sls音箱线阵厂方培训课件

RBA-1线阵列扬声器原理

Principles

of

LineArraysRBA-1线阵列扬声器原理

Principles

of

线阵列是一种扬声器单元的阵列方式，它可以对声音进行良好的控制，并在产生反馈之前提供适当的增益。

LineArrayshavebeenrecognizedasaloudspeakerdesignthatcanprovideexcellentcontrolandgainbeforefeedback.线阵列是一种扬声器单元的阵列方式，它可以对声音进行良好的控制为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操作的一些基本原理。

ToproperlyuseLineArrays,thedesignermustunderstandsomebasicprincipalsofloudspeakerdesignandoperation.为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操作的一些基本原理。

ToproperlyuseLineArrays,thedesignermustunderstandsomebasicprincipalsofloudspeakerdesignandoperation.为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操线阵列扬声器LineArrays线阵列扬声器LineArrays早期的线阵列扬声器

EarlyLineArray早期的线阵列扬声器EarlyLineArray标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction标准的扬声器结构标准的扬声器是点声源StandardLoudspeakersarePOINTSOURCEdevices标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction标准的扬声器是点声源标准的扬声器结构点声源的声学特性POINTSOURCE

characteristics

球面波辐射Sphericalwavepropagation

Spherical=球状声波传播以三维的方式进行Wavesspreadin3dimensions标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction点声源的声学特性球面波辐射Sphericalwave球面波的辐射特性SphericalWavePropagation球面波的辐射特性点声源的声学特性POINTSOURCEcharacteristics声波以三维的方传播Wavesspreadin3dimensions当距离增加一倍时，因为距离产生的损耗=

-6dB

LossoverDistance=-6dBperdoublingofdistance这就是所谓的平方反比定律KnowastheInverseSquareLaw

损耗dB=20*LOG[Dft/3.28]LossdB=20*LOG[Dft/3.28]

标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction点声源的声学特性声波以三维的方传播Waves数学的基本原理

TheMathematicFundamentals理论上的点声源：Atheoreticalpointsource:

2X半径R=4X面积2XtheradiusR=4Xthearea4X面积=¼能量,或6dB声压级损失

4Xthearea=¼power,ora6dBlossoflevel因此，平方反比定律为：距离每增加一倍损失6dB

Thustheinverse-squarelaw:6dBperdoublingofdistanceCourtesyofUlyssesLineArrayResearch数学的基本原理

TheMathematicFundame平方反比定律

InverseSquareLaw

普通系统

ConventionalSystems标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction普通系统声压级以dB计ConventionalSystemSPLindB100941248测量点MeasurementPoints8288平方反比定律普通系统Conv线阵列的特性LineArrayCharacteristics柱面波辐射Cylindricalwavepropagation柱体Cylinder=

纵向的Straitforwardprojection声波以二维的方式传播Wavesspreadinonly2dimensions线阵列利用声波干涉原理（增强或减弱）来限制声波的辐射角度LineArraysusethephysicsofinterferenceeffects(summationandcancellation)torestrictwavespreading线阵列的特性柱面波辐射Cylindricalw

线阵列LineArray柱面波cylindricalwave

线阵列LineArray柱面波线阵列的特性LineArrayCharacteristics柱面波辐射Cylindricalwavepropagation当距离每增加一倍时，距离所造成的损耗=-3dB

LessLossoverDistance=-3dBperdoublingofdistance只适用于近场NearFieldonly线阵列的特性柱面波辐射Cylindricalw数学的基本原理

TheMathematicFundamentals理论上的无限线声源Atheoreticalinfiniteline-source:

2X半径R=2X面积2XtheradiusR=2Xthearea2X面积=½能量,或3dB的声压级损失2Xthearea=½power,ora3dBlossoflevel因此，无限点声源在距离增加一倍时，只损耗3dBThusinfinitelinesourceslooseonly3dBperdoublingofdistanceCourtesyofUlyssesLineArrayResearch数学的基本原理

TheMathematicFundame平方反比定律InverseSquareLaw线阵列系统LineArraySystems线阵列系统声压级以dB计LineArraySystemSPLindB测量点MeasurementPoints1248100979491平方反比定律线阵列系统线阵列系统测量点12481009794线阵列系统声压级以dB计LineArraySystemSPLindB1248100979491普通系统声级以dB计ConventionalSystemSPLindB100888294平方反比定律InverseSquareLaw比较

Comparison线阵列系统1248100979491普通系统10088829线阵列的特征LineArrayCharacteristics距离每增加一倍，距离引起的损耗=-3dBLessLossoverDistance=-3dBperdoublingofdistance只适用于近场NearFieldonly一个设计者如何决定线阵列的近场或远端场呢？HowdoesadesignerdeterminetheNearFieldorFarFieldofaLineArray?线阵列的特征距离每增加一倍，距离引起的损耗=-3dB只适用于例：Example线阵列Linearray=4m高4mtall近场（D）NearField(D)=25米

25meters近场

NEARField-3dBSPL损耗-3dBSPLloss远场

FARField-6dBSPL损耗-6dBSPLlossD=L2f/636近场/远场的概念

NearField/FarFieldConcept例：Example近场NEARField-3dBS所有有限线声源在一定距离后会转变为点声源Allfiniteline-sourcestransitionintopoint-sourcesatsomedistance我们把这个转变距离称作该线声源的临界距离Wewillcallthecenterofthistransitionareaalinesource’sCriticalDistance这是因为在远距离的听众看来，声源更像是一个点而不是线Thisisbecausethesizeofthesource,fromtheperspectiveofthedistantlistener,ismoresimilartoapointthanaline数学的基本原理

TheMathematicFundamentals所有有限线声源在一定距离后会转变为点声源我们把这个转变距离称Fresnelvs.Fraunhofer

近场和远场的比较near-fieldvs.far-field数学的基本原理

TheMathematicFundamentalsFresnelvs.Fraunhofer数学的基本原理基本线阵列扬声器频率耦合的几何学BasicLineArrayGeometryforFrequencyCoupling基本线阵列扬声器频率耦合的几何学基本线阵列扬声器频率耦合的几何学BasicLineArrayGeometryforFrequencyCouplingPLH最大耦合波长λ<H

Highestλ

coupling<HL

=阵列长度

LengthofthearrayH

=两个单元声中心的间隔

CentertoCenterspacingP

=换能器件的直径

Piston(transducer)diameterλ

=

频带宽度Bandwidth基本线阵列扬声器频率耦合的几何学PLH最大耦合波长λ<H最大耦合波长λ<H

Highestλ

coupling<H为了合理地耦合所有超过5kHz的频率，换能器件必须小于2.67”（6.8cm）Toproperlycoupleanyfrequencyabove5kHz,thetransducersmustbespaced

lessthan2.67”(6.8cm)这对实际设计来说是完全不现实的Completelyunrealisticforapracticaldesign线阵列如果建立在一堆简易扬声驱动单元的堆砌上，是不可能在高频下作为线声源使用的

NO

linearray,

basedonasimplestackofconedrivers,

canperformasalinesourceathighfrequencies最大耦合波长λ<H为了合理地耦合所有超过5kHz的频率垂直1米长的带有一组4”间隔驱动单元的线阵列Verticalpolarsofa1-meterlinearraywitha4”driverspacing4”间隔=3384Hz，所以大致看来，1600Hz的驱动间隔大概为½λ，3150Hz大概为1λ，6300Hz大概为2λ.4”spacing=of3384Hz,soatroughly1600Hzthedriversare½λapart,at3150Hztheyare1λapart,andat6300Hztheyare2λapart在1λ的图里，在第一对突起处，高阶的倾斜分支出现在轴向的上方和下方At1λ,thefirstpairofprominent,high-levelgradientlobesappearaboveandbelowthemainlobe1600Hz(½λ)3150Hz(1λ)6300Hz(2λ)垂直1米长的带有一组4”间隔驱动单元的线阵列4”间隔=线阵列——未被适当耦合的情况LineArray-notproperlycoupled辐射不连续

Dispersioninconsistent声压级分布不规律

SPLirregularity线阵列——未被适当耦合的情况辐射不连续声压级分布不规律线阵列LineArray近场计算的数学原理HeavyMathforNearFieldcalculation以下公式可以算出线声源的最低频率：Tofindlowestfrequencyatwhichlinesourcebehaviorwillbefound:F=C/H2xRR=(FxH2)/C以下公式可以算出线声源转化为点声源的距离：Tofindtransitiondistancefromlinesourcetopointsourcebehavior:Where:F

代表频率

F

isfrequencyC

代表声音的传播速度

C

isspeedofsoundH

代表阵列的高度（英尺）

H

isarrayheightinfeetR

代表距离

R

isdistance

线阵列近场计算的数学原理以下公式可以算出线声源的最低频率：F如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight取决于以下各量组成的矩阵：Baseduponamatrixof:

竖直的覆盖角Verticalcoverage

传播距离Throwdistance

传播环境的混响特性Reverberation如何决定必要的阵列高度取决于以下各量组成的矩阵：竖直的覆阵列地点Arraylocation听众位置的最低点Lowestlistenerposition听众位置的最高点Highestlistenerposition竖直的覆盖角

VerticalCoverage线阵列必须可以“看到”每个听众位置，并且用无阻碍的“投射”传播声音。Thelinearraymustbeableto

“see”

eachlistenerposition,andprojectsoundwithanunobstructedlineof“throw”.如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight阵列地点Arra竖直的覆盖角

VerticalCoverage最低的听众位置LowestListenerPosition听众的最高位置HighestListenerPosition阵列的位置ArrayLocation如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight竖直的覆盖角Ve

投射距离ThrowDistance阵列位置Arraylocation距离最远听众位置的距离Distancetofarthestlistenerposition基本的概测法：线阵列必须有足够的高度来保证将柱形波传送到投射距离的½处。GeneralRuleofThumb

-thelinearraymustbetallenoughtoproduceacylindricalwavesfor½ofthethrowdistance投射距离阵列位置距离最远听众位置的距离基本的概测法：线阵如何决定必要的阵列高度HowtodeterminetheNecessaryarrayheight一般来说，为了保证柱面波，阵列的高度必须大致是所要求最低频率高度的6倍。Ingeneralterms,the

heightofthearraymustbeapproximately6timestheheightofthedesiredlowestfrequencytomaintaincylindricalwaves注意：这只是阵列的近场，一般是阵列高度的6倍。NOTE:ThisisonlytheNEARFIELDoftheArray,generallyconsideredtobesixtimesthearrayheight.如何决定必要的阵列高度一般来说，为了保证柱面波，阵列的高度必如何估计一个线阵列的投射距离：Howtoestimatethrowdistanceforalinearray:计算所需要的最低频率Determinethelowestfrequencyneededfortheapplication.1130÷频率=波长1130÷frequency=Wavelength(WL)波长乘以6可以算出阵列的高度Multiplythewavelengthby6togettheheightofthearray波长x6=高度WLx6=Height(H)高度乘以6可以算出近场的投射距离Multiplytheheightofthearrayby6togettheestimatedthrowdistancefortheNEARFIELDHx6=阵列的近场投射距离Hx6=throwdistance(D)oftheNEARFIELDofthearray如何估计一个线阵列的投射距离：计算所需要的最低频率1130例子Example500Hz近场估计的投射距离Throwdistanceestimatefor500hznearfield

计算应用所需的最低频率Determinethelowestfrequencyneededfortheapplication.波长乘以6可以算出阵列的高度Multiplythewavelengthby6togettheheightofthearray1130(344.42m)÷

500

=2.26ft(.69m)WL2.26ft(.69m)WLx6=13.56ft(4.16m)H例子500Hz近场估计的投射距离计算应用所需的最低频率Det例子Example阵列高度乘以6可以算出近场的估计投射距离Multiplytheheightofthearrayby6togettheestimatedthrowdistancefortheNEARFIELD2.26ft(.69m)WLx6=13.56ft(4.16m)H13.56ft(4.16m)Hx6=81ft(21.7m)4.16m阵列的近场the

NEARFIELD

ofthe

4.16m

array81ft(21.7m)例子阵列高度乘以6可以算出Multiplytheheig混响对阵列高度的影响ImpactofReverberationonarrayheight混响对阵列高度的影响ImpactofReverberat概算法ARuleofThumb混响对阵列高度的影响ImpactofReverberationonarrayheight对于混响时间<2秒的空间forroomswithreverb<2seconds对于混响时间在2-5秒之间的空forroomswithreverb2–5seconds½投射距离/6=阵列的高度

1/2throwdistance(D)/6=heightofarray(H)（投射距离/2）/4.5=阵列的高度

(D/2)/4.5=H概算法混响对阵列高度的影响对于混响时间<2秒的空间fo对于混响时间>

5秒的空间或者在室外forroomswithreverb>5seconds–or

outdoors（投射距离/2）/3=阵列的高度

(D/2)/3=H概算法ARuleofThumb混响对阵列高度的影响ImpactofReverberationonarrayheight对于混响时间>5秒的空间或者在室外forroomswi例子Example空间声音反射=3.5秒RoomReverberation=3.5seconds目标投射距离=188ft（57m）Targetthrowdistance=188ft(57m)

188/2=94

94ft/2=47ft

47ft/4.5

=10.44ft(3.2m)tall=H2LS8695=9ft(2.74m)对于混响时间在2-5秒之间的空forroomswithreverb2–5seconds（投射距离/2）/4.5=阵列的高度

(D/2)/4.5=H例子空间声音反射=3.5秒目标投射距离=188ft（4000Hz2000Hz500Hz250Hz4000Hz2000Hz500Hz250Hz31.5Hz=

85.5ft.

250Hz=

30ft.

2kHz=

11ft.

16kHz=

4ft.对一个100英尺的临界距离，所需要的阵列长度：LengthofArrayneededfora

100-FootCriticalDistance010203040506070809085.4560.4242.9030.3321.4515.1710.727.585.363.7931.5Hz63Hz125Hz250Hz500Hz1kHz2kHz4kHz8kHz16kHz频率（赫兹）

FrequencyinHertz(LogScale)LengthofArrayinFeet阵列的长度（英尺）例子Example31.5Hz=85.5ft.250Hz=例子Example对一个300英尺的临界距离，所需要的阵列长度：LengthofArrayneededfora

300-FootCriticalDistance频率（赫兹）

FrequencyinHertz(LogScale)LengthofArrayinFeet阵列的长度（英尺）148.00104.6574.3052.5437.1526.2718.5713.139.296.5702040608010012014016031.5Hz63Hz125Hz250Hz500Hz1kHz2kHz4kHz8kHz16kHz31.5Hz=

148ft.

250Hz=

52.5ft.

2kHz=

18.5ft.

16kHz=

6.5ft.例子Example对一个300英尺的临界距离，所需要的BreakBreak混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces混响场下的线阵列混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces实际的和估算的混响时间（RT60）Realvs.ApparentReverberation(RT60)

混响时间是用点声源进行测量和估计的

ReverberationTimeistypicallymeasured(andpredicted)usingsphericaldevices对线阵列扬声系统而言，保持其低频性能的稳定性是很重要的Forlinearraysystems,itisimportanttomaintainconsistentlinearraybehavioratlowfrequencies.以上观点在混响场中尤为重要especiallyinveryliverooms!混响场下的线阵列实际的和估算的混响时间（RT60）混响时间是混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpacesLiveroomwitha

pointsource混响场下的线阵列Liveroomwithapoint混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces5000hz6只RLA3阵列5000Hz具有良好的垂直控制范围6BoxRLA3array-achievesgoodverticalcontrolat5000hz5000Hz混响场下的线阵列5000hz6只RLA3阵列5000Hz混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces250hz5000hz250Hz在250Hz的时候阵列的辐射范围几乎是球状的However,at250Hzthearrayisalmostspherical混响场下的线阵列250hz5000hz250Hz在250H混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces一个真正担心的问题—不平衡的混响声Arealconcern–unbalancedreverberation

混响场下的线阵列一个真正担心的问题—不平衡的混响声混响场下的线阵列LineArraysinReverberantSpaces一个真正担心的问题—不平衡的混响声Arealconcern–unbalancedreverberation

如果柱面波的传播只有在高频的时候被控制—那么产生”估算的RT60“的声音能量也只能影响高频。

Ifsphericalspreadingisonlycontrolledinthehighfrequencies–thesoundenergythatproducesthe“apparent“RT60”

isalsoonlyaffectingthehighfrequencies!混响场下的线阵列一个真正担心的问题—不平衡的混响声如果柱STOPSTOP54混响场内的线阵列LineArraysinReverberantSpaces一个真正担心的问题——不平衡的混响声Arealconcern–unbalancedreverberation

*如果柱面波的传播只有在高频的时候被控制——那么产生”估算的RT60“的声音能量也只能影响高频。

*Ifsphericalspreadingisonlycontrolledinthehighfrequencies–thesoundenergythatproducesthe“apparent“RT60”

isalsoonlyaffectingthehighfrequencies!整个房间听起来会“嗡嗡”作响TheRoomwillsound“boomy!”54混响场内的线阵列一个真正担心的问题——不平衡的混响声整个55混响场里的线阵列LineArraysinReverberantSpaces在一个带有中等大小线阵列的混响场里Liveroomwithamid-sizeLineArray55混响场里的线阵列在一个带有中等大小线阵列的混响场里564m(13.5’)高的阵列500hz4m(13.5’)tallarray500hz注意没有传播Noticenospreading实例Example线阵列LineArray564m(13.5’)高的阵列500hz注意没有传播实例574m(13.5’)高的阵列250hz4m(13.5’)tallarray250hz注意没有传播Noticenospreading实例Example线阵列LineArray574m(13.5’)高的阵列250hz注意没有传播实例58阵列的中心点必须保持足够近的距离，来保证高的一致性。Center-to-centerspacingMUSTbecloseenoughtomaintaincoherenceathighfrequencies.这取决于应用。THISISAPPLICATIONDEPENDENT谨记

Remember线阵列LineArray58阵列的中心点必须保持足够近的距离，来保证高的一致性。这取592000Hz单个点声源w/55.8mm(2.2”)中心点间距SinglePointsourcew/55.8mm(2.2”)center-to-centerspacing

建立一个线声源BuildingaLineSource592000Hz单个点声源w/55.8mm(2.2”)602000Hz2000Hz两个点声源w/55.8mm

中心点间距TwoPointsourcesw/55.8mm(2.2”)center-to-centerspacing建立一个线声源BuildingaLineSource602000Hz2000Hz两个点声源w/55.8mm612000Hz2000Hz三个点声源w/55.8mm(2.2”)中心点间距ThreePointsourcesw/55.8mm(2.2”)center-to-centerspacing

建立一个线声源BuildingaLineSource612000Hz2000Hz三个点声源w/55.8mm(622000Hz2000Hz四个点声源w/55.8mm(2.2”)中心点间距FourPointsourcesw/55.8mm(2.2”)center-to-centerspacing

建立一个线声源BuildingaLineSource622000Hz2000Hz四个点声源w/55.8mm(632000Hz1.12m(44”)没有波长传播Nowavespreading2000Hz四个点声源w/55.8mm(2.2”)中心点间距FivePointsourcesw/55.8mm(2.2”)center-to-centerspacing

建立一个线声源BuildingaLineSource632000Hz1.12m(44”)没有波长传播2000H642000Hz1.12m(44”)没有波长传播Nowavespreading2000Hz这看起来很好，但是，当频率比中心点间距还小的时候会出现什么呢？ThislooksOK–BUT,whathappensatfrequenciessmallerthanthecenterspacing?建立一个线声源BuildingaLineSource642000Hz1.12m(44”)没有波长传播2000H656300Hz问题---大问题Problems

–

BigProblems6300Hz线阵列LineArray656300Hz问题---大66带有带状驱动单元的换能器with

Ribbon

TransducersPLH在同一个时间点在每个平面上再生的所有频率All

frequenciesreproducedoneachplaneat

the

Same

time传感器之间的距离更加小了Muchshorterdistancebetween

transducers传感器之间的频率耦合更高Muchhigherfrequencycouplingbetweentransducers相位关系得到极大提升GreatlyimprovedPhaserelationships66带有带状驱动单元的换能器PLH在同一个时间点在每个平面上67带状的换能器有着巨大的优势RibbonTransducershaveaenormousadvantageoverthecompetition因为有等相位的特质duetoisophasicproperties67带状的换能器有着巨大的优势因为有等相位的特质68只有一个辐射连贯平面波的平的矩形驱动单元被密集地放置在一起时，可以结合为一个真正的线声源系统ONLY

aflatrectangularpiston

RadiatingacoherentplanarwaveSpacedtightlytogether

CanbecombinedintoATRUElinesourcesystem68只有一个辐射连贯平面波的平的矩形驱动单元被密集地ONLY69合理耦合的声音辐射Properlycoupleddispersion连续的，可控的ConsistentandControlled阵列的位置ArrayLocation

座位的位置SeatingLocations69合理耦合的声音辐射连续的，可控的阵列的位置座位的位置70ProperLoudspeakers是一个线阵列Isita

LineArray?还是只是“堆砌”的音箱？Isitjust

“stackedup”Loudspeakers?还是orforLineArrays70ProperLoudspeakers是一个线阵列还是只71平面阵列和仿真PlanarArrayvs.Emulation71平面阵列和仿真PlanarArrayvs.72TwocompressiondriversWithsectoredwaveguidesHighfrequencyplanarRibbonlinesource堆叠的音箱StackedupLoudspeakersThreecompressiondriversWithsmallaperturelongWaveguides三个压缩驱动单元ThreeCompressionDrivers72TwocompressiondriversHigh73TwocompressiondriversWithsectoredwaveguidesHighfrequencyplanarRibbonlinesource带有金属波导管结构的堆叠音箱StackedupLoudspeakerswithmetalplumbingTwocompressiondriversWithsectoredwaveguides带有波导管的压缩驱动单元CompressionDriverswithWaveguides73TwocompressiondriversHigh74音箱的波导管LoudspeakerPlumbing球状换能器中仿照平面换能器设计的隐藏于箱体中的波导管SphericalTransducersdesignedtoemulateaplanartransducer,hiddenwithinthecabinet波导管会产生相位异常Requiresfancy“plumbing”thatresultsinphaseanomaliesaREMhas4pathlengthsand4acousticcenters74音箱的波导管球状换能器中仿照平面换能器设计的隐藏于箱体中75扬声器的管道LoudspeakerPlumbing更多的“波管道”和更多的相位异常More“plumbing”andmorephaseanomalies这个波导管有8个路径长度和8个声中心Thiswaveguidehas8pathlengthsand8acousticcenters75扬声器的管道LoudspeakerPlumbi76带有金属扇片的扬声器Loudspeakerwithmetalfins圆形的驱动单元堆砌在扇片后方Round

driversstackedbehindfins76带有金属扇片的扬声器圆形的驱动单元堆砌在扇片后方77TwocompressiondriversWithsectoredwaveguidesHighfrequencyplanarRibbonlinesource线阵列可以在没有干扰的情况下自然耦合Ribbons

couplenaturally

without

interference平面的带状线声源PlanarRibbonLineSource77TwocompressiondriversHigh78Ribbons是线阵列RibbonsARELineArrays78Ribbons是线阵列7979808081其他人所作的努力CorrectionEffortsbyOTHERS频率的改变FrequencyShading振幅的改变AmplitudeShading分离的改变DivergenceShading球顶单元的出现LobeSteeringSLS的处理办法TheSLSAudioway使用简单易用的线阵列模拟软件Keepitsimple

withLASS

81其他人所作的努力频率的改变FrequencyShadi82LS869582LS869583线阵列模拟软件LineArraySimulatorSoftware

(LASS)设计支持DesignSupport83线阵列模拟软件设计支持84线阵列模拟软件几何预测结果LASSGeometryInformation

8485我们是带状的扬声器WeARERibbons85我们是带状的扬声器86所有配备带状驱动单元的扬声器AllRibbons86所有配备带状驱动单元的扬声器87RBobAdamsDirectorofTechnicalCommunicationSLSLoudspeakers87RBobAdamsDirectorofTechn88888989RBA-90ThankYouRBobAdamsInternationalDirectorrbob@SLSThankYouRBA-90ThankYouRBobAdamsIn演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！RBA-92线阵列扬声器原理

Principles

of

LineArraysRBA-1线阵列扬声器原理

Principles

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线阵列是一种扬声器单元的阵列方式，它可以对声音进行良好的控制，并在产生反馈之前提供适当的增益。

LineArrayshavebeenrecognizedasaloudspeakerdesignthatcanprovideexcellentcontrolandgainbeforefeedback.线阵列是一种扬声器单元的阵列方式，它可以对声音进行良好的控制为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操作的一些基本原理。

ToproperlyuseLineArrays,thedesignermustunderstandsomebasicprincipalsofloudspeakerdesignandoperation.为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操作的一些基本原理。

ToproperlyuseLineArrays,thedesignermustunderstandsomebasicprincipalsofloudspeakerdesignandoperation.为了合理得当地使用线阵列扬声器，设计者必须明确扬声器设计和操线阵列扬声器LineArrays线阵列扬声器LineArrays早期的线阵列扬声器

EarlyLineArray早期的线阵列扬声器EarlyLineArray标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction标准的扬声器结构标准的扬声器是点声源StandardLoudspeakersarePOINTSOURCEdevices标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction标准的扬声器是点声源标准的扬声器结构点声源的声学特性POINTSOURCE

characteristics

球面波辐射Sphericalwavepropagation

Spherical=球状声波传播以三维的方式进行Wavesspreadin3dimensions标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction点声源的声学特性球面波辐射Sphericalwave球面波的辐射特性SphericalWavePropagation球面波的辐射特性点声源的声学特性POINTSOURCEcharacteristics声波以三维的方传播Wavesspreadin3dimensions当距离增加一倍时，因为距离产生的损耗=

-6dB

LossoverDistance=-6dBperdoublingofdistance这就是所谓的平方反比定律KnowastheInverseSquareLaw

损耗dB=20*LOG[Dft/3.28]LossdB=20*LOG[Dft/3.28]

标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction点声源的声学特性声波以三维的方传播Waves数学的基本原理

TheMathematicFundamentals理论上的点声源：Atheoreticalpointsource:

2X半径R=4X面积2XtheradiusR=4Xthearea4X面积=¼能量,或6dB声压级损失

4Xthearea=¼power,ora6dBlossoflevel因此，平方反比定律为：距离每增加一倍损失6dB

Thustheinverse-squarelaw:6dBperdoublingofdistanceCourtesyofUlyssesLineArrayResearch数学的基本原理

TheMathematicFundame平方反比定律

InverseSquareLaw

普通系统

ConventionalSystems标准的扬声器结构StandardLoudspeakerConstruction普通系统声压级以dB计ConventionalSystemSPLindB100941248测量点MeasurementPoints8288平方反比定律普通系统Conv线阵列的特性LineArrayCharacteristics柱面波辐射Cylindricalwavepropagation柱体Cylinder=

纵向的Straitforwardprojection声波以二维的方式传播Wavesspreadinonly2dimensions线阵列利用声波干涉原理（增强或减弱）来限制声波的辐射角度LineArraysusethephysicsofinterferenceeffects(summationandcancellation)torestrictwavespreading线阵列的特性柱面波辐射Cylindricalw

线阵列LineArray柱面波cylindricalwave

线阵列LineArray柱面波线阵列的特性LineArrayCharacteristics柱面波辐射Cylindricalwavepropagation当距离每增加一倍时，距离所造成的损耗=-3dB

LessLossoverDistance=-3dBperdoublingofdistance只适用于近场NearFieldonly线阵列的特性柱面波辐射Cylindricalw数学的基本原理

TheMathematicFundamentals理论上的无限线声源Atheoreticalinfiniteline-source:

2X半径R=2X面积2XtheradiusR=2Xthearea2X面积=½能量,或3dB的声压级损失2Xthearea=½power,ora3dBlossoflevel因此，无限点声源在距离增加一倍时，只损耗3dBThusinfinitelinesourceslooseonly3dBperdoublingofdistanceCourtesyofUlyssesLineArrayResearch数学的基本原理

TheMathematicFundame平方反比定律InverseSquareLaw线阵列系统LineArraySystems线阵列系统声压级以dB计LineArraySystemSPLindB测量点MeasurementPoints1248100979491平方反比定律线阵列系统线阵列系统测量点12481009794线阵列系统声压级以dB计LineArraySystemSPLindB1248100979491普通系统声级以dB计ConventionalSystemSPLindB100888294平方反比定律InverseSquareLaw比较

Comparison线阵列系统1248100979491普通系统10088829线阵列的特征LineArrayCharacteristics距离每增加一倍，距离引起的损耗=-3dBLessLossoverDistance=-3dBperdoublingofdistance只适用于近场NearFieldonly一个设计者如何决定线阵列的近场或远端场呢？HowdoesadesignerdeterminetheNearFieldorFarFieldofaLineArray?线阵列的特征距离每增加一倍，距离引起的损耗=-3dB只适用于例：Example线阵列Linearray=4m高4mtall近场（D）NearField(D)=25米

25meters近场

NEARField-3dBSPL损耗-3dBSPLloss远场

FARField-6dBSPL损耗-6dBSPLlossD=L2f/636近场/远场的概念

NearField/FarFieldConcept例：Example近场NEARField-3dBS所有有限线声源在一定距离后会转变为点声源Allfiniteline-sourcestransitionintopoint-sourcesatsomedistance我们把这个转变距离称作该线声源的临界距离Wewillcallthecenterofthistransitionareaalinesource’sCriticalDistance这是因为在远距离的听众看来，声源更像是一个点而不是线Thisisbecausethesizeofthesource,fromtheperspectiveofthedistantlistener,ismoresimilartoapointthanaline数学的基本原理

TheMathematicFundamentals所有有限线声源在一定距离后会转变为点声源我们把这个转变距离称Fresnelvs.Fraunhofer

近场和远场的比较near-fieldvs.far-field数学的基本原理

TheMathematicFundamentalsFresnelvs.Fraunhofer数学的基本原理基本线阵列扬声器频率耦合的几何学BasicLineArrayGeometryforFrequencyCoupling基本线阵列扬声器频率耦合的几何学基本线阵列扬声器频率耦合的几何学BasicLineArrayGeometryforFrequencyCouplingPLH最大耦合波长λ<H

Highestλ

coupling<HL

=阵列长度

LengthofthearrayH

=两个单元声中心的间隔

CentertoCenterspacingP

=换能器件的直径

Piston(transducer)diameterλ

=

频带宽度Bandwidth基本线阵列扬声器频率耦合的几何学PLH最大耦合波长λ<H最大耦合波长λ<H

Highestλ

coupling<H为了合理地耦合所有超过5kHz的频率，换能器件必须小于2.67”（6.8cm）Toproperlycoupleanyfrequencyabove5kHz,thetransducersmustbespaced

lessthan2.67”(6.8cm)这对实际设计来说是完全不现实的Completelyunrealisticforapracticaldesign线阵列如果建立在一堆简易扬声驱动单元的堆砌上，是不可能在高频下作为线声源使用的

NO

linearray,

basedonasimplestackofconedrivers,

canperformasalinesourceathighfrequencies最大耦合波长λ<H为了合理地耦合所有超过5kHz的频率垂直1米长的带有一组4”间隔驱动单元的线阵列Verticalpolarsofa1-meterlinearraywitha4”driverspacing4”间隔=3384Hz，所以大致看来，1600Hz的驱动间隔大概为½λ，3150Hz大概为1λ，6300Hz大概为2λ.4”spacing=of3384Hz,soatroughly1600Hzthedriversare½λapart,at3150Hztheyare1λapart,andat6300Hztheyare2λapart在1λ的图里，在第一对突起处，高阶的倾斜分支出现在轴向的上方和下方At1λ,thefirstpairofprominent,high-levelgradientlobesappearaboveandbelowthemainlobe1600Hz(½λ)3150Hz(1λ)6300Hz(2λ)垂直1米长的带有一组4”间隔驱动单元的线阵列4”间隔=线阵列——未被适当耦合的情况LineArray-notproperlycoupled辐射不连续

Dispersioninconsistent声压级分布不规律

SPLirregularity线阵列——未被适当耦合的情况辐射不连续声压级分布不规律线阵列LineArray近场计算的数学原理HeavyMathforNearFieldcalculation以下公式可以算出线声源的最低频率：Tofindlowestfrequencyatwhichlinesourcebehaviorwillbefound:F=C/H2xRR=(FxH2)/C以下公式可以算出线声源转化为点声源的距离：Tofindtransitiondistancefromlinesourcetopointsourcebehavior:Where:F

代表频率

F

isfrequencyC

代表声音的传播速度

C

isspeedofsoundH

代表阵列的高度（英尺）

H

isarrayheightinfeetR

代表距离

R

isdistance

线阵列近场计算的数学原理以下公式可以算出线声源的最低频率：F如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight取决于以下各量组成的矩阵：Baseduponamatrixof:

竖直的覆盖角Verticalcoverage

传播距离Throwdistance

传播环境的混响特性Reverberation如何决定必要的阵列高度取决于以下各量组成的矩阵：竖直的覆阵列地点Arraylocation听众位置的最低点Lowestlistenerposition听众位置的最高点Highestlistenerposition竖直的覆盖角

VerticalCoverage线阵列必须可以“看到”每个听众位置，并且用无阻碍的“投射”传播声音。Thelinearraymustbeableto

“see”

eachlistenerposition,andprojectsoundwithanunobstructedlineof“throw”.如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight阵列地点Arra竖直的覆盖角

VerticalCoverage最低的听众位置LowestListenerPosition听众的最高位置HighestListenerPosition阵列的位置ArrayLocation如何决定必要的阵列高度Howtodeterminethe

Necessary

arrayheight竖直的覆盖角Ve

投射距离ThrowDistance阵列位置Arraylocation距离最远听众位置的距离Distancetofarthestlistenerposition基本的概测法：线阵列必须有足够的高度来保证将柱形波传送到投射距离的½处。GeneralRuleofThumb

-thelinearraymustbetallenoughtoproduceacylindricalwavesfor½ofthethrowdistance投射距离阵列位置距离最远听众位置的距离基本的概测法：线阵如何决定必要的阵列高度HowtodeterminetheNecessaryarrayheight一般来说，为了保证柱面波，阵列的高度必须大致是所要求最低频率高度的6倍。Ingeneralterms,the

heightofthearraymustbeapproximately6timesthehei