線(xiàn)聲源及點(diǎn)聲源的分析理解

　　我們都知道，聲音是由客觀(guān)物體振動(dòng)，通過(guò)介質(zhì)傳播，并作用于聽(tīng)覺(jué)系統而產(chǎn)生的主觀(guān)感覺(jué)。“聲”由聲源發(fā)出，“音”在傳播介質(zhì)中向外傳播。此文中，小編主要就聲音產(chǎn)生的必要條件之一——“聲源”談?wù)勛约旱睦斫狻?/p>

　　聲源的類(lèi)型

　　聲源的類(lèi)型按照其幾何形狀分為點(diǎn)聲源、線(xiàn)聲源及面聲源，不同的聲源聲波輻射方式不同。

　　當聲源的尺寸相對于聲波的波長(cháng)或傳播距離而言比較小，且聲源的指向性不強時(shí)，可近似看為點(diǎn)聲源，如一個(gè)人講話(huà)、拍掌，它是以球面波的方式向外輻射。平時(shí)我們經(jīng)常聽(tīng)到的火車(chē)開(kāi)過(guò)的噪音、公路上大量機動(dòng)車(chē)輛行駛的噪音等，可將其看做由許多點(diǎn)聲源組成的線(xiàn)狀聲源，這些線(xiàn)聲源以近似柱面波形式向外輻射噪聲。而平面聲源是以平面波向外輻射，在平面上輻射聲能的作用處處相等，如下圖所示，無(wú)論聽(tīng)者站在音箱墻前的任何位置聽(tīng)到的都是同等的聲壓，目前，這一類(lèi)的聲源應用相對較少。

　　在我們的專(zhuān)業(yè)擴聲系統中，最具代表性的即線(xiàn)陣列揚聲器系統和常規揚聲器系統(純點(diǎn)聲源揚聲器系統的非標準名稱(chēng))。在初入行業(yè)之時(shí)，小編一直認為線(xiàn)陣列就是線(xiàn)聲源，隨著(zhù)學(xué)習的深入，才知并非如此。我們一起回顧并理解上一段所講的內容便可知，線(xiàn)陣列揚聲器系統所輻射的聲波波陣面圖形類(lèi)似柱狀波，近似于線(xiàn)聲源，但當到達一定臨界距離之后，它與常規揚聲器系統一樣，開(kāi)始由柱狀波漸變過(guò)渡為球狀波向外輻射。線(xiàn)陣列揚聲器系統在臨界距離內按照距離加倍，聲壓級減少3dB進(jìn)行衰減，在臨界距離外按照距離加倍，聲壓級減少6dB進(jìn)行衰減，這個(gè)聲壓級衰減量從3dB過(guò)渡到6dB的距離即稱(chēng)為臨界距離，線(xiàn)陣列長(cháng)度越長(cháng)，柱面波發(fā)散成為球面波的距離就越遠。任何一個(gè)有限大小的聲源在自由空間的輻射，其波陣面總是要發(fā)散的，柱面波最終會(huì )發(fā)散成為球面波，即由“距離增加1倍聲壓級減小3dB”變?yōu)?ldquo;距離增加1倍聲壓級減小6dB”，因此，線(xiàn)陣列并非就完全是線(xiàn)聲源。那為什么是按照3dB、6dB這個(gè)量來(lái)進(jìn)行衰減呢?下面一一為您解釋。

　　關(guān)于聲衰減

　　點(diǎn)聲源是按照球面波進(jìn)行輻射的，根據輻射的球面波的表面積即可計算出聲壓的變化：球面的表面積計算公式：S0球面=4πr²(r為球面的半徑，也即輻射的距離)，當r為原來(lái)的兩倍，即輻射距離為2r時(shí)，球面的表面積為：S1球面=4π(2r)²=4S0球面，如下圖：

　　即：當輻射的距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，球面表面積變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，聲強則變?yōu)樵瓉?lái)的1/4;換算成分貝，即為10lg1/4=-6dB;也就是我們常說(shuō)的點(diǎn)聲源輻射距離增加一倍，聲壓級衰減6dB。

　　而線(xiàn)聲源是按照柱面波進(jìn)行輻射，根據輻射的柱面波的表面積即可計算出聲壓的變化：柱面的表面積計算公式：S0柱面=2πrh(r為球面的半徑，也即輻射的距離)，當r為原來(lái)的兩倍，即輻射距離為2r是，柱面的表面積為：S1柱面=2π(2r)h=2S0柱面，如下圖：

　　即：當輻射的距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，柱面表面積變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，聲強則變?yōu)樵瓉?lái)的1/2;換算成分貝，即為10lg1/2=-3dB;即線(xiàn)聲源輻射距離增加一倍，聲壓級衰減3dB。

　　根據以上計算結果可得出一個(gè)結論：線(xiàn)聲源由于距離產(chǎn)生的聲衰減明顯比點(diǎn)聲源小，同樣聲功率條件下，線(xiàn)聲源的傳輸距離大一倍，同樣傳輸距離條件下，功率消耗少一倍!

　　聲衰減是音響行業(yè)從業(yè)者們必須掌握的一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，特別是在我們的設計工作中，它是我們進(jìn)行揚聲器配置的重要參考計算依據之一。在平時(shí)的工作中，經(jīng)常遇到有同事被線(xiàn)陣列的聲衰減計算所難住，有人按照點(diǎn)聲源的方式進(jìn)行計算，有人按照線(xiàn)聲源的方式進(jìn)行計算，而我們常用的有限長(cháng)度的線(xiàn)陣列并非真正的線(xiàn)聲源，在其臨界距離內，我們應該按照線(xiàn)聲源衰減進(jìn)行計算，在臨界距離外，我們應該按照點(diǎn)聲源衰減進(jìn)行計算。

　　結論

　　無(wú)論是點(diǎn)聲源、線(xiàn)聲源，抑或是面聲源，都是為了實(shí)現電聲還原;在進(jìn)行選擇時(shí)，更主要的是明確我們所需要解決的問(wèn)題，是為了得到最好的聲音還原?還是更好的指向性控制及直達聲比例?小編認為優(yōu)先考慮最需解決的問(wèn)題才是關(guān)鍵!