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定点传声扬声器系统

2006-12-19 本刊编辑部 InfoAV China


    将声音传向小众
    大多商用扬声器系统都具有指向性,至少在某种程度上是这样。在将扬声器的覆盖区瞄准在某一部分,使集中应用场合中干扰最小化,线性阵列定律和号角型波导是有用的。然而,当需要将声音聚焦在一个有隔离作用的点时,它们的效果就很小了。举个例子来说明,与舞台跟踪聚光灯或镭射束发出的聚焦光线相比较,大多数扬声器所声称的指向性最多只能算是相对的指向性。

    这里说的扬声器是一种稍有些不同的种类。当用在近场(7英尺或更近)时,他们可极好的覆盖只有一两个听众的范围,如果这些扬声器比较密切的话,则覆盖的听众人数或许还会再多一点。这些设备中有些可以将声音发送到160英尺或更远,但这里所说的方法,如果在相对有限的区域内(即放置发送或延迟扬声器的地方)聚焦更高频率(常用于弥补空气损失)的声音,则是不切实际的。

    3种方案
    最近在市场上见的到的聚焦声音的产品主要有3大类:基于反射体的、超声的、声束引导的。

    基于反射体的产品是最常见的一种,在博物馆、贸易展等应用中非常广泛。虽然每个产品的特有性能随相关“盘”的确定型号而不同,但所有产品都是利用了3维曲面的声学特性。例如,在一个类反射体的会聚点生成的声波以每双程3dB的下降幅度违背平方反比定律(the inverse square law)--至少在一段时间是这样。相比较,半球和合成球顶在更远的距离效果更差一些,但这些形状可用于在给定接听空间内生成立体声效果。

    但放射体方法也不是没有缺点。频率越高,声音成束的效果就越显著,并且在工作频宽内的频响趋于不规则,因为不同尺寸和形状的盘反射某些频率的效果要比其他的更好。但另一方面,基于反射体的系统的建立和维护是最简单的,且其支架通常成本最低。

    第二种方法是超声建模,它采用外差法—这是无线电领域一个常见的概念,最初由Helmnoltz定义,基本原理描述的是,在同一空间发射的两个无线频率将怎样生成额外的频率,这些新频率表现为两个原始频率的和以及差。这就意味着两个超声频率能以这样一种方式(即两个频率的差分落在可听频谱范围之内)来建模。因为人耳听不到的那些更高频率的载波波长很短,声波以定义狭窄的波束进行传播。当此超声波束撞到固体时—人的耳鼓或一些障碍物的反射表面--差别信号在可听的频率范围内以声波形式出现。虽然该概念是基本的,但在实际制造超声波束的工作中却存在很多工程上的障碍。

    高频波束的主要优势在于其具有长距离发射非常窄的波束的性能,可将声波聚焦传送到指定区域,同时保持在自由空间的可听性。在短投应用中,声音可聚集到单个听者--例如在视频屏幕前--只要波束路径的其他表面(如地板)提供近乎全部的吸收,那么在几英寸远处就听不到了。如果该表面具有反射性,那么该声波就具有了可听性,且此表面表现为声源,而不是声束发射体本身。

    其底侧是一个单一设备,不能发送立体声,且采用两个声波束产生的效果就可证明有问题,更不要说价格昂贵了。同样,一些收听者可能发现直接声波束的收听效果会让人情绪很不安,就好像这个看不到的声波源就在听者的脑袋里一样。

    第三种技术采用多扬声器阵列,声波信号到扬声器的多个不同延迟,形成了大家所熟知的“声波束引导”。该规则最常见的应用包括线性阵列,声波以可变度数聚焦到与阵列正交的平面上。(也可根据阵列的轴上下移动进行声波覆盖)。但现在一些制造厂商提供2维阵列,它可将声音在两个平面进行引导,聚焦点可调,可按所需的角度进行声音范围的覆盖。

    因为这种类型的设备采用直接辐射驱动器,在其“自有”频段内工作,总的来说音频性能较其他两种方法要好。低频延伸和频响平铺与其采用的驱动器的低频延伸和频响平铺相近似。长投性能也相当好,特别是与“可引导”的线性阵列产品和更高功率的2维阵列一起。但是,单一阵列不能提供立体声,且由于所需的驱动器和放大声道数量多,所以系统成本高。[Page]

    半球反射体
    芝加哥制造商Brown Innovations的 4 Localizer半球系统。此设备采用该公司的专利虚拟音频成像(Virtual Audio Imaging,VAI)技术,从2个驱动器反射立体声到下面空间的一个固定聚焦点。当该系统被适当定位时,听者体验左右声道就好像它们漂浮在左右耳旁边一样。

    半球体在近场尖锐聚焦声波上具有固有优势,在反射立体声映像上也是同样。在聚焦范围内效率和带宽也很好,该公司提供的数据是SPL(声压等级)从95dB到100dB,某<

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