漸變指向性陣列揚聲器新技術(shù)在專(zhuān)業(yè)劇場(chǎng)擴聲中的應用

來(lái)源：數字音視工程網(wǎng) 編輯：ZZZ 2024-04-03 11:51:23 加入收藏

目前廣泛使用于大型戶(hù)外演出的傳統線(xiàn)陣列揚聲器系統被應用于劇場(chǎng)等室內環(huán)境時(shí)，由于建筑聲學(xué)條件，如反射和混響，以及陣列化和增益的影響，導致?lián)P聲器系統的性能及觀(guān)眾實(shí)際聽(tīng)感遇到極大挑戰。

　　封志剛,Ph.D.¹李晴²張馳³

　　(1-3.美國Bose 公司專(zhuān)業(yè)系統部)

　　摘要

　　目前廣泛使用于大型戶(hù)外演出的傳統線(xiàn)陣列揚聲器系統被應用于劇場(chǎng)等室內環(huán)境時(shí)，由于建筑聲學(xué)條件，如反射和混響，以及陣列化和增益的影響，導致?lián)P聲器系統的性能及觀(guān)眾實(shí)際聽(tīng)感遇到極大挑戰。本文回顧了常規線(xiàn)陣列揚聲器系統的原理和性能，探討理想陣列揚聲器的聲學(xué)特性，從而引入一種全新的陣列揚聲器理論和技術(shù)——漸變指向性陣列，并將此技術(shù)及解決方案應用于實(shí)際劇場(chǎng)擴聲案例，可以克服室內環(huán)境帶來(lái)的復雜影響，獲得最佳的聲場(chǎng)覆蓋均勻度，進(jìn)一步提升音色平衡性和語(yǔ)言清晰度。

　　關(guān)鍵詞：陣列揚聲器，建筑聲學(xué)，漸變指向性陣列，音色平衡，聲場(chǎng)均勻度，語(yǔ)言清晰度

　　引言

　　線(xiàn)性陣列揚聲器是一組排列成直線(xiàn)、間隔緊密的輻射單元，并具有相同的振幅與相位，通過(guò)線(xiàn)性傳輸方式，提高傳輸距離，降低聲音傳輸過(guò)程中的衰減度。線(xiàn)性陣列揚聲器系統下端常常有一點(diǎn)稍稍的彎曲，目的是為得到更大的垂直覆蓋角。主體部分對遠場(chǎng)，彎曲部分對近場(chǎng)。線(xiàn)性陣列的概念并不是而今才有的，最初是由美國著(zhù)名聲學(xué)專(zhuān)家H.F奧爾森提出的。

　　1957 年，奧爾森先生出版了經(jīng)典聲學(xué)專(zhuān)著(zhù)『聲學(xué)工程』(AcousticalEngineering)，論述了線(xiàn)性陣列適合遠距離聲輻射。這是因為線(xiàn)性陣列能夠提供非常良好的垂直覆蓋面的指向性，以取得良好的擴聲效果。

　　線(xiàn)陣音箱的主要應用場(chǎng)合是大型戶(hù)外演出，在90年代初被提出，并且迅速在戶(hù)外巡回演唱會(huì )的應用方面普及。傳統的線(xiàn)陣列音箱主要是為大型戶(hù)外搖滾音樂(lè )會(huì )而開(kāi)發(fā)的，這種演出的場(chǎng)地大，觀(guān)眾多，導致聲壓的遠距離傳輸損耗問(wèn)題嚴重。該系統對這類(lèi)應用很有效，因為線(xiàn)陣列揚聲器陣列位于舞臺的兩側，使得大部分觀(guān)眾都處于垂直于揚聲器陣列的主要覆蓋區域內，水平覆蓋范圍足夠寬，以便為所有現場(chǎng)觀(guān)眾提供足夠的聲能量，包括舞臺兩側以及正面的觀(guān)眾，這已經(jīng)成為巡回演出擴聲應用領(lǐng)域的標準。

　　這項新技術(shù)很快就開(kāi)始用于固定安裝，尤其在劇場(chǎng)演出場(chǎng)地。但是，當我們利用傳統線(xiàn)陣列模塊構建揚聲器系統用于室內擴聲的固定安裝時(shí)，存在兩個(gè)重大問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是，為了適應室內觀(guān)眾座位布局，揚聲器陣列必須掛高，并且具有很大的垂直覆蓋角，觀(guān)眾不再位于傳統線(xiàn)陣列的主要輻射平面，而傳統線(xiàn)陣列模塊的角度通常為0度，陣列的下半部分音箱必須散開(kāi)形成一個(gè)有弧度的形狀(J 形陣列)，以覆蓋增加的垂直角度，音箱間出現間隔和縫隙，造成聲干涉即梳狀濾波效應。而陣列的上半部分也要求形成一個(gè)弧形的形狀，而不是直線(xiàn)，以避免耗散多余的能量。同時(shí)，由于室內觀(guān)眾的分布，必須對不同模塊進(jìn)行增益調節，否則會(huì )造成近場(chǎng)觀(guān)眾區聲壓級過(guò)大，而遠場(chǎng)聲壓級過(guò)小，而增益調節進(jìn)一步影響聲場(chǎng)分布和音色平衡。簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳統的線(xiàn)陣列揚聲器系統已經(jīng)無(wú)法完全滿(mǎn)足室內擴聲的需要，傳統線(xiàn)陣列的非預期使用，使得不同輻射方向上的頻率響應差別很大。第二個(gè)問(wèn)題與水平覆蓋控制有關(guān)。傳統線(xiàn)陣列具有寬廣的水平覆蓋，滿(mǎn)足大型戶(hù)外場(chǎng)地的擴聲需求，但這一特性在固定安裝的室內環(huán)境里造成來(lái)自側墻和天花板的聲反射，極大影響主觀(guān)眾區內的音色平衡性和清晰度。

　　如上所述，傳統線(xiàn)列陣揚聲器系統用于劇場(chǎng)等室內擴聲遇到建聲環(huán)境帶來(lái)的挑戰，無(wú)法滿(mǎn)足室內擴聲的特殊要求，從而清楚地表明，我們迫切需要一種全新的陣列技術(shù)解決這些問(wèn)題，必須提供以下性能特點(diǎn)，才能理想地應用于室內固定安裝的擴聲系統。

　　•

　　陣列的每個(gè)模塊的覆蓋角度模式能覆蓋其指向的座位區域。

　　每個(gè)模塊提供的指向性可變具有不同覆蓋角度的模塊必須易于排列從而提供復雜的覆蓋面形狀來(lái)與房間相匹配

　　在水平和垂直方向的覆蓋控制都必須下潛至1kHz 或以下，從而最大限度地減少房間特性對音色平衡性的影響

　　•

　　由模塊構成的揚聲器陣列必須真正地陣列化，無(wú)論大小和結構如何

　　由多個(gè)模塊形成的虛擬聲源必須是真正連續的，要避免模塊之間的接縫每個(gè)模塊的幅度和相位必須完全相同以形成真正相干的虛擬聲源，使得在陣列的主要覆蓋區域內具有一致的音色平衡性

　　1.建筑聲學(xué)對音色平衡性的影響

　　1.1揚聲器模塊投射角度控制對音色平衡性的影響

　　為了討論室內建筑聲學(xué)特性對揚聲器系統音色平衡性的影響，對比了同一個(gè)房間在三種不同的平均吸聲系數的情況下的頻率響應。對四種不同類(lèi)型的揚聲器系統進(jìn)行比較，每個(gè)都具有不同的投射角度控制特性，分別是：全指向性，隨頻率變化的中等指向性(典型的紙盆揚聲器)，小規格號角(典型的線(xiàn)陣列)以及中等規格號角(更好的覆蓋角控制)。中等規格號角的覆蓋范圍已在所有頻段(1kHz及以上)被設置為與觀(guān)眾座位區的形狀一致，而小規格號角在4kHz恰好覆蓋觀(guān)眾區域，在更低頻的范圍則變寬。研究中使用了BoseModeler聲場(chǎng)仿真軟件，因為其計算的準確性已被認證¹¹⁾。圖1以1k-4kHz的平均聲壓級圖對比展示了各種類(lèi)型的揚聲器系統向地面、墻壁和天花輻射的能量。頻率響應是在同一房間的相同位置計算得到的，房間有三種不同的平均吸聲系數(a=0.10,0.17,0.40)。顯然，當揚聲器的指向性幾乎不采取控制時(shí)，更多的能量被投射到墻壁和天花板上。圖c和圖d則清楚地顯示中等號角的投射角度控制優(yōu)于小規格號角，可以進(jìn)一步減少能量的損耗。

　　圖1：房間內不同類(lèi)型的揚聲器系統的輻射特性的比較(1k-4kHz的平均聲壓級圖)

　　不同類(lèi)型的揚聲器由于房間的吸聲特性不同而造成頻率響應的變化，結果如圖2所示。

　　請注意，這些頻率響應已相對于直達聲響應進(jìn)行了歸一化。結果顯示，采用較少指向性控制的揚聲器系統的頻響更容易受到房間特性的影響，特別是平均吸聲系數降低時(shí)。

　　圖2：不同類(lèi)型的揚聲器系統由于房間聲學(xué)而引起的頻響變化的比較這清楚地表明，在較寬頻帶具有更好的指向性控制性能的揚聲器，在保持音色平衡性方面有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，可以不受房間特性的影響。

　　2.陣列化對一致的音色平衡性的影響

　　2.1模塊之間的相位疊加和相位抵消效應

　　沒(méi)有方法能夠完全避免兩個(gè)具有一定物理間隔的聲源之間的相位抵消。兩個(gè)聲源之間的距離必須足夠小，以確保在有用的頻段內，相比于聲音傳播的距離，兩條聲路徑之間的距離差足夠小。換句話(huà)說(shuō)，傳播距離越短，相位抵消效應就越嚴重。有趣的是，線(xiàn)陣列利用這些現象非常有效地在垂直于陣列高度方向的平面內控制輻射方向。當一個(gè)線(xiàn)陣列的傳播距離相比于自身尺寸超過(guò)一定范圍時(shí)，線(xiàn)陣列就轉變?yōu)橐粋€(gè)點(diǎn)源。在技術(shù)上不可能完全消除相位抵消效應，除非我們能找到一個(gè)沒(méi)有物理尺寸的聲源。實(shí)際上，如果我們能夠把相位抵消現象移動(dòng)至主要可聽(tīng)聲的頻段以上，這將大有裨益。自然，這里會(huì )牽涉到關(guān)于何為主要可聽(tīng)聲頻率上限的爭議，然而我們經(jīng)過(guò)一些比較，認為只要把抵消現象移至10kHz以上，就能得到不錯的性能，而且比目前市場(chǎng)上的其它解決方案要好。這意味著(zhù)，兩個(gè)聲源的傳播距離之差必須小于17.0mm(10kHz頻率對應的波長(cháng)的1/2)?？紤]到擴聲揚聲器的典型應用，我們還假設最小的傳播距離為10米。有了這些假設，兩個(gè)聲源之間的最大間距離就可以計算出來(lái)，如果我們限制最大的目標角度覆蓋范圍為正負30度(合計60度)，就應為33.9mm或更小。這就意味著(zhù)，兩個(gè)相鄰模塊的波導管喉部邊緣的間距必須在30mm左右，以避免模塊之間的“可聞音縫”。

　　一種獨特的具有可變號角喉部的導波管結構已被BOSE公司開(kāi)發(fā)出來(lái)，如圖3所示，它可以裝配到被稱(chēng)作連續弧形衍射單縫的裝置中，以使我們能夠實(shí)現這一有富挑戰性的目標。

　　圖3：連續弧形衍射單縫歧管

　　喉部適配器出口的實(shí)際尺寸為60mm(高)x15mm(寬)。相鄰揚聲器模塊之間的喉部適配器的中心距離為90.0mm(從模塊的喉部適配器下緣到其下面的模塊的喉部適配器上緣相距30.0mm)，包括兩個(gè)模塊的頂板和底板。這種獨特的結構使我們得以將模塊添加到陣列中而不引起10kHz以下的相位抵消，同時(shí)能夠獨立地從0到60度配置每個(gè)模塊的垂直覆蓋角。

　　2.2不同類(lèi)型的揚聲器模塊構成的陣列的輻射特性比較為了在預期覆蓋角內觀(guān)察陣列頻率響應的一致性，由不同類(lèi)型揚聲器模塊構成的陣列的輻射特性通過(guò)Modeler可用的算法進(jìn)行了計算。各類(lèi)型的揚聲器模塊的構造和設定如圖4所示。

　　圖4：用于陣列輻射特性比較的揚聲器模塊的結構和設定

　　目標垂直覆蓋角度設定為80度，進(jìn)行的比較如下：兩個(gè)具有40 度垂直覆蓋角的模塊用來(lái)表示一個(gè)典型的點(diǎn)聲源揚聲器解決方案。同時(shí)使用了兩種不同類(lèi)型的線(xiàn)陣列模塊，一個(gè)具有0度的波陣面，另一個(gè)具有5度的波陣面。每個(gè)模塊內的虛擬聲源被設置得足夠小，以實(shí)現模塊內的連續源假設。八個(gè)模塊用以實(shí)現80度的覆蓋角。相鄰模塊的號角喉部的頂部與底部之間的距離被設定為90mm，以表示當今線(xiàn)陣列模塊的典型結構^13)14)15)。

　　我們使用了八個(gè)BOSE公司專(zhuān)利的新型揚聲器模塊(每一個(gè)都具有10度輻射角且由6只可變號角適配器構成)，每個(gè)模塊之間有30mm 的間距。每種類(lèi)型的揚聲器模塊的響應計算結果以極坐標形式示于圖5。由點(diǎn)聲源揚聲器模塊構成的陣列表現出顯著(zhù)的相位抵消現象，每個(gè)頻帶都會(huì )在一些特定的輻射角出現相位抵消，而對于線(xiàn)陣列，在每個(gè)模塊的接縫處都觀(guān)察到相位抵消，與例子中所用模塊的波陣面角度無(wú)關(guān)。每個(gè)線(xiàn)陣列模塊的軸線(xiàn)方向不會(huì )出現相位抵消。然而，無(wú)論每個(gè)模塊的波陣面角度如何，線(xiàn)陣列模塊之間的聲源的不連續性產(chǎn)生了模塊之間的音縫。當增加模塊之間的擴張角度以實(shí)現更寬的垂直覆蓋角，或者對于同樣的垂直角度減少模塊的數目時(shí)，情況將會(huì )變得更糟。與此相反，正如我們所預期的，如果陣列由多個(gè)BOSE獨特導波管技術(shù)模塊構成，則在所有頻段范圍內，相位抵消效應幾乎被完全消除。

　　圖5：由不同類(lèi)型的揚聲器模塊構成陣列的響應，由極坐標表示

　　3.增益調節對音色平衡性的影響

　　對個(gè)別揚聲器模塊的增益調節通常用來(lái)補償遠距離投射模塊與近距離投射模塊之間的距離損失¹⁷⁾¹⁸⁾。這會(huì )避免在靠近揚聲器陣列的觀(guān)眾處產(chǎn)生過(guò)大的聲壓級，同時(shí)為離陣列很遠位置處的觀(guān)眾輸送足夠大的聲壓級。近場(chǎng)和遠場(chǎng)模塊之間的傳播距離之差通常為4倍(例如到房間前部為6米而到后部為24米)或更大。傳播距離4倍的差異意味著(zhù)對于近場(chǎng)模塊有12dB的衰減，而這一衰減意味著(zhù)揚聲器模塊和功率放大器僅有不足10%的能量可被利用，反過(guò)來(lái)說(shuō)有90%的能量被浪費。對陣列中的每個(gè)模塊進(jìn)行衰減也意味著(zhù)每個(gè)聲源的振幅都會(huì )發(fā)生變化。另外，對陣列中的各個(gè)模塊使用特定的濾波，包括FIR濾波，陣列中各聲源的相位也會(huì )發(fā)生變化。但是可以理解，保持每個(gè)模塊以相同的幅度和相位，是在很寬的頻帶提供預期的輻射特性的關(guān)鍵。這點(diǎn)很重要，因為頻帶內均等的輻射才能得到目標覆蓋角內一致的音色平衡性。我們給每個(gè)聲源(模塊)施加不同大小的衰減量，然后計算不同類(lèi)型的模塊所構成的陣列的極坐標響應。目標垂直覆蓋角被設定為60度。我們使用的聲源類(lèi)型包括線(xiàn)陣列、J 形陣列、恒定陣列曲率(恒定方向性)和一個(gè)螺旋陣列結構。其中螺旋陣列的每個(gè)模塊的目標覆蓋角連續變化，從而能夠補償距離損失的差異，以將能量分配到不同的座位區。上述螺旋陣列結構的一個(gè)很好的類(lèi)比，就是由號角構成的陣列，其具有40x20度的近場(chǎng)投射，60x40的中場(chǎng)投射，以及90x60的遠場(chǎng)投射。研究中使用具有不同的垂直覆蓋角的BOSE新型陣列模塊以排除模塊之間的聲源的不連續性。線(xiàn)陣列和弧形陣列的模塊之間的間隙同理被也認為是零。被測試的陣列的結構和垂直覆蓋角如圖6所示。

　　圖6：用于增益研究的陣列的結構和目標覆蓋角(60度)

　　本研究分別以如下三種條件計算出的極坐標響應：第一種是沒(méi)有增益衰減，第二種是給整個(gè)陣列施以6dB增益差，最后一種是給整個(gè)陣列施加12dB增益差。每種結構施加增益后的極坐標響應如圖7所示。我們馬上可以看到，即使使用了增益，線(xiàn)陣列也無(wú)法提供一致的音色平衡性。這是線(xiàn)陣列的性質(zhì)使然。J 形陣列用于克服線(xiàn)陣列的這一限制。然而，施加增益使得目標區域內不同頻帶之間的輻射方向圖的一致性更差。另一方面，弧形陣列在沒(méi)有施加增益的情況下，提供了目標區域內與頻率無(wú)關(guān)的一致的輻射方向圖。這背后是恒指向性號角的理論。當施加增益以補償距離損失時(shí)，輻射方向圖開(kāi)始變化。與此相反，由新型陣列模塊構成的螺旋陣列有漸變的輻射角，可以提供近場(chǎng)輻射的衰減，以及各個(gè)頻帶一致的輻射方向圖。當施加增益以提供對距離損失更強的補償時(shí)，這一優(yōu)勢就被破壞了。

　　4.常規陣列與漸變指向性陣列在實(shí)際應用中的對比

　　4.1漸變指向性陣列的定義

　　當構成揚聲器陣列的模塊各自在水平和垂直方向均有獨特的輻射角度，以適應目標區域時(shí)，就可以選擇每個(gè)模塊的角度，從而幫助補償每各模塊間的距離損失。這樣做是很自然的，因為向近場(chǎng)觀(guān)眾區輻射能量的模塊需要寬廣的方向，而指向遠場(chǎng)輻射的模塊則是相反的要求。輻射角度越窄，指向性指數就越高。有了這個(gè)概念，室內建筑聲學(xué)的影響可以消除，從而獲得預期的而且一致的頻率響應。使用新型導波管來(lái)消除模塊間的相位抵消也同樣重要，因為相位抵消也同樣可以劣化在陣列覆蓋區域內的音色平衡的一致性。到此，我們終于提出了一種新型陣列揚聲器系統，稱(chēng)為漸變指向性陣列(ProgressiveDirectivity Array,PDA)，用以實(shí)現上述特征和要求。這就建立了一種全新的陣列揚聲器系統類(lèi)別，并且相比于現存的線(xiàn)陣列揚聲器系統能夠為劇場(chǎng)等室內擴聲提供更好的性能。

圖7：不同增益情況下陣列的極坐標響應(10dB/div.)

　　4.2漸變指向性陣列和傳統陣列的覆蓋控制和增益的要求利用漸變指向性陣列概念的模塊所構成的揚聲器陣列的好處總結如圖8，與由具有固定的垂直和水平指向的傳統揚聲器模塊構成的陣列進(jìn)行對比。由漸變指向性陣列模塊構成的陣列能夠在目標區域提供精確的覆蓋控制和均勻的聲壓級，但是一個(gè)由固定覆蓋角度的模塊所構成的線(xiàn)陣列則要求其近場(chǎng)和中場(chǎng)投射模塊分別有8dB和4dB的衰減，然而漸變指向性陣列的所有模塊則都不衰減。

　　圖8：分別由(a)具有單一的輻射方向圖的傳統揚聲器模塊和(b)漸變指向性模塊構成的揚聲器陣列比較4.3典型的線(xiàn)陣列配置與漸變指向性陣列之間整體性能的比較兩個(gè)陣列，分別由典型的線(xiàn)陣列模塊和漸變指向性陣列模塊構成，被設計用于比較實(shí)際應用中的性能。目標覆蓋區域與之前研究中出現的相同(如圖8a所示)，因此陣列的結構也相同。這一比較中所用的七個(gè)線(xiàn)陣列模塊形成70度的垂直覆蓋角，每個(gè)模塊的擴散角設為10度。兩個(gè)陣列的覆蓋圖(1-4kHz均值)如圖9所示。線(xiàn)陣列的每個(gè)模塊均被施加增益，以補償距離損失，而漸變指向性陣列的各模塊的輸出都相同。

　　圖9：由線(xiàn)陣列模塊和漸變指向性陣列模塊構成的陣列的覆蓋圖比較(1–4kHz)

　　從這一比較中可以得出許多有用的結論。由線(xiàn)陣列模塊構成的陣列的覆蓋圖表現出模塊之間的接縫，覆蓋既有過(guò)度又有不足，然而漸變指向性陣列則表現出非常平滑的覆蓋而沒(méi)有接縫，與目標區域匹配更好。施加到線(xiàn)陣列的每個(gè)模塊上的增益，從第一個(gè)到下面最后一個(gè)模塊，分別為-1.5dB,-3.0dB,-5.0dB,-7.5dB,-9.5dB,-12.0dB。這意味著(zhù)線(xiàn)陣列65%的輸出功率被浪費了。

　　圖10顯示了覆蓋區域內六個(gè)位置的頻率響應的比較。參考響應是這六個(gè)位置的響應的平均值。清楚地表明，利用線(xiàn)陣列模塊，并施加增益以效仿弧形陣列，在頻率響應的平滑度和一致性以及效率等方面都不能提供與漸變指向性陣列同樣的性能。

　　圖10：分別由線(xiàn)陣列模塊和漸變指向性陣列模塊構成的陣列的六個(gè)位置的頻響變化的比較

　　5.漸變指向性陣列在藝海劇場(chǎng)擴聲中的應用

　　藝海劇院地處上海市靜安區江寧路466號、康定路交匯處，與靜安體育中心毗鄰，建成于2001年。此次歷時(shí)一年多的修繕是藝海劇院建成以來(lái)的首次大修，劇院將定位于音樂(lè )劇專(zhuān)屬劇場(chǎng)，集演出、排練、孵化于一體。大劇場(chǎng)的座位也從999 座增加到了1038 座。藝海劇院整個(gè)觀(guān)眾廳呈扇形，觀(guān)眾席深約為22m，寬約25m，地面到頂部裝飾面高約12m，舞臺口寬約15m。觀(guān)眾席有二層眺臺深約8m，舞臺前部有升降樂(lè )池，整體結構上是一個(gè)中型劇院。

　　藝海劇院改造項目的擴聲設計環(huán)節，業(yè)主對揚聲器的安裝位置有著(zhù)嚴苛的要求，因為是改造項目，安裝位置和聲橋的開(kāi)孔尺寸都有限制，必須將擴聲揚聲器安裝在這些固定好的聲橋內，同時(shí)又要要滿(mǎn)足均勻的覆蓋，清晰的人聲表現及一致的音樂(lè )平衡性。因此，我們通過(guò)Bose的聲場(chǎng)模擬分析軟件Modeler，對揚聲器的安裝位置及角度進(jìn)行多次聲場(chǎng)模擬分析，最終采用非對稱(chēng)水平角度的弧形曲率陣列揚聲器來(lái)實(shí)現最佳的音色平衡，減少側墻反射(從圖11可以看出，打在側墻的聲能量幾乎沒(méi)有)，對不同位置的聽(tīng)音區提供均勻的聲覆蓋(從圖12可以看出，整個(gè)觀(guān)眾區的聲場(chǎng)覆蓋非常均勻)。

　　圖11：藝海劇院墻面和觀(guān)眾區直達聲覆蓋圖(1-4kHz)

　　圖12：藝海劇院平面直達聲覆蓋圖(1-4kHz)

　　在該項目的擴聲設計中，我們采用了非對稱(chēng)DeltaQ陣列揚聲器作為主擴聲揚聲器組，其中6只2組作為左右聲道，4只1組作為中央聲道，分別用了3種不同的水平角度和3種不同的垂直角度，將聲線(xiàn)精確地投射到不同區域的觀(guān)眾席，減少不必要的反射聲，提高語(yǔ)言清晰度(圖13)和音色平衡一致性(圖14)。

　　圖13：藝海劇院觀(guān)眾席語(yǔ)言清晰度(平均值0.58)

　　圖14：藝海劇院全場(chǎng)七個(gè)不同位置的頻率響應曲線(xiàn)和七個(gè)位置示意圖

　　為量化體現不同位置的頻響曲線(xiàn)的差異，我們引入一個(gè)概念：FRVI(FrequncyResponseVariation Index，頻響變化系數)，定義如下：

　　其中Lireference為七點(diǎn)平均的聲壓級數值，Lisubject為每一個(gè)位置的聲壓級數值，i是各1/3倍頻程中心頻率點(diǎn)，從1(31Hz)到28(16kHz)。據此，我們導出了這七個(gè)位置上28個(gè)1/3倍頻程中心頻率點(diǎn)(從31Hz到16kHz)的聲壓級數值。并根據這些數據和上述公式計算得出各點(diǎn)的FRVI，然后求出平均FRVI數值，僅為1.12，亦即不同位置上的頻率響應曲線(xiàn)的差異僅在±1dB左右。

　　6.結論

　　傳統線(xiàn)陣列揚聲器系統用于劇場(chǎng)等室內固定安裝的擴聲場(chǎng)景中面臨諸多困難，為了解決這些難題，本文提出一種新型漸變指向性陣列技術(shù)，完美地解決建筑聲學(xué)，陣列化及增益調節等方面的挑戰，提供一致的音色平衡性，等同于理想環(huán)境下單獨模塊的音質(zhì)。我們總結了實(shí)現這一目標的五個(gè)重要的性能。