笔记 | 聚焦阵列扬声器的深层逻辑（上）

　　音响可阵列还是不可阵列——在实践中，这个问题很复杂，需要了解几个关键因素。

　　我们先来看可阵列性的定义：它指换能器或换能器系统的一种特性，能够与其他同类的换能器相叠加，从而让整体能量增加。

　　虽然这个定义还包括了微波和声纳天线阵列等设备，但本文我们指的是声能的增加。在谈论音响时，阵列这个词经常出现。

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　　问题的本质

　　声音在空气中传播得很慢。这使得到达时间成为一个关键问题，它决定了两个或多个声源之间的相对相位关系，当一个以上的波阵面与另一个波阵面相遇时，它们将如何相互作用。

　　那么扬声器怎样阵列呢?任何打算以多个数量共同使用的扬声器都必须经过仔细设计，并用类似的单元进行彻底测试，以确定其作为阵列成员的可行性，共同提供合理的平坦的能量叠加。但现实中，优秀的设计和精细的测试并不多见。

　　反复构建多个原型，不断重新优化初始设计，然后千万次测试不断迭代，直到实现最佳声学求和，这涉及到巨大的成本。而预测阵列系统的表现要容易得多(而且成本更低)，而不是在物理领域中构建阵列并实际测量不同扬声器组的响应。而预测的效果正是大多数制造商所关注的。

　　任何扬声器阵列的表现都是其单个元件的放大版。但同时阵列还可以拥有自己新的特性，每个阵列成员的基础特性很好地并入到整个阵列中。

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　　声与光

　　我们很容易以光的方式来看待声能：将两个或多个光源对准一个物体，它们将共同照亮物体。灯光不在乎它们是否具有相同的强度、或者与所照亮物体的距离有很大的不同。这是因为光波传播速度极快。

　　但声音不是这样。在空间中的给定点上，两个或多个声波相遇可能增加强度，也可能减小。即使多个扬声器确实增加了整体强度，它们也可能导致频谱响应中的各种不均匀，从而降低单个扬声器的音质。这就引出了我们的可阵列性…

　　首先，我们确定扬声器可阵列或不可阵列并不那么容易。这个问题很复杂，需要了解波长、声压和声功率。

　　许多音响系统设计师和音频从业人员都认为，如果两个具有固定投射角度(例如30度)的楔形扬声器箱体以30度的夹角彼此相邻放置(这意味着楔形箱体的角度可能各为15度)，那么结果将是无缝的60度系统。或者，如果三个箱体彼此相邻叠加，它们将形成无缝的90度系统，依此类推。

　　那么所有30度扬声器将与其他扬声器表现相同。此外，阵列的总功率输出永远不会大于每个阵列模块的功率。但事实并非如此。

　　在实际使用中，30度扬声器，或者45度、60度或120度扬声器(还有很多360度扬声器——大多数被称为超低音扬声器)的角度描述并不准确。让我们看看扬声器产品文献中如何表述指向性。

　　定义声学覆盖的角度几乎总是基于减小6dB的点，其中离轴能量比轴能量低6dB。这通常是在1kHz或者在某个频率下测量的。但这种近乎古老的表征扬声器角度的方法忽略了低频、中频和高频之间的巨大差异。

　　在较低的频率下，低频能量的发散范围会越来越广，直到它基本上变成全向的。非常长的波长需要非常大的喇叭或非常大的阵列来提供角度控制。这样的话，场地都不一定放得下。

　　这给我们带来了一个难题：角度的一个重要特性，尤其是它如何影响类似器件的可阵列性。一个给定的喇叭可能会在振幅上急剧衰减，而另一个喇叭可能会随着角度的增加而缓慢衰减。

　　比如，在1kHz下90度的喇叭可能在120度时还能提供非常出色的响应，可能仅比其轴上的参考振幅低9dB。如果反应仍然相当平坦，离轴座位可能比轴上座位更靠近扬声器，这意味着可能不需要额外的“侧场补声”扬声器。

　　相比之下，另一个90度喇叭或阵列在120度角时可能降低了24 dB，这使得其离轴响应不可用。但更重要的是，当配置到阵列中时，这些广泛变化的喇叭特性表现不尽相同…

　　第二个可阵列扬声器例子：如果你把两个90度的扬声器放在一起，并以20度的夹角将它们分开，你是否会得到90+90+20=200度的投射角度?看起来是这样。但事实并非如此。

　　相反，来自两个或多个声源装置，即喇叭和锥体的压力将以某种特定的方式组合。他们如何结合?他们是否会形成一个有用的阵列?或者相反，他们只是一群彼此靠近的扬声器，但却像油和水一样无法融合?

　　这需要实践，因为合成阵列的角度和响应曲线是在离地面30英尺的室外进行详尽测量的，并使用Hewlett-Packard和TEF测量设备仔细记录。这是一个需要几个月全职工作的过程。我们下期继续聊……