[发明专利]一种高频号筒交错排列优化扬声器线阵列指向性和频率响应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及扬声器线阵列指向性和频率响应的优化方法，即通过改进扬声器线阵 列中的高频号筒排列方式，增大阵列垂直方向的有效辐射因数，减小旁瓣，优化扬声 器线阵列的指向性和频率响应。

背景技术

大型的厅堂、场馆为了提供高品质的扩声性能，需要得到较高的声压级。由于单 个扬声器难以达到理想的声压级，因此由多个扬声器组成的扬声器阵列是有效的解决 方案，扬声器阵列也成为音频领域的研究热点。

与传统的声重放系统相比，大型扬声器阵列声重放系统有着如下优点：

1.可以产生足够的声压级，以满足大型场馆及露天演出的需求；

2.多扬声器间的干涉效应使得指向性更加容易控制，满足实际情况的需要；

3.在高混响环境内，可抑制反射声，提高语音的清晰度；

4.可使近场区和远场区的声压不均匀度减小，使全场听众都能获得良好的听音 效果。以上种种优点，都使得大型扬声器阵列声重放系统得到了广泛的应用。

这些大型的扬声器阵列声重放系统通常都近似等效为一条连续直线声源，上述扬 声器阵列的优点正是利用了直线声源的特性，因此有时也被称为“线性阵列”或者“线 阵列”。

然而，实际上的扬声器线阵列并不能完全等效为一条理想的连续直线声源，特别 是在高频范围内。一方面高频声波长很小，扬声器线阵列中的高频号筒无法保证口部 各位置的相位相同，声波叠加导致指向性混乱；另一方面扬声器线阵列通常由各自独 立的箱体垂直组合而成，由于箱体壁的厚度，这些声源无法非常紧密的连接在一起， 存在一定距离的间隔。这些间隔会使得在高频范围扬声器线阵列的垂直指向性出现明 显的旁瓣。影响其他区域的听众的听音效果。

为了明确上述声源间隔对于旁瓣的影响程度以及客观测量，人们进行了很多分析 研究：M.S.Urban，C.Heil，and P.Bauman，“Wavefront Sculpture Technology”， J.Audio Eng.Soc.，vol.51，No.10，October 2003，提出了有效辐射因数的概念， 用来反映声源间隔的大小，并提出将扬声器线阵列近似等效为连续直线声源时，有效 辐射因数必须达到的下限。

M.S.Ureda，“Analysis of Loudspeaker Line Arrays”，J.Audio Eng.Soc.， vol.52，No.5，May 2004，分析了不同有效辐射因数对应的指向性图中旁瓣大小。

Y.Shen，D.Ou，and K.An，“The Relation between Active Radiating Factor and Frequancy Responses of Loudspeaker Line Arrays-Part 2”，presented at the 123rd Convention of the Audio Engineering Society，New York，October 2007， 提出了通过客观测量不同距离的频率响应，估计出扬声器线阵列不同频率范围的有效 辐射因数。

上述方法均是分析上述声源间隔对于旁瓣的影响程度以及客观测量，但如何增大 高频时的有效辐射因数以达到减小旁瓣的效果，除了尽可能将箱体壁厚减小之外，缺 乏理想解决方案。

对于扬声器线阵列来说，需要做到指向性尖锐并且尽可能减小旁瓣。通过本发明 扬声器线阵列中的高频号筒排列方式，能够保证上述要求。

发明内容

本发明的目的是：提出高频号筒交错排列优化扬声器线阵列指向性和频率响应 的方法；通过对扬声器线阵列中的高频号筒排列方式的设计，达到增加其有效频率范 围内的有效辐射因数的效果，从而显著降低垂直指向性的旁瓣带来的负面影响。与此 同时，通过计算频率、交错间隔的关系，确定最佳的号筒水平覆盖角，最终达到既改 善扬声器线阵列垂直指向性，又不影响其水平指向性的目的，同时也提出一种成本布 局更优化的高频号筒交错排列优化的扬声器线阵列。

本发明的方法是这样实现的：扬声器线阵列中的高频号筒排列构成一条参考轴 线，高频号筒交错排列于这条参考轴线的一侧或两侧；相邻的高频号筒的号筒口在垂 直轴线方向是相互连接或重叠搭接的，高频号筒的号筒口构成的直线与这条轴线呈现 夹角或高频号筒的号筒口成弧线的结构，使各个高频号筒的有效辐射区域紧密衔接。