條型線聲源揚聲器在語言擴聲中的應用

吳國強

【摘 要】 分析構成線聲源揚聲器和條型揚聲器的條件，并結合實際案例介紹條型線聲源揚聲器的特點及在語言擴聲中的應 用。

【關鍵詞】 線聲源揚聲器；條型揚聲器；條型線聲源揚聲器；語言擴聲；應用案例

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.08.010

【Abstract】The author analyzes the conditions of composing line sound source speaker and strip-shaped oudspeaker， and introduces the characteristics of strip-shaped line sound source speaker and its application in speech reinforcement according to actual case.

【Key Words】line sound source loudspeaker； strip-shaped ludspeaker； strip-shaped line sound source speaker； language sound reinforcement； application case

在大多數情況下，語言系統的擴聲中隱藏著許多不易發現的問題。事實上，語言擴聲比音樂擴聲需要特定的系統設計和音響設備的選型。原因非常簡單，音樂需要較寬音域及更大比例的混響效果聲，而語言擴聲則對語言清晰度有更高的要求。

就語言來說，任何不自然的色彩（比如：擴聲場所的建聲缺欠、糟糕的傳聲器、劣質的揚聲器等）均會凸現出來。因為人們生活在語言聲音的環境中，以至于連對方情緒上的一絲變化也能從其語言中發現。在筆者學習的專業電影錄音中，語言（對白）在電影、電視劇中的比重占70%以上。在人們的日常生活和工作中，商務談判、產品演示、演講報告、指揮控制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聲系統。所以，在語言擴聲系統中，對語言的真實還原是筆者一直堅持不斷探索的領域。

筆者將在文中重點介紹條型線聲源揚聲器，它能夠播出擴散性良好、響度合適、聲音分布均勻、還原度高的聲音，可作為語言擴聲中最后的聲音還原設備，用于語言擴聲及多媒體音頻的播放，滿足會議發言、報告演示、教師講課的擴聲需求。

1 線聲源揚聲器的構成條件及特點

1.1 構成線聲源揚聲器的條件

1957年，美國著名聲學專家H.F奧爾森提出了相關理論，認為揚聲器按直線排列能夠提供良好的垂直覆蓋面和指向性，特別適合遠距離聲輻射，可以取得良好的聲音效果。

1988年，Christian Heil博士和Marcel Urban教授深入研究了線聲源，即在可聽的頻率范圍內有效地把單獨的點聲源耦合起來，創造虛擬聲源，提出構成線聲源揚聲器的條件：

（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）陣列的聲輻射器之間的間距（定義為相鄰聲源的聲學中心之間的距離），需小于其工作頻帶上限波長的一半。

（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%。

1.2 點聲源和線聲源的傳輸損失

點聲源是以單點擴散式的球面波形傳播，如圖1所示；線聲源是以寬闊偏平的柱狀形波傳播，如圖2。

點聲源在傳輸中的衰減，每增加1倍距離聲音衰減6 dB；線聲源在傳輸中的衰減，每增加1倍距離聲音衰減3 dB。

良好的線陣列揚聲器以接近線聲源的方式進行擴散，基本符合上述線聲源的擴散規律，其特點是單只發聲體的垂直角度小，有效地解決了揚聲器之間的聲干涉問題，同時，線聲源揚聲器聲壓衰減慢、傳輸距離遠。

2 條型揚聲器

2.1 條型揚聲器的外形和結構

條型揚聲器的外形和結構如圖3～圖5，其寬度為32 mm、厚度為14 mm，長度分別為260 mm、480 mm、920 mm三種規格。

傳統音柱的尺寸和額定功率見圖6。條型揚聲器的尺寸和額定功率見圖7。

2.2 條型揚聲器的聲音特點和頻率特性

條型揚聲器的發音單元是條型帶狀結構，音圈是長條型，相較于傳統電動式發音結構，條型揚聲器的音圈和輻射面一致化，其高頻頻率特性有所改變，高頻失真較小，如圖8所示。

從圖9和圖10的測試結果可以看出，條型揚聲器適合語音擴聲，因為語言擴聲需要在高頻失真小、語言清晰度表現好的揚聲器。文中所有測試均在浙江省電子電聲產品質量檢驗中心進行。

2.3 關于條型揚聲器的指向性

揚聲器的指向性就是揚聲器發聲時的覆蓋面和方向，是揚聲器選型和設計時的重要參考數據。

條型揚聲器的直達聲軸向頻響的范圍較寬，不易嘯叫；同時，條型揚聲器具有扁平的條型外形。這兩個特點使其擺位更方便簡單，可以融于裝飾設計之中。不僅如此，該揚聲器的垂直指向較小而水平指向較寬，對環境的要求不高，在未經過專業建聲處理的廳堂也能獲得一個較為寬闊的聽音區域。條型揚聲器的垂直指向性較小，因此，對廳堂的天花和地面的要求不高，對于玻璃天花和大理石地面的廳堂也可勝任。當房間的吸聲和擴散措施都做得比較合理時，能獲得更加寬闊的聲場和精確的聲像定位。

3 條型線聲源揚聲器

筆者介紹的條型揚聲器的發聲模塊（單元）屬于“長方形平面聲源”，它的研發者也是日本LOBO揚聲器的研發人——中野雅樹先生。當時，LOBO線陣列已被公認為擁有線性技術的線陣列揚聲器。文中的條型揚聲器是在LOBO揚聲器基礎上，結合帶狀發聲原理而研發的創新型成果。在保證輸出功率更大的情況下，全新的磁路設計使高頻瞬態響應更好、失真更小，從而避免了大動態音圈打底的現象。endprint

從上述對條型揚聲器的結構設計和測試結果看，基本滿足ChristianHeil博士和MarcelUrban教授提出的線聲源的要求。因此，本文中的條型揚聲器可以定義為條型線聲源揚聲器。

雖然本文所述的條型線聲源揚聲器與線陣列揚聲器的擴散衰減接近，但需要注意的是，不能簡單地把“線聲源”等同于實際的線陣列揚聲器系統。線聲源揚聲器是由一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元構成。這些輻射單元的相同結構使聲輻射具有相同的振幅和相位。

綜上所述，條型線聲源揚聲器具有以下特點：

（1）在頻寬方面，低頻下限僅到425 Hz，無法滿足語言全頻段擴聲要求；而高頻上限可達到20 kHz，表現較為突出。

（2）在諧波失真方面，測量結果顯示其失真值小于10%（2.83 V， 20 Hz～20 kHz，帶障板，水平放置），作為非高保真揚聲器來說表現還不錯。

（3）在靈敏度方面，測試結果按照±3 dB的上下限來看，帶障板測試條件下能滿足語言擴聲要求；而在無障板情況下，測試結果無法滿足語言擴聲的要求。

（4）在指向性方面，無論是水平方向還是垂直方向，其指向性角度均適用于語言擴聲的要求。

（5）從聲壓的衰減情況來看，帶障板測試時衰減情況均為距離每增加一倍聲壓衰減4 dB，說明衰減特性優于一般點聲源揚聲器，傳播近似柱面波傳播特性。

綜合上述測試結果，此條型線聲源揚聲器適用于語言類擴聲。筆者經過多次試聽認為，在語言頻段，條型線聲源揚聲器的音質優于同價位的傳統點聲源揚聲器。

4 工程應用實例

4.1 大型語言場所：上海靜安寺講經堂

上海靜安寺位于市中心，是鬧市中難得的清修之地。靜安寺講經堂位于大雄寶殿一層，正方形廳堂面積約1 000 m2。

4.1.1 音頻系統設計

音頻系統設計時須考慮的問題：

（1）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。

（2）以主觀語言音質優先的原則：音頻系統不同于其他系統，其產品的技術指標只能作為客觀的參考，與最終的主觀聽感很難達到一致。因此，在充分考慮技術指標的同時，要經過主觀試聽后選擇適合的以語言音色為主的擴聲產品，通過合理的搭配，最終組合出一個主觀聽感滿意的系統，從而滿足講經的語言擴聲要求。

（3）使用場所的功能要求：該場所以講經、詠經為主，廳堂環境古典雅致，不希望揚聲器在建筑環境中過于突兀。條型線聲源揚聲器的體積小、重量輕，用普通的雙面膠就可以粘結在講經堂的墻壁上，適合講經堂隱形安裝的要求。

4.1.2 揚聲器的選型和技術參數

最終在講經臺正面安裝了8只LA-14條型線聲源揚聲器，4只LSW-1低頻揚聲器，兩側還各安裝了4只LA-14，作為補聲揚聲器。LA系列條型線聲源揚聲器的技術參數見表1。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-1揚聲器，可簡單連接LA系列揚聲器，見圖11，其技術參數見表2。

4.1.3 揚聲器點位的布局

根據場地的實際大小，采用創音科技（上海）提供的試用軟件做了模擬聲場圖，見圖12，以確定使用LA系列的型號和相應數量。根據模擬聲場圖以及在現場的預安裝試聽，最后揚聲器布局施工圖見圖13。

4.1.4 竣工后的總結

正式投入使用后，條型線聲源揚聲器清晰的聲音得到了一致認可。不僅如此，該揚聲器的隱形安裝更是備受關注，為了使條型線聲源揚聲器融入整體裝修，將揚聲器噴涂成與墻壁一樣的顏色來進行隱藏，見圖14、圖15。

4.2 會議類場所：上海松江九亭社區辦公樓會議室

上海松江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，均使用了條型線聲源揚聲器。

根據報告廳的大小做了揚聲器點位圖，見圖16，共配置了8只LA-14條型線聲源揚聲器和2只低頻補聲揚聲器，功率放大器、調音臺、會議傳聲器均按常規配置。

雖然主揚聲器就在主席桌的后面，實際安裝見圖17、圖18。揚聲器直對會議傳聲器，但不嘯叫。雖然沒有配置返送揚聲器，講話者也能聽到揚聲器播放的聲音。因此，條型線聲源揚聲器的擴聲音質得到了臺上演講者和臺下聽眾的肯定。

圓桌會議室是常用的會議室，通常，其揚聲器安裝的做法是：若有聲像定位要求，則在主席座位的后面或兩側吊掛2只傳統全頻揚聲器；若無聲像定位要求，或由于裝飾設計上無法吊掛的，則選用吸頂揚聲器。然而，條型線聲源揚聲器的出現，突破了傳統揚聲器安裝位置的限制，即在會議室的任意墻壁上緊貼墻面就可以安裝，只要安裝的距離大于該揚聲器長度的2倍即可，如圖19。

5 結語

通過多項工程實踐，筆者認為條型線聲源揚聲器能夠滿足語言的解析力和語音的還原度，但也存在大動態聲音表現不足的問題，主要是在中低頻段的沖擊力度不夠。如上述靜安寺講經堂項目中，有時會播放佛教音樂，其中的大鼓就需要大動態和沖擊力，所以，需要大口徑的超低頻揚聲器。

音響設計的目的是為了表達聲音的真實效果。不同語言場所對語言擴聲的要求不盡相同，必須通過整體系統的支持才能實現。音響師要掌握所使用的音響設備，更要了解語言聲和音樂聲的差別，這樣才能知道如何調整系統才能把語言聲真實地還原出來，從而使技術手段與聲音藝術相互共鳴。

（編輯 薛云霞）endprint