘書長、上海市佛教協會會長、上海佛學院院長。他試聽后決定選用創音科技(上海)有限公司創新研發的條形線聲源LA系列音箱。
由于LA系列音箱。寬度只有32mm，厚度只有14mm，適合講經堂隱形安裝的要求。該系統采用了可以遠程控制的數字音頻系統。
(1)在承接該講經堂音響系統設計時考慮的問題：
A、主觀以語言音質優先的原則：音響系統不同于其它系統，產品的技術指標只能作為一個客觀的參考，并不能和最終的主觀聽感一致，所以在充分考慮技術指標的同時，更要根據實際客觀試聽后選擇最適合語言為主的音色取向的產品，為此選擇了條形線聲源LA-14作主音箱，通過合理的搭配，最終能組合出一個主觀聽感滿意的系統，滿足講經的語言擴聲要求。
B、使用場所的功能要求：由于這是特定的講經場所是以講經、詠經為主要的使用內容，所以條型線聲源音箱適合在這類場所做語言擴音使用，該系列音箱聲音細膩，中高頻段失真很小，不易嘯叫，該LA系列音箱。寬度只有32mm，厚度只有14mm，適合講經堂隱形安裝的要求。該系統也選用了適合遠程控制的設計和配備。
C、選擇最適合的類型和系列：以取得最高的性價比原則：條型線聲源音箱在LA系列就有幾種型號，選擇哪一種是在設計時必須考慮的。為此我們根據場地的實際大小做了模擬聲場圖。
圖-18 上海靜安寺講經堂模擬聲場圖
該模擬聲場圖不是設計師習慣用的EASE軟件制作的，是創音科技(上海)提供的試用軟件，主要用于用于選用LA系列的型號和數量。
由于;LA系列條型線聲源音箱體積小重量輕，用普通的雙面膠就可以粘結在講經堂的墻壁上，這樣我們在現場做了模擬安裝演示，該寺現任方丈慧明法師 ，他聽后決定選用創音科技(上海)有限公司創新研發的條型線聲源LA系列音箱。
（2） 設計依據 ：我們根據中華人民共和國根據GB50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》擴聲系統聲學特性指標的相關要求進行設計，要完全滿足下列特性指標的需求。
LA-14系列的技術參數：
主音箱：LA-14
類型:線聲源語言用條型音箱
頻率范圍：400Hz-20KHz
輻射角:水平110°*垂直30°
靈敏度:85dB
標稱阻抗: LA-14 8ohms
額定功率： LA-14 80W
體積: LA-14 32*922*14(mm)
重量: LA-14 620g
完善LA-14系列低頻不足的補充低頻音箱：
由于LA系列在語言的低頻段下限不足，選用專門補充低頻的LSW-1音箱。
輔助低音箱 LSW-1
技術參數：
型號： LSW-1
頻響：80-800Hz ±3dB
靈敏度：86dB
最大聲壓級(SPL@1m)：116
低音單元：T.H W6.5
低音輸出功率：200W
輸入靈敏度：0.775V
連接插座：2xSpeakon@Neutrik NL 4 (Black)
低通轉換率：-3dB
凈尺寸：280mmx200mmx200mm
(4)音箱點位的布局
根據我們用LA系列的模擬聲場軟件做的模擬聲場圖，以及在現場的預安裝試聽，我們最后做出音箱部位施工圖(如下)
圖-20 靜安寺音箱點位布置圖
(5)系統的配置
參考模擬聲場圖后，經過修改選好音箱的點位及音箱的數量，在這個基礎上我們考慮到該場所的控制室的面積和位置，以及要求能將這個講經堂分開使用的要求，這樣做系統設計時首先考慮到系統的可靠性，為此我們用了備份調音臺，話筒信號先進入話筒信號分配器，分別給二個調音臺。在調音臺的選型上，主調音臺需用可以有遠程控制功能的QSC數字調音臺，備份調音臺選用了最簡易的模擬調音臺。由于要分區控制我們選用了3進6出的數字音頻處理器以及系統所必須的功率放大器時序電源等。
設備配置清單如下：
(6)根據設備配置清單做系統圖
圖-21 靜安寺音頻系統圖
(7)選用遠程控制的數字調音臺
從設備配置和系統圖可以看出，我們需要通過網絡用iPhone遠程操作的調音臺，我們經過對比和試聽最后選中了QCS Touch Mix16，首先輸入路數要滿足要求，根據業主的使用需要，配置4支鵝頸話筒，8支無線話筒,還有播放器等，所以調音臺的路數不能少于14路。
iPhone是用于無線遠程操作。最主要的是這款16路調音臺有自己生成的WiFi支持密碼保護，也可自定義用戶按鈕功能，這樣我們設置后的只能進行場景切換和音量控制。保障在非專業人員的使用時不會誤操作，提高了系統的可靠性?？梢哉f是現代觸摸技術和傳統的操作完美的結合。
(8)竣工后的總結
除了條型線聲源清晰的聲音外，最受贊許的是該音箱的隱形安裝，投入正式使后進來聽講經者，直至講經結束也沒找到音箱安裝在什么地方。當然，為了使條型線聲源音箱融入整體裝修，我們根據裝修師的要求對音箱也進行了偽裝，就是將音箱噴涂成墻壁一樣的顏色。
2、會議類場所：上海松江九亭社區辦公樓會議室
(1)上海松江九亭社區介紹：松江區，位于上海市西南部，歷史文化長遠，有著“上海之根” 的稱呼，即先有松江后有上海。松江在黃浦江上游，東與閔行區、奉賢區為鄰，南西南與金山區交界，西北與青浦區接壤。九亭鎮位于松江區的東北部，東與閔行區七寶鎮、莘莊鎮相連，南接新橋鎮，西接泗涇鎮。九亭鎮具有便捷的交通條件，是上海重要的工業區和新居住區。九亭社區辦公樓是新建的辦公樓，樓內有報告廳、中型會議室、小會議室、戶外LED顯示屏，均使用了LA系列條型線聲源音箱。
(2)我們根據報告廳的大小做了音箱點位圖，共配置了8支LA-14條型線聲源音箱和2支低頻補聲音箱，功放、調音臺、會議話筒均按常規配置。
圖-25 報告廳音箱點位圖
(3)完成后的總結：雖然主音箱就在主席桌的后面，音箱直對會議話筒，但不嘯叫，這樣就不用配置返聽音箱，發音者對自己的聲音有了真實的感受，對控制自己發音的語氣、音調和響度都在掌握之中，所以得到坐在主席臺位置的發音人和臺下的聽眾對LA系列條型線聲源音箱聲音的肯定。
(4)其它幾個場所：圓桌會議室是最常用的會議室，通常的做法是有聲像定位要求的在主席座位的后面或兩側吊掛二只傳統的全頻音箱，沒有聲像定位要求的，或由于裝飾設計上無法吊掛的就用吸頂音箱，條型線聲源音箱的問世改變了傳統的音箱安裝位置，就是在會議室墻壁的任何一個墻面上緊貼墻面就可以安裝，只要安裝的距離大于LA系列該型號長度的2倍即可。下面就不一一介紹具體工程的配置和設計，只將幾個工程實際安裝后的照片供參考。
圖-30 戶外廣告牌
3、其它場所： 下列圖片包括在不允許吊掛音箱的酒店，以及配合LED顯示屏和投影幕的安裝
該音箱定位于語言擴聲，為此適合于各類語言擴音場所。如下案例是上海瑞金賓館香樟廳，舉行的足球比賽的新聞發布會。會議廳面積150多平方，采用主音箱LA-14四條，補聲低音箱二只。
圖-31 2016英超傳奇球星巡回賽新聞發布會
圖-33 室內大屏兩側安裝圖
圖34 拼盤框架兩側安裝
圖 35 150吋投影幕框架安裝
四、結束語
LA 系列條形線聲源揚聲器是創新型的音響產品，卓越的聲音，不易嘯叫和線聲源的傳輸特性，完全滿足語音及重播音樂的擴聲要求，其可以噴涂成各種顏色而不影響建筑裝飾效果，其條形的尺寸和形狀更適合在各種場所安裝。
雖然該產品本身頻響在低頻上還有不足，但可以隱蔽安裝的低音補充音箱的研制成功，并已經在一些有代表的工程中使用，得到了業主的認可。筆者認為是有前途的創新型中國產品。
技術是理性的，藝術是感性的。音頻設計的目的是為了表達聲音的真實效果，所以不論線聲源音箱多么的完美，不同語言場所對語言擴音的要求也不盡相同,必須通過整體系統上的支持才能實現，所以在系統構成上要根據使用方的要求配置。
音響師即要了解掌握你所使用的音響器材，也要了解聲音，更要了解語言和音樂聲音差別。當你了解了語言和音樂的差別后，才能知道擴聲系統要放出什么樣的聲音才是最好的，才是正常的。同樣當知道語音和音樂的特性后，知道要把系統調整到什么樣才能把語音和音樂的聲音真實的還原出來。
從事音響工作的人，不管是制造音響設備還是使用音響設備，都要了解掌握你所使用的音響器材，更要了解聲音，使我們的% j: F0 @; ]3 |8 F技術手段與聲音的藝術相互共鳴，這都是我們的努力方向和追求的目標。
評論comment