浅析条形线声源音箱和应用
来源：数字音视工程网 作者：吴国强 编辑：marie145 2017-04-26 09:25:45 加入收藏
一、前言
在美国NAMM国际灯光音响乐器展上，可以看到一款条形音箱，在北京举行的京交会的活动体育馆内也见到了这款音箱，这是在中国研发的条形线声源音箱。电声技术也做了相应的报道，这篇文章中我要表述“条形线阵源音箱”的原理和在语言扩音系统中的应用。
由于这款音箱是采用的是电动式带状发音原理，线阵列的单元排列，创新的超窄型扬声器的磁路设计，合理的T/S参数，专利的发音膜片。该条形线声源LA系列音箱在专业测试机构进行了测试和在多个语言类的工程中使用，并请专业人士到现场试听评定。现将我们对LA系列条形线声源音箱的特点和不同场所扩音工程的设计介绍给大家，供探讨和研究。
二、 LA条形线声源音箱的结构和特点
1、适合语言扩音的条形线声源音箱
大多数人觉得语音扩音是最平常也是最容易的，但做好语音系统扩音却没有想象中那么容易。有许多在大多数情况下隐藏着不易发现问题。事实上，语音扩音比卡拉OK演唱歌曲需要更加专业的系统设计和对音响设备选择的知识。原因非常简单，卡拉OK歌声时伴随着乐器伴奏的声音，较宽的音域和大比例的混响声，加强了声音的延续掩盖音质的缺陷，而语言扩音就不同了。2 k _*
就语音来说，任何不自然的色彩(比如：扩音场所的建声缺欠、糟糕的话筒、劣质的音箱等)均会凸现出来。因为我们在生活中习惯于听人的声音，以至于连对方的情绪一丁点儿变化也能从他(她)的语言中发现，人们是在语言声音的环境长大的，特别是我们从事电影录音和演出的，语言(对白)在电影、电视剧中的比重占70%以上，演出的报幕和演员的串场词的比重也很重要。所以在语言扩音系统中对语言的真实还原是专业音频工作者的追求和梦想。
在科技与社会飞速发展的今天，在日常生活和工作中使用和接触的信息量越来越大，因此人们之间的信息交流和沟通也就变得越来越频繁，越来越重要。商务谈判、产品演示、演讲报告、指挥控制等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音系统。
这里重点介绍的条型线声源音箱，它是语言扩音中最后的声音还原设备，用于人声的扩音及多媒体音频的播放。该系统由音频信号放大和处理功能组成，条型线声源音箱能够播出的声音扩散性良好、响度合适、声音分布均与、自然度完美等。为场所提供清晰优雅的语言声音，满足会议发言扩声、报告演示、教师讲课的声音需求。
2、LA系列的外观和结构：
LA系列和传统音柱的比较：
3、条型线声源音箱的声音特点和频率特性
该条型音箱的发音单元是条型带状结构，音圈是长条型，这是对传统电动式发音结构的创新，带来的好处是对高频频率特性的改变，使高频失真较小，如下图所示：
图6 球形和条型音圈高频发音的比较
4、LA系列的技术参数：
类型:线声源语言用条形音箱
频率范围：400Hz-20KHz
辐射角:水平110°*垂直30°
灵敏度:85dB
标称阻抗: LA-1 8ohms
LA-12 4ohms
LA-14 8ohms
额定功率：LA-1 20W
LA-12 40W
LA-14 80W
单元数量：LA-1 1只TF-1A单元
LA-12 2只TF-1A单元
LA-14 4只TF-1A单元
单元构成：2只椭圆发音体。
体积: 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、在消声室的测试：
我们选择在浙江省浙江省电子电声产品质量检验中心进行测试，主要是该测试中心是浙江省质量技术监督局发文批准建立的，质检中心建有华东地区最高规格的全消声室实验室，实验室购置有丹麦B&K PULSE声学测量系统及较完备的电声检测周边设备、德国Klippel系统、意大利电声检测系统等多套业界最先进声学测量系统。
LA-1的测试数据：
表 1 测试结果
6、测试后的总结：
从上述对比结果中可以看出：在频宽方面，低频下限仅到425Hz,无法满足语言全频段扩音要求需要增加低频补声音箱，而高频上限可达到20KHz，表现较为特出，且明显优于一般音柱或用传统音箱的线阵列产品规格要求;在谐波失真方面，从测量结果来看，在0.5米处用话筒接受，其失真值小于10%(1.2f0~20KHz)，作为非高保真的语言扬声器来说表现可以;在灵敏度方面，其测试结果按照±3dB的上下限来看，带障板测试条件下，能满足其产品在语言扩音规格要求，在指向性方面，无论是水平指向性还是垂直指向性，其指向性角度均适用于语言扩音的产品规格要求;从声压的衰减情况来看，带障板测试，衰减情况均为距离每增加一倍，声压衰减4dB，衰减特性与优于一般点声源扬声器，只能说LA系列产品的传播近似柱面波传播特性，适用于语言类扩声。
三、对LA系列条形线声源音箱的理解:
LA系列音箱是否可以做为线声源音箱，为此我看了一些有关的资料，我的理解是可以归纳在线阵列的范畴，但是否定义为线声源还需要进一步探讨。
关于线阵列，1957年美国著名声学专家H.F奥尔森提出音箱按直线排列，能够提供非常良好的垂直覆盖面和指向性，特别适合远距离声辐射能可以取得良好的声效果。
扬声器是发声体是声源，就声源的类型可以分为点声源、线声源、面(平面)声源、线平面声源等。还可以细分成楔形线声源、不均匀分布直线声源、超指向性声源、曲线声源、圆形活塞平面声源、不均匀圆形平面声源、长方形平面声源、正方形平面声源等。
LA系列条形音箱的发音模块(单元)应该属于“长方形平面声源”，它的研发者是日本LOBO音箱的研发人，中野雅树先生，当时LOBO线阵列已被公认为高线性技术的线阵音箱。LA系列音箱是在LOBO音箱基础上参考铝带发音的原理改进型。使输出功率加大，磁路的创新设计使高频瞬态响应更好，失真更小，避免了大动态音圈打底的现象。
1988年，ChristianHeil博士和MarcelUrban教授从事研究，对线性声源提出了要求的条件的定义。即在可听的频率范围内，有效地把单独的点声源耦合起来，创造虚拟线声源。有关的参数包括波长、每个声源的表面积、相对声源间距。这是构成线声源音箱的条件：
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(发声单元) 声源之间的间距(定义为相邻声源的声学中心之间的距离)，在工作时频带的所有频率，小于波长的一半。
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%。
无论从LA系列音箱的结构设计还是测试结果，都完全满足了ChristianHeil博士和MarcelUrban教授提出的线阵列得要求，而LA系列音箱是一个实体，它具有线声源的一些特性，近似于连续的线声源。
这就给线声源定义为：线声源是由一串距离相等的驱动器系统组成。线声源的运用是基于其非常小的垂直指向角。若其垂直指向为0度，这就是我们所说的“柱型波”。每当声源距离增加一倍柱型波的能量会衰减3dB，然而声源距离增加一倍“球面波”(点声源)能量会相应衰减6dB。
线阵列音箱是指以线声源的方式扩散，其特点是单只扬声器垂直角度小，有效解决扬声器之间的声干涉问题，同时线声源音箱声压衰减慢、传输距离远，通常距离增加一倍，声压级只减少3dB。
线声源随传播距离增加引起的衰减值为：
AdiV=10lg[1/(2πl)]
式中： AdiV——距离衰减值，dB;
r——线声源至受声点的垂直距离，m;
l ——线声源的长度，m。
简单来说，可以把线声源扬声器理解为：它是借助线阵列( Line Array)的基本理论，在一定条件用现代的材料和理念而开发出的线声源系统。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。 线声源基本上是由一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元构成。这些辐射单元的声辐射应具有相同的振幅和相位。
根据以上的理论，笔者认为：创音科技(上海)有限公司创新研发的LA系列音箱应属于线声源音箱范畴。
四、LA系列条形音箱特点：
笔者认为这是一款适用于语言扩声的创新型音箱，由于采用线声源原理，不易啸叫，老师或演讲者紧贴在该音箱也不易啸叫，老师或演讲者可直接听到自己的声音，这样就不需要返听音箱了。再就是LA条形音箱的传输特性近似于柱面波，坐在前排和最后排的音量相差不大，适用于各类教室、会议室使用。
主要优点是便于安装，只要粘贴在教室黑板的两侧或会议室投影幕或显示屏的两边，而且音箱的颜色可以漆成墙面的颜色一致。
(1) LA系列条形音箱由 TF-1A发音模块组成，该模块采用全新的设计理念，由音圈和膜片构成，采用短冲程大音量设计，根据人耳的听音特点设计，对1-4KHz语音关键可懂度频响范围声音辐射角度采用可控的设计，该产品拥有多项技术专利。适合语言的频率响应。
带状振膜发声，声波辐射均匀，波阵一致，无明显高频失真。工作频带内无谐振，阻抗曲线平直，全新磁路设计成排列均匀，磁场分布合理，使语音段音频还原较好，语言清晰度较高达到RASTI (speech transmission index)大于0.6。
(2)条形喇叭覆盖角度水平角度为110°垂直角度30°可以应用在有覆盖角度要求的场所，无相位漂移。频率响应能够延伸至20KHZ。
(3)经久耐用。音圈和振动膜合为一体,振膜覆盖有抗氧化涂层，振膜使用阻燃型防火材料它能防止在长时间音圈振膜过热时氧化燃烧。振膜具有化学惰性，不溶于有机溶剂，稳定性极佳。能承受电晕放电，不易击穿。
(4)振膜采用采用专利特许材料，比压缩式号筒振膜轻近10倍，瞬间响应速度更快，清晰度提高。多个模块喇叭模块组合由于衍射距离相等，能减少梳状滤波效应，带来均匀的声场。
(5)振膜和音圈粘合为一体，安装在钕铁硼条型磁路中，形成推挽驱动。发音模块和定型铝合金紧密结合组成全新的发音体，这种设计是为了增加阻尼，消除附加振动。
(6)由于是采用线声源的发音原理，排列成长条型形状，减少和避免了啸叫，所以在该条形音箱的正前方讲话即能听清自己的发音，也不会啸叫。
(7)条型细长设计便于安装在任何显示屏的两侧，教室黑板的两侧，任何要保持原装饰设计风格的场所，可以隐形安装。该音箱外壳用铝合金成型材料的紧密结构使条形喇叭抗撞击又防水，大扫除时可以用水直接清洗。由于防水，适合户外风吹雨淋的场所。
存在的不足是灵敏度偏低，动态范围不够，频带较窄，在音质上声音清晰但浓度不够。
五、完善LA系列低频不足的补充音箱：
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系列，这里介绍LSW-3小型三角型音箱，LSW-1的功率大，本文在工程案例中有详细介绍。LSW系列音箱和LA系列融为一体，极为简单的连接。
技术参数：
Model 型号： LSW-3
频响：100-600Hz ±3dB
输出阻抗：8Ω
灵敏度：86dB
最大声压级(SPL@1m)：112
低音单元：T.H W 4.0
低音输出功率：120W
输入灵敏度：0.775V
连接插座：栅栏式接线端子
1N +1 -1 0UT +1 -1
低通转换率：-3dB
净尺寸：320mmx200mmx85mm
六、目前在相应工程中的使用实例：
1、大型语言场所：宗教场所、体育场所
(1)上海静安寺讲经堂：静安寺位于市中心的南京西路1686号。是著名江南古刹。上海静安区由静安寺而闻名。是这闹市中难得的清修之地。 大雄宝殿、天王殿、三圣殿三座主要建筑，雄伟壮观。静安讲经堂为大雄宝殿的一层，是有1000多平方米的正方形建筑。
在讲经堂的扩音系统选型上，该寺现任方丈慧明法师 ，是现任中国佛教协会副秘书长、上海市佛教协会会长、上海佛学院院长。他试听后决定选用创音科技(上海)有限公司创新研发的条形线声源LA系列音箱。
由于LA系列音箱。宽度只有32mm，厚度只有14mm，适合讲经堂隐形安装的要求。该系统采用了可以远程控制的数字音频系统。
(1)在承接该讲经堂音响系统设计时考虑的问题：
A、主观以语言音质优先的原则：音响系统不同于其它系统，产品的技术指标只能作为一个客观的参考，并不能和最终的主观听感一致，所以在充分考虑技术指标的同时，更要根据实际客观试听后选择最适合语言为主的音色取向的产品，为此选择了条形线声源LA-14作主音箱，通过合理的搭配，最终能组合出一个主观听感满意的系统，满足讲经的语言扩声要求。
B、使用场所的功能要求：由于这是特定的讲经场所是以讲经、咏经为主要的使用内容，所以条型线声源音箱适合在这类场所做语言扩音使用，该系列音箱声音细腻，中高频段失真很小，不易啸叫，该LA系列音箱。宽度只有32mm，厚度只有14mm，适合讲经堂隐形安装的要求。该系统也选用了适合远程控制的设计和配备。
C、选择最适合的类型和系列：以取得最高的性价比原则：条型线声源音箱在LA系列就有几种型号，选择哪一种是在设计时必须考虑的。为此我们根据场地的实际大小做了模拟声场图。
图-18 上海静安寺讲经堂模拟声场图
该模拟声场图不是设计师习惯用的EASE软件制作的，是创音科技(上海)提供的试用软件，主要用于用于选用LA系列的型号和数量。
由于;LA系列条型线声源音箱体积小重量轻，用普通的双面胶就可以粘结在讲经堂的墙壁上，这样我们在现场做了模拟安装演示，该寺现任方丈慧明法师 ，他听后决定选用创音科技(上海)有限公司创新研发的条型线声源LA系列音箱。
（2） 设计依据 ：我们根据中华人民共和国根据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，要完全满足下列特性指标的需求。
LA-14系列的技术参数：
主音箱：LA-14
类型:线声源语言用条型音箱
频率范围：400Hz-20KHz
辐射角:水平110°*垂直30°
灵敏度:85dB
标称阻抗: LA-14 8ohms
额定功率： LA-14 80W
体积: LA-14 32*922*14(mm)
重量: LA-14 620g
完善LA-14系列低频不足的补充低频音箱：
由于LA系列在语言的低频段下限不足，选用专门补充低频的LSW-1音箱。
辅助低音箱 LSW-1
技术参数：
型号： LSW-1
频响：80-800Hz ±3dB
灵敏度：86dB
最大声压级(SPL@1m)：116
低音单元：T.H W6.5
低音输出功率：200W
输入灵敏度：0.775V
连接插座：2xSpeakon@Neutrik NL 4 (Black)
低通转换率：-3dB
净尺寸：280mmx200mmx200mm
(4)音箱点位的布局
根据我们用LA系列的模拟声场软件做的模拟声场图，以及在现场的预安装试听，我们最后做出音箱部位施工图(如下)
图-20 静安寺音箱点位布置图
(5)系统的配置
参考模拟声场图后，经过修改选好音箱的点位及音箱的数量，在这个基础上我们考虑到该场所的控制室的面积和位置，以及要求能将这个讲经堂分开使用的要求，这样做系统设计时首先考虑到系统的可靠性，为此我们用了备份调音台，话筒信号先进入话筒信号分配器，分别给二个调音台。在调音台的选型上，主调音台需用可以有远程控制功能的QSC数字调音台，备份调音台选用了最简易的模拟调音台。由于要分区控制我们选用了3进6出的数字音频处理器以及系统所必须的功率放大器时序电源等。
设备配置清单如下：
(6)根据设备配置清单做系统图
图-21 静安寺音频系统图
(7)选用远程控制的数字调音台
从设备配置和系统图可以看出，我们需要通过网络用iPhone远程操作的调音台，我们经过对比和试听最后选中了QCS Touch Mix16，首先输入路数要满足要求，根据业主的使用需要，配置4支鹅颈话筒，8支无线话筒,还有播放器等，所以调音台的路数不能少于14路。
iPhone是用于无线远程操作。最主要的是这款16路调音台有自己生成的WiFi支持密码保护，也可自定义用户按钮功能，这样我们设置后的只能进行场景切换和音量控制。保障在非专业人员的使用时不会误操作，提高了系统的可靠性。可以说是现代触摸技术和传统的操作完美的结合。
(8)竣工后的总结
除了条型线声源清晰的声音外，最受赞许的是该音箱的隐形安装，投入正式使后进来听讲经者，直至讲经结束也没找到音箱安装在什么地方。当然，为了使条型线声源音箱融入整体装修，我们根据装修师的要求对音箱也进行了伪装，就是将音箱喷涂成墙壁一样的颜色。
2、会议类场所：上海松江九亭社区办公楼会议室
(1)上海松江九亭社区介绍：松江区，位于上海市西南部，历史文化长远，有着“上海之根” 的称呼，即先有松江后有上海。松江在黄浦江上游，东与闵行区、奉贤区为邻，南西南与金山区交界，西北与青浦区接壤。九亭镇位于松江区的东北部，东与闵行区七宝镇、莘庄镇相连，南接新桥镇，西接泗泾镇。九亭镇具有便捷的交通条件，是上海重要的工业区和新居住区。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LA系列条型线声源音箱。
(2)我们根据报告厅的大小做了音箱点位图，共配置了8支LA-14条型线声源音箱和2支低频补声音箱，功放、调音台、会议话筒均按常规配置。
图-25 报告厅音箱点位图
(3)完成后的总结：虽然主音箱就在主席桌的后面，音箱直对会议话筒，但不啸叫，这样就不用配置返听音箱，发音者对自己的声音有了真实的感受，对控制自己发音的语气、音调和响度都在掌握之中，所以得到坐在主席台位置的发音人和台下的听众对LA系列条型线声源音箱声音的肯定。
(4)其它几个场所：圆桌会议室是最常用的会议室，通常的做法是有声像定位要求的在主席座位的后面或两侧吊挂二只传统的全频音箱，没有声像定位要求的，或由于装饰设计上无法吊挂的就用吸顶音箱，条型线声源音箱的问世改变了传统的音箱安装位置，就是在会议室墙壁的任何一个墙面上紧贴墙面就可以安装，只要安装的距离大于LA系列该型号长度的2倍即可。下面就不一一介绍具体工程的配置和设计，只将几个工程实际安装后的照片供参考。
图-30 户外广告牌
3、其它场所： 下列图片包括在不允许吊挂音箱的酒店，以及配合LED显示屏和投影幕的安装
该音箱定位于语言扩声，为此适合于各类语言扩音场所。如下案例是上海瑞金宾馆香樟厅，举行的足球比赛的新闻发布会。会议厅面积150多平方，采用主音箱LA-14四条，补声低音箱二只。
图-31 2016英超传奇球星巡回赛新闻发布会
图-33 室内大屏两侧安装图
图34 拼盘框架两侧安装
图 35 150吋投影幕框架安装
四、结束语
LA 系列条形线声源扬声器是创新型的音响产品，卓越的声音，不易啸叫和线声源的传输特性，完全满足语音及重播音乐的扩声要求，其可以喷涂成各种颜色而不影响建筑装饰效果，其条形的尺寸和形状更适合在各种场所安装。
虽然该产品本身频响在低频上还有不足，但可以隐蔽安装的低音补充音箱的研制成功，并已经在一些有代表的工程中使用，得到了业主的认可。笔者认为是有前途的创新型中国产品。
技术是理性的，艺术是感性的。音频设计的目的是为了表达声音的真实效果，所以不论线声源音箱多么的完美，不同语言场所对语言扩音的要求也不尽相同,必须通过整体系统上的支持才能实现，所以在系统构成上要根据使用方的要求配置。
音响师即要了解掌握你所使用的音响器材，也要了解声音，更要了解语言和音乐声音差别。当你了解了语言和音乐的差别后，才能知道扩声系统要放出什么样的声音才是最好的，才是正常的。同样当知道语音和音乐的特性后，知道要把系统调整到什么样才能把语音和音乐的声音真实的还原出来。
从事音响工作的人，不管是制造音响设备还是使用音响设备，都要了解掌握你所使用的音响器材，更要了解声音，使我们的% j: F0 @; ]3 |8 F技术手段与声音的艺术相互共鸣，这都是我们的努力方向和追求的目标。
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