[發明專利]一種高頻號筒交錯排列優化揚聲器線陣列指向性和頻率響應的方法

有效

• 申請號: 200910264658.2
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101765038A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 沈勇;安康;約翰·范德科依
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04R1/20
• 分類號: H04R1/20
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及揚聲器線陣列指向性和頻率響應的優化方法，即通過改進揚聲器線陣 列中的高頻號筒排列方式，增大陣列垂直方向的有效輻射因數，減小旁瓣，優化揚聲 器線陣列的指向性和頻率響應。

背景技術

大型的廳堂、場館為了提供高品質的擴聲性能，需要得到較高的聲壓級。由于單 個揚聲器難以達到理想的聲壓級，因此由多個揚聲器組成的揚聲器陣列是有效的解決 方案，揚聲器陣列也成為音頻領域的研究熱點。

與傳統的聲重放系統相比，大型揚聲器陣列聲重放系統有著如下優點：

1.可以產生足夠的聲壓級，以滿足大型場館及露天演出的需求；

2.多揚聲器間的干涉效應使得指向性更加容易控制，滿足實際情況的需要；

3.在高混響環境內，可抑制反射聲，提高語音的清晰度；

4.可使近場區和遠場區的聲壓不均勻度減小，使全場聽眾都能獲得良好的聽音 效果。以上種種優點，都使得大型揚聲器陣列聲重放系統得到了廣泛的應用。

這些大型的揚聲器陣列聲重放系統通常都近似等效為一條連續直線聲源，上述揚 聲器陣列的優點正是利用了直線聲源的特性，因此有時也被稱為“線性陣列”或者“線 陣列”。

然而，實際上的揚聲器線陣列并不能完全等效為一條理想的連續直線聲源，特別 是在高頻范圍內。一方面高頻聲波長很小，揚聲器線陣列中的高頻號筒無法保證口部 各位置的相位相同，聲波疊加導致指向性混亂；另一方面揚聲器線陣列通常由各自獨 立的箱體垂直組合而成，由于箱體壁的厚度，這些聲源無法非常緊密的連接在一起， 存在一定距離的間隔。這些間隔會使得在高頻范圍揚聲器線陣列的垂直指向性出現明 顯的旁瓣。影響其他區域的聽眾的聽音效果。

為了明確上述聲源間隔對于旁瓣的影響程度以及客觀測量，人們進行了很多分析 研究：M.S.Urban，C.Heil，and?P.Bauman，“Wavefront?Sculpture?Technology”， J.Audio?Eng.Soc.，vol.51，No.10，October?2003，提出了有效輻射因數的概念， 用來反映聲源間隔的大小，并提出將揚聲器線陣列近似等效為連續直線聲源時，有效 輻射因數必須達到的下限。

M.S.Ureda，“Analysis?of?Loudspeaker?Line?Arrays”，J.Audio?Eng.Soc.， vol.52，No.5，May?2004，分析了不同有效輻射因數對應的指向性圖中旁瓣大小。

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， 提出了通過客觀測量不同距離的頻率響應，估計出揚聲器線陣列不同頻率范圍的有效 輻射因數。

上述方法均是分析上述聲源間隔對于旁瓣的影響程度以及客觀測量，但如何增大 高頻時的有效輻射因數以達到減小旁瓣的效果，除了盡可能將箱體壁厚減小之外，缺 乏理想解決方案。

對于揚聲器線陣列來說，需要做到指向性尖銳并且盡可能減小旁瓣。通過本發明 揚聲器線陣列中的高頻號筒排列方式，能夠保證上述要求。

發明內容

本發明的目的是：提出高頻號筒交錯排列優化揚聲器線陣列指向性和頻率響應 的方法；通過對揚聲器線陣列中的高頻號筒排列方式的設計，達到增加其有效頻率范 圍內的有效輻射因數的效果，從而顯著降低垂直指向性的旁瓣帶來的負面影響。與此 同時，通過計算頻率、交錯間隔的關系，確定最佳的號筒水平覆蓋角，最終達到既改 善揚聲器線陣列垂直指向性，又不影響其水平指向性的目的，同時也提出一種成本布 局更優化的高頻號筒交錯排列優化的揚聲器線陣列。

本發明的方法是這樣實現的：揚聲器線陣列中的高頻號筒排列構成一條參考軸 線，高頻號筒交錯排列于這條參考軸線的一側或兩側；相鄰的高頻號筒的號筒口在垂 直軸線方向是相互連接或重疊搭接的，高頻號筒的號筒口構成的直線與這條軸線呈現 夾角或高頻號筒的號筒口成弧線的結構，使各個高頻號筒的有效輻射區域緊密銜接。