PA系統(tǒng)中揚(yáng)聲器系統(tǒng)的水平與垂直輻射圖案

編譯/何青青

PA系統(tǒng)中揚(yáng)聲器系統(tǒng)的水平與垂直輻射圖案

編譯/何青青

聲場調(diào)試中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的擺放位置和輻射角度對(duì)聲場的影響。

揚(yáng)聲器；擺放；反射聲；舞臺(tái)；覆蓋；聲級(jí)

1 揚(yáng)聲器系統(tǒng)的水平輻射圖案

揚(yáng)聲器系統(tǒng)總是放在舞臺(tái)前面或表演區(qū)，從演員指向觀眾區(qū)輻射。

揚(yáng)聲器系統(tǒng)經(jīng)常以圖1的方式排列：擺在舞臺(tái)兩側(cè)筆直朝前輻射。藍(lán)色陰影區(qū)域表明這一區(qū)域是由高頻水平輻射角度為90°的揚(yáng)聲器系統(tǒng)覆蓋（-6 dB等壓線內(nèi)）。這是一種比較常見的輻射圖案。

這種方式也有幾個(gè)弊端：

（1）舞臺(tái)前面有一大塊區(qū)域高頻沒有覆蓋到。

（2）從最近的側(cè)墻過來的直接反射聲影響到大半個(gè)聽音區(qū)（如圖1所示）。這造成聲染色，從而降低了語言清晰度，而反射聲的整體聲級(jí)增加了。

（3）揚(yáng)聲器系統(tǒng)前面有一塊區(qū)域的覆蓋面是沒有重疊的。這意味著實(shí)際上聽音區(qū)內(nèi)的大部分都只能聽到1只揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲音。有些觀眾聽到的聲音像是從揚(yáng)聲器系統(tǒng)里傳出來的，而不是來自演員。同樣，對(duì)于觀眾席前區(qū)的觀眾來說（立體聲覆蓋損失較多），任何立體聲效果都不好（比如混響效果）。

通過將揚(yáng)聲器系統(tǒng)向內(nèi)稍微移動(dòng)一個(gè)角度，這些不利的效果就會(huì)大大減少。圖2中，與圖1同款的揚(yáng)聲器系統(tǒng)向內(nèi)側(cè)移了25°。

由此產(chǎn)生了幾點(diǎn)變化：

（1）觀眾席前區(qū)的“空洞”明顯減小。

（2）受直接反射影響的區(qū)域也減少了很多，而且揚(yáng)聲器系統(tǒng)與早期反射聲的距離更遠(yuǎn)了（這樣可以減少房間混響的整體聲級(jí)，減少受這些效果影響的座席數(shù)）。

（3）大部分觀眾區(qū)都能同時(shí)聽到來自2只揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲輻射。偏離中心位置的聽眾會(huì)處于離他遠(yuǎn)的那只揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輻射軸線上，而偏離于相對(duì)靠近他的那只揚(yáng)聲器系統(tǒng)軸線。大部分觀眾區(qū)的聲級(jí)都差不多（而不像圖1中靠近揚(yáng)聲器系統(tǒng)的位置聲音更響）。

現(xiàn)實(shí)情況中，聲級(jí)分界線不像圖中所示的那么分明，但是整體效果還是比較明顯的。最佳的水平輻射角度顯然是取決于房間的尺寸和形狀，以及揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輻射圖案（向內(nèi)角度不宜過大，以免舞臺(tái)前面的傳聲器落入揚(yáng)聲器覆蓋范圍內(nèi)）。然而，向內(nèi)側(cè)移一個(gè)角度往往會(huì)收效甚大。

這就有助于將反射聲減到最少。但將揚(yáng)聲器系統(tǒng)靠近側(cè)墻擺放有幾個(gè)弊端：

（1）“中間空洞”現(xiàn)象會(huì)更明顯。

（2）靠近舞臺(tái)的側(cè)墻反射聲更接近。

采取適當(dāng)?shù)姆N植方式，確保種植密度的合理性，室內(nèi)通風(fēng)透光好，既能確保蔬菜生長健壯豐產(chǎn)，又能增強(qiáng)蔬菜抗病性。合理密度，確保室內(nèi)通風(fēng)透光和室內(nèi)濕度，減少病蟲害的發(fā)生。提倡高壟寬窄行種植，并適當(dāng)降低密度。

（3）需要向內(nèi)側(cè)移一個(gè)較大角度（傳聲器可能會(huì)落入揚(yáng)聲器覆蓋范圍內(nèi)）。

（4）揚(yáng)聲器系統(tǒng)可能不得不擺放在舞臺(tái)之外，因此，可能無法將揚(yáng)聲器系統(tǒng)提升到足夠高度，以便實(shí)現(xiàn)最佳垂直擺位。

2 揚(yáng)聲器系統(tǒng)的垂直輻射圖案

揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝的高度和角度會(huì)影響整個(gè)聲場。

安裝揚(yáng)聲器系統(tǒng)時(shí)增加安裝高度有很多優(yōu)勢(shì)。如果揚(yáng)聲器系統(tǒng)不能吊掛安裝（通常取決于現(xiàn)場是否可吊掛），那么勢(shì)必要安裝在合適的支架上，而不是就放在桌子、椅子或者啤酒箱上。除非支架可以擺在舞臺(tái)上，最高高度限制在2 m內(nèi)（高音號(hào)角大概離地面2.5 m），但并不理想。同樣，有些場所天花板較低，也不理想。其他一些提升揚(yáng)聲器系統(tǒng)高度的技巧不是特別安全（比如在揚(yáng)聲器支架的每只腳上墊一把椅子），而且也不應(yīng)該去嘗試。

下圖顯示的是在一個(gè)典型的小廳里，不同的揚(yáng)聲器系統(tǒng)擺位所產(chǎn)生的不同聲場效果。圖3是垂直輻射角度為60°的揚(yáng)聲器安裝在支架上，支架放在與觀眾席平等的地面上。高音號(hào)角離地面2 m高。

影響最大的就是聲級(jí)。在自由空間里，距離每增加一倍，聲級(jí)就減少6 dB。如果以揚(yáng)聲器系統(tǒng)前1 m處為參考點(diǎn)（0 dB），揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲級(jí)比后墻處衰減了24 dB。如果揚(yáng)聲器系統(tǒng)在1 m處產(chǎn)生110 dB的聲級(jí)，那么最后面的聲級(jí)只有86 dB。大部分搖滾歌迷肯定不喜歡現(xiàn)場的音量只有晚宴舞會(huì)那么大。但如果最后一排期待聽到110 dB的聲級(jí)，那前排的觀眾耳朵就要被震聾了。

盡管房間界面的反射聲會(huì)降低上述效果（混響聲場可以提高后排區(qū)域的整體聲壓），但還是會(huì)存在不可忽略的問題：前排區(qū)域直達(dá)聲過多，后排區(qū)域直達(dá)聲則不足。這可能導(dǎo)致后排的聲音不但不夠響亮，還會(huì)不夠清晰。

圖3中，舞臺(tái)高度（1 m）加上原來揚(yáng)聲器系統(tǒng)的安裝高度2 m，使得揚(yáng)聲器離地面的總高度變?yōu)? m。前排聽眾站在與圖3相同的位置（距離舞臺(tái)1 m），但已偏離軸線（高頻衰減6 dB），且他們的耳朵距離揚(yáng)聲器2 m（又衰減6 dB）。

而后排的聽眾只是稍微有點(diǎn)偏離軸線，這里可能比顯示的-24 dB低1 dB～2 dB（雖然這將因混響聲場而抵消）。然而，從前區(qū)到后區(qū)，聲級(jí)已經(jīng)減半（24 dB衰減至12 dB）。這存在兩個(gè)弊端：

（1）后墻的反射聲正好在軸線上：發(fā)射聲可能會(huì)給舞臺(tái)上的演員帶來麻煩。

（2）需要平衡揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輸出，使得后區(qū)跟前區(qū)的聲級(jí)盡量保持一致。

然而，總體上大部分觀眾應(yīng)該能認(rèn)識(shí)到前后聲級(jí)差得到了改善。

如果揚(yáng)聲器系統(tǒng)略微向下傾斜安裝，那么效果會(huì)更好一些。（支架本身絕不要傾斜。要達(dá)到適當(dāng)?shù)膬A斜角度——大概5°左右。）

如圖5所示，揚(yáng)聲器系統(tǒng)向下傾斜4°。直達(dá)聲正好相差12 dB，而且混響聲場會(huì)進(jìn)一步減少聲級(jí)差。同樣，來自墻面的反射聲也不再處于軸線上，從而減少了發(fā)射回舞臺(tái)上的聲級(jí)。

如果將支架伸展開，增加揚(yáng)聲器系統(tǒng)的安裝高度及傾斜角度，那么聲場改善更佳。

這里又將揚(yáng)聲器系統(tǒng)提高了1 m（總高度為4 m），向下傾斜角度增加至6°。這就使得聽音者離揚(yáng)聲器的距離更遠(yuǎn)了，而且離軸線距離也更遠(yuǎn)。舞臺(tái)上的反射聲減少得更多，除去混響聲場的影響外，此刻前后區(qū)的聲級(jí)差只有7 dB。

將揚(yáng)聲器系統(tǒng)吊掛起來效果更好：

如7所示，揚(yáng)聲器系統(tǒng)被吊掛在天花板上（距離地面高度為5 m），向下傾斜角度為9°，而且前后兩個(gè)聽音位之間的距離增加了，但是聲級(jí)差卻減少為6 dB。

最后，不同的輻射角度可能會(huì)產(chǎn)生更好的效果：

這里，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的垂直角度是50°，向下傾斜角度增加到15°。觀眾區(qū)的前半部分聲級(jí)差只有1 dB，這讓人幾乎感覺不到差別，而且整個(gè)觀眾區(qū)的總體聲級(jí)（包括混響聲場）非常穩(wěn)定。

在圖3～圖6的例子中，天花板的反射聲可能會(huì)使廳堂后半部分的聲級(jí)有所下降。而在圖8的例子中，所有來自天花板的初次反射聲都穿過了觀眾的頭頂。

與水平角度的影響因素一樣，最佳的垂直角度顯然是取決于房間的尺寸和形狀，以及揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輻射模式。然而，提高揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝高度和向下傾斜一個(gè)角度同樣也是改善輻射的條件，而且會(huì)獲得更多的直達(dá)聲，使整個(gè)觀眾區(qū)的聲級(jí)和音色保持一致。

（本文編譯自www.astralsound.com相關(guān)文章。）

Horizontal and Vertical Loudspeaker Pattern in PA Systems

Translate/HE Qing-qing

The paper introduced the effect of speakers be placed by different positions and angles.

speaker; place; reflection; stage; dispersion；level of sound

10.3969/j.issn.1674-8239.2012.07.005

（編輯 張 翔）