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柱體音箱的應用場所與環境

http://www.lxssbz.com 2009-12-14 來源：中國數字視聽網作者：張勇

        柱體音箱具有極強的聲音縱向覆蓋控制能力。在長混響時間的聲學環境中，它可以準確的把直達聲傳送到聽音區域，而不是傳送到天花板，側墻體，或地面。從而避免了強反射聲對聲音質量和語音清晰度的影響。例如：機場大廳，火車站候車廳，及任何具有長混響時間，高反射聲學環境的大型公共場所，都適合使用柱體音箱來建造主擴聲系統。
        柱體音箱應用在天花板較低的房間，同樣可以發揮出線性陣列的聲音特性優勢。例如：會議室，視聽室等。由于高度和空間的限制，不允許在房間前方吊裝，或側墻安裝普通點聲源音箱。即使可以，也因為音箱高度的限制，中部和后部聽音區不能從前方音箱得到足夠的直達聲覆蓋。如果要解決這個問題，必須加裝延時音箱來覆蓋中，后部聽音區。這種做法雖然可以解決中，后部聽音區直達聲的覆蓋問題，但是破壞了真實的聲音圖像定位和增加了后期系統調試難度，同時也增加了工程造價與工程施工時間。在這種情況下，如果使用柱體音箱來建造主擴聲系統，剛才的一系列問題都可以得到解決。把柱體音箱安裝在前方或兩側的墻體，用它們來覆蓋整個聽音區域。因為柱體音箱的線性陣列特性使它在近場倍數距離處，直達聲壓只減少3dB, 所以柱體音箱可以把聲音傳送的更遠，在不需要加裝延時音箱的前提下，柱體音箱可以平均的覆蓋整個聽音區域。同時，由于它有著低調的纖細箱體，使安裝更簡單，外觀也比點聲源音箱美觀很多。
        以這種應用為例，柱體音箱的另外一個重要優勢是抗回授(feedback)。通常，在使用點聲源音箱系統的會議室，或其他相似的應用環境，聲音系統容易產生回授。因為點聲源音箱有著擴散式的聲音傳播特性，或者說它不具備良好的覆蓋控制能力，所以很容易把過多的音箱直達聲傳送到麥克風所在的區域，從而使聲音系統產生一個瞬態無窮大的信號回路，也就是回授。柱體音箱正好相反，它具有超強的聲音縱向覆蓋控制能力，直達聲傳送軌跡容易控制，麥克風區域不會受到太多的干擾，從而避免產生回授。即使把麥克風放置在離柱體音箱特別近的地方，麥克風收到的聲音只是柱體音箱眾多驅動單元中一到兩個單元的直達聲。雖然這時麥克風收到的聲壓級很高，但它并不是整個柱體音箱的總輸出能量，所以也不容易產生回授。圖片3是點聲源音箱與柱體音箱在2000Hz 的三維球形聲音對比圖像。

圖片3

柱體音箱由于具備線性陣列的聲音特性和低調纖細的箱體，使它在多種應用中表現出色。但是柱體音箱也有它的應用局限性。首先，柱體音箱的最大聲壓級輸出要比點聲源音箱小很多，不適合需要高聲壓級場所的應用。其次，無源式柱體音箱的聲音傳送面和箱體成固定90度，因為它有著狹窄的縱向覆蓋角度，所以音箱不能安裝過高，或在音箱安裝位置較高的情況下，箱體向下傾斜角度也不建議大于5度。同時，無源式柱體音箱只能提供一個聲音覆蓋面，不能象點聲源那樣組成音箱組，以創建一個復合的聲音覆蓋面。比如說，用六只點聲源音箱組成一個音箱組，上面三只覆蓋劇場樓廳聽音區，下面三只覆蓋第一層聽音區。然而，有源式柱體音箱可以通過設定每個驅動單元的延時量，來達到在箱體垂直安裝的情況下，覆蓋范圍向下傾斜-35度的效果，甚至更低。這樣就解決了柱體音箱不能安裝過高的問題。使用延時調節功能，還可以把柱體音箱分成兩個不同的聲音覆蓋面。也就是說，音箱上部的驅動單元形成一個向上的覆蓋面，用來覆蓋樓廳聽音區。下部的驅動單元形成一個直的或向下的覆蓋面，用來覆蓋第一層聽音區。但是，有源式柱體音箱價格高的驚人，這使許多想使用它的客戶都望而卻步。在另外一方面，目前市場上的柱體音箱，基本上都是使用全頻，或兩分頻驅動單元設計。這種設計的缺點是，驅動單元之間的距離不能根據不同頻段的波長得到優化，從而不能得到一個穩定的寬頻線性陣列響應特性，導致丟失某些頻段的覆蓋控制。這個問題至今困擾著很多柱體音箱設計師。最后，柱體音箱由于不具備防水性，所以不適合室外應用。

幸運的是美國Community音響公司在經過多年的市場調研和產品開發后，在美國InfoComm 2008年會上推出了世界上第一只三分頻全天候柱體音箱Entasys。它不僅綜合了柱體音箱現有的特性優勢，而且解決了現有柱體音箱的設計缺陷。從而大大提高了柱體音箱的可使用性。無論是在室內，還是戶外，它都有著出色的表現，自從Entasys在歐美音響市場發行以來，它受到眾多的著名系統設計師和終端用戶的追捧。圖片4是Community Entasys 全頻和低頻柱體音箱。

Entasys全頻，與低頻音箱

Entasys分為全頻音箱，和低頻音箱兩種型號。他們有著相同的尺寸與外觀，但是不同的內部結構。通過不同的疊加方式把全頻音箱與低頻音箱組合起來，得到不同的覆蓋效果，來滿足各樣的應用需求。全頻音箱包含6只3.5英寸低頻單元，18只2.5英寸中頻單元，和42只Community 專利CRE高頻單元 (compact Ribbon Emulators)。低頻音箱包含6只3.5寸低頻單元。強大的驅動單元組合，使一只Entasys全頻音箱在100英尺處，直達聲壓級可以達到96dB SPL，解決了普通柱體音箱聲壓級不足的問題。同時，因為使用三分頻的設計，使每個驅動單元的距離得到完全優化，從而得到一個穩定的寬頻線性陣列響應特性。在戶外防水處理方面，Entasys 使用了Community世界領先的音箱防水處理技術。它使用鋁制仿水外殼，所有的驅動單元使用防水材料制造。這種防水的設計，完全實現了柱體音箱戶外的擴聲應用。為了得到有源式柱體音箱的復合覆蓋面功能，Community的工程師在系統設計中，通過對低頻音箱和全頻音箱的復合疊加，創造了一個和有源式柱體音箱相似的復合覆蓋面效果，使用戶在使用價格相對低廉的無源式柱體音箱時，獲得有源式柱體音箱特有的功能。Entasys推薦疊加數高達五只。我們可以把五只Entasys疊加起來，組成柱體陣列（上下各兩只全頻，中間一只低頻），用上面兩只全頻音箱覆蓋樓廳聽音區，下面兩只全頻音箱覆蓋一樓聽音區，中間一只低頻把上下全頻連接起來，用于保持線性陣列的物理特性和創造兩個不同的覆蓋面，同時獲得更低的低頻控制。Entasys全頻音箱的驅動單元使用模塊式設計，用戶可根據需要，把驅動單元模塊調節成垂直結構，上下單獨彎曲結構，或上下同時彎曲結構（Entasys的出廠設置）。使用這些調節功能，可以使它的縱向覆蓋角度從6度擴展到12度。根據應用需要，使它朝上，朝下或整體得到一個更寬的縱向覆蓋范圍。 Entasys低頻音箱在創造一個復合覆蓋面的柱體陣列時，是必不可少的。同時，在Entasys全頻音箱上方，或下方疊加低頻音箱，也可以使柱體陣列得到一個更低的可控制低頻率。在這里，我想介紹一下Entasys低頻音箱的另外一個主要功能：低頻覆蓋控制。
Entasys的低頻音箱不是用來提升系統低頻響應的，因為它不是一只超低音音箱。它的主要作用是為了得到一個更低的頻率控制范圍。我們知道，線性陣列的橫向覆蓋角度極寬，縱向覆蓋角度極窄。但是在實際應用中，線性陣列的低頻段往往不具備這種特性。線形陣列可控制的最低頻率和整個陣列的長度成正比，陣列越長，可控制的低頻越低。基于這種原理，如果需要加強柱體陣列對低頻覆蓋的控制，可以在柱體陣列上疊加Entasys 低頻音箱，增加陣列的整體長度，獲得更低的頻率控制，以避免過多的低頻泄露，產生低頻強反射，從而觸發房間的低頻共振 (room mode)和系統低頻回授。當為一個有著長混響時間的房間設計聲音系統時，加強對低頻的覆蓋控制尤為重要。這里有一個問題，為什么不用Entasys全頻音箱來增加柱體陣列的整體長度呢？就像我在前邊提到的，Entasys全頻音箱可以提供一個出色的長距離縱深覆蓋和高聲壓級輸出。很多時候，使用一到兩只Entasys全頻音箱，已經完全可以滿足對縱深覆蓋距離和直達聲壓級的設計要求。在原有的柱體陣列上疊加一到兩只Entasys全頻音箱當然也可以增加陣列的整體長度，達到加強控制低頻的目的。但是與此同時，疊加的全頻音箱產生了過多的縱深覆蓋，和直達聲壓（和點聲源音箱不同，線形陣列聲源增加一倍，直達聲提升6dB）。結果是，觸發了更多的聲反射，增加了聲學環境的復雜性，最終破壞了工程的聲音質量。所以，在柱體陣列的縱深覆蓋距離和直達聲壓級已經滿足了設計要求，只是需要加強對低頻的控制時，使用低頻音箱疊加是正確的選擇。另外，節省了工程預算，因為全頻音箱的價格要比低頻音箱貴一些。圖片5.1是一只Entasys全頻音箱在50米處陣列特性圖像。在圖片中我們可以看到，250Hz以下的低頻基本不受控制。圖片5.2是一只Entasys全頻音箱和兩只低頻音箱的疊加在50米處的陣列特性圖像，我們可以看到，低頻的最低控制頻率已經到了125Hz。從Entasys 柱體音箱的設計中，我們可以感受到Community首席設計工程師Bruce Howze的深厚設計功力，和整個Community設計團隊。

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