线音源制作——从理论学习到实践（2009参赛作品）

达音工坊

作为本论坛的新人，经过近一年的潜水，认真学习了各位同学（尤其是我来也兄弟）有关线音源的讨论和实践，同时对一些专业厂家的线音源成品系统做了一定的调查研究，中毒颇深。点音源的声场特点已经非常熟悉，我曾经用老曹的全频喇叭做了一对箱子，声音确实很优美，但是对交响乐等大声场的表达上有些力不从心。本次线音源音箱制作的主要目的是体验其在家庭环境下的声场听感，尤其侧重的是交响乐、大型歌剧等类型乐曲的表达，同时兼顾人声、小型室内乐和流行音乐。
        本次线音源设计制作把握以下几个要点：
       

合理的性价比。喇叭不能太贵，通过喇叭的合理搭配，使得整个音域的声场回放尽量均衡；

主次分明。重点考虑200Hz~15kHz声场的表现，其他部分在力所能及的条件下适当加强。重在体验线音源的声场特点，而不是追求很高的技术指标；

箱体及外观不能含糊，要和家里的环境相协调。即使声音一般，摆在那里也得像回事，否则LP大人非.........呵呵！

    经过4个月的时间，她终于亭亭玉立在我的小窝里了！

整体外观

我将分几个部分介绍真个设计与制作过程。
第一部分为理论学习与思考，第二部分为简单的实践，第三部分为选材与设计，第四部分为开工制作，第四部分为测量与视听。我的文字能力比较差劲，加上时间比较长，有些资料整理起来比较费劲，大家慢慢看。
热烈欢迎各位前辈、同学批评指正！

wscr_wscr

我顶你啊 正想研究这类的

huyuanchun

好高啊

达音工坊

谢谢wscr_wscr TX，共同提高！
从线阵列理论出发,
线阵列要实现一个近似理想的“线声源”或“连续带状声源”其基本点是1).阵列的每个声辐射器以一个同相位平面形波阵面工作(2).阵列的声辐射器它们的声中心之间的间距应小于最高辐射频率波长的一半。（可以参考我来也兄发表的言论）。
随着频率的增高(即波长的减小)需要辐射器的尺寸更小,间距更紧密来保持系统的指向性(即必须满足上述“声中心之间的间距应小于最高辐射频率波长的一半”的条件)。因而实际的办法是，高频部分采用高指向性的带有“波导号角”的驱动器来配合中低频单元。这样一种“组合方式”可以在宽频带内恒定地保持窄的垂直指向性。

powerriver

天，顶上天了，海陆空一起听

zhu118

牛，装那么多喇叭你功放带的起吗？

wscr_wscr

哈哈 我什么都不懂，上个礼拜才听了别人的中毒了才想要研究

hkenz

厉害！

binyan

n人

k2r

不知道里面电路复杂不……

达音工坊

晚上再细说。公干先！

swsheng

那音柱有点小高．顶你．比你家的门还要高一点呢．

chenxiuping15

方方的，还是觉得圆圆一点好
不过，下面的那个大大的好看

达音工坊

那音柱有点小高．顶你．比你家的门还要高一点呢．
swsheng 发表于 2009-11-24 17:18

嘻嘻，那是拍摄角度造成的视觉误差！而且，我的那个门确实也矮一些。这个房间是露台改的。

达音工坊

急死我了，LSPCAD坏了。重装了3次都搞不定！救命

要重装系统了！

soul0

这成本得多少啊？

达音工坊

大约5～6K吧。还没有来得及算算。

wscr_wscr

楼主昨天晚上没有放出详细哦

dingsf

路过看看看......
很高哦。

达音工坊

理论学习与思考

一、线阵列理论学习
线音源阵列的理论基础是美国著名声学家H.F奥尔森(Olson)在1957 年出版的《声学工程》(Acousticalngineering)一书中关于线阵列的论述。它具有良好的垂直指向性覆盖和远距离声辐射的特点”。简单来说,可以把线阵列扬声器系统看成是一个“大型的全频扬声器”，它是借助线阵列（Line Array）的基本理论，在一定条件下予以近似而开发出的扬声器系统。
形成线阵列的基本条件
   线阵列要实现一个近似理想的“线声源”或“连续带状声源”其基本点是：
(1)阵列的每个声辐射器以一个同相位平面形波阵面工作。
(2)阵列的声辐射器，它们的声中心之间的间距应小于最高辐射频率波长的一半。
   从线阵列理论出发,实际的线阵列系统只是低中频的线阵列。随着频率的增高(即波长的减小)需要辐射器的尺寸更小，间距更紧密来保持系统的指向性(即必须满足上述“声中心之间的间距应小于最高辐射频率波长的一半”的条件)。因而实际的办法是，高频部分采用高指向性的带有“波导号角”的驱动器来配合中低频单元。这样一种“组合方式”可以在宽频带内恒定地保持窄的垂直指向性。
关于线阵列扬声器系统在近区与远区的声场覆盖
   理论上一个无限长的阵列才能形成圆柱形波阵面(即柱面波)，家庭环境下，对于通常仅有1米多长的线阵列扬声器系统的声辐射不可能形成完整的、理想的柱面波。实际的线阵列扬声器系统在一定范围内,也会表现出有近场声压级衰减3dB 的区域,这是因为线阵列扬声器系统依照线阵列的基本理论在一定条件下的“近似性”所带来的结果。
   线阵列对于近场与远场声辐射的声衰减是不一样的。当离开声源的距离以倍增时，近场的声压衰减为3dB，而远场声波呈球面波辐射,此时每增加一倍距离声压衰减为6dB。在远近场的交汇点距阵列的距离我们暂且称做“交汇距离” D，它是线阵列长度和信号频率的函数。可以用下面的关系式来表示：D＝L2 ×f/2×340式中，L 为线阵列的总长度,f 是信号频率,340 是声波在空气中的平均传播速度(米/秒)为常数项。当然，家庭环境中房间的实际尺寸通常较小，相对1.5~1.9m高的阵列，可以视作近场声场覆盖。
   对于线阵列扬声器系统声波辐射的衰变过程，不能简单地“套用”上面的公式进行计算。正如赵其昌先生在他撰写的文章“线阵列的柱面波及其发散”[12]一文中，对柱面波发散的问题进行了严格的数学推导,并指出了应用计算公式的适用条件，上面的计算式“只是对柱面波源适用”；“计算公式, 对线阵列的认识和使用或许有参考价值”。所以不能笼统地说，“线阵列扬声器系统供声的优越性就在于，当离开声源之距离以倍增时声压的衰减为3dB------”。在线阵列扬声器系统的应用中要全面理解线阵列扬声器系统的基本特性，即它能提供高声压输出、辐射距离远、指向性可控以及覆盖的声场较均匀等。
二、思考与猜想
    单个喇叭的频率响应与组合成阵列后的频率响应，可以肯定的说是不同的。我们知道，对于单个喇叭，
  （1）在正对喇叭震动面的近区声场中，喇叭发出声波的波阵面是平面波，在远区声场中，喇叭发出声波的波阵面是球面波；
  （2）对于波长小于1/2直径以上的频率，其近区和远区声场的分界线大约在喇叭直径的3倍的地方，波长大于2倍直径以下的频率，基本上都可以按照球面波来处理。
  （3）同时，在相同的声波驱动功率下（不是功放给音圈的功率），对于给定口径的扬声器，在低频段，振膜的发声效率低于高频段，以声波的波长等于1/2直径为分界点，大约是每倍频程3dB的样子（由于音圈在低频段感抗小、高频段感抗大，大约也是每倍频程3dB的样子，最后我们等到的是一条平直的频响曲线。呵呵 ）。
因此猜想1
    通常而言，我们在DIY线阵列的时候，都会不约而同的选择1寸到3寸的全频单元。以“AURA”优雅3寸AS3-75-4WB钴磁全频喇叭（铝镍钴Alnico）为例（其灵敏度为85dB，频率响应:+/-3dB 70Hz - 20kHz），其有效震动面积为31mm2，直径为62mm，其频率为340/0.062=5666Hz。
  由于每一只单体喇叭在70~5666Hz的频率响应是一致的，也就是其声功率是相同的。在构建阵列的时候，每只喇叭间距很小甚至只有2mm，那么在阵列的方向上，是否可以认为喇叭阵列的震动面长度变成了整个阵列的长度，这样会造成从5666Hz开始向下，频率响应会有3dB/频程的增长呢？
     猜想2
    如喇叭中心间距为83mm，喇叭振膜间距为83-62mm=21mm。假设喇叭安装在相对比较宽的面板（例如40cm）上，喇叭的一致性在可以接受的程度内（比如大厂同一批次的产品），在正对喇叭震动面的近区声场中，喇叭发出声波的波阵面是平面波，之外的区域是球面波，由于那么在5666Hz到340/0.5*0.021=32KHz的频段内，不会形成由于单体之间相互干涉产生的梳装效应呢？
    以上两个猜想，个人觉得很有意思，将是本次DIY制作重点考察的内容。欢迎各位TX、前辈品评指正！