在演唱会、大型庆典、体育比赛，线阵列音箱扬声器系统一直是最核心的专业扩声设备。
在新加坡国家体育场举办的大型活动，线阵列系统因为有极强的声音方向和远距离声音投射，解决了在超大空间中声音衰减过快的问题。这篇文章将详细解读，在你租线阵列音箱之前，你需要了解的最全实用知识。
一、线阵列音响系统的声音如何传播
点声源扬声器，声音从一个点向外发射球形波阵面。但是根据反比平方定律，声音传播距离每增加一倍，声压级便衰减 6 dB。在长达百米的大型场馆里面，很显然普通音响无法全面覆盖，远处的后排听众可能完全听不清。
而线阵列扬声器系统的设计，就是为了尽可能减少声音能量的减少。它是通过多个扬声器垂直级联，形成接近圆柱状的波阵面[1]。由于圆柱波有方向性而且仅在水平方向扩散，声波传播距离每增加一倍，声压级仅衰减普通音响的一半。
虽然在实际使用的时候，专业的线阵列音响的声音传播依然有限，即临界距离（Critical Distance），但高品质的设备足以应对大型场馆的使用。不过应该注意的是，虽然高频音的部分声波衰减较弱；但高频声波远距离传输时仍会有所削弱。
二、 线阵列音箱的声音如何做到指向控制
线阵列在垂直的控制力与阵列总长度为正比例关系。阵列音响组合的长度越长，就更能控制波长更长的中低频信号[2]。所以不建议阵列尺寸过短，否则舞台后方很可能出现低频堆积。
此外，由于声音波之间会出现干涉。所以，相邻的音响声学中心之间的距离要小于或等于目标上限频率波长的一半。对于低频率部分还相对好处理，但对于 15 kHz 的高频信号就很容易出现声音干扰，专业线阵列基本上会采用等相线波导号角技术，克服高频间距的限制。
除了我们大多数人都见过的垂直阵列形态，还有几种情况：
直线形阵列（Straight Array）：全部音箱呈 0 度夹角排列，具备极强的远投能力，适合平坦且极深的户外场地。
J 形阵列（J-Shape Array）：最上面的音箱保持 0 度或小夹角投射声音到达远方听众席，底部音箱逐级加大下倾夹角（如 2°、4°、8°）将声音投射到近场听众席。
螺旋形阵列（Spiral Array）：由声学专家 Mark Ureda 提出算法，通过连续渐进的方式增加音箱之间的张开角度。
三、 如何处理线阵列音箱系统的声学干涉
如何尽可能减少“旁瓣”现象
当几个驱动器一起发挥作用时，声波同相位叠加形成主瓣，而在偏轴角度上可能产生的声束扩散，即旁瓣 [3]。旁瓣浪费能量并可能因为声波反射导致混响。工程师会设置精密的箱体角度调整以及 DSP的 FIR 滤波器调校，抑制这个问题。
水平对称与不对称设计如何选择
水平对称结构就是把高频号角放在中间，低频/中频单元对称安装在两侧。这种布局水平相位一致性好，但容易产生声束狭窄现象。
水平不对称结构就是把高频与中低频音响交错分布，可避免中频驱动器对高频的干涉，降低箱体内声波反射，获得更为平滑的水平覆盖角。
四、 如何做好低频指向性调校
单个低音扬声器的声音通常是 360 度的全向扩散，导致大量能量回流至舞台引起麦克风尖锐声。但是，工程师可以通过采用心形（Cardioid）或超心形（Hypercardioid）低音阵列技术解决此问题 [4]：
做法就是，将一部分低音音响朝向舞台后，或者在前后排布的低音单元间调整为特定的距离、相位反转与 DSP 时间延时（Delay）。当低音音响后方产生相位相反的声波，从而将后向声压级抵消一部分，同时增强听众席方向的低频音。
五、 关键技术对比
| 点声源扬声器系统（Point Source） | 线阵列扬声器系统（Line Array） | |
| 声波形态 | 球面波（Spherical Wavefront） | 圆柱波（Cylindrical Wavefront，临界距离内） |
| 能量衰减规律 | 距离每加倍衰减 6 dB | 距离每加倍衰减 3 dB |
| 垂直指向 | 主要由音响号角角度决定（通常 40°–90°） | 由阵列总物理长度与箱体间夹角控制（可窄至数度） |
| 声场覆盖均匀程度 | 前排声压级极高，远端声压级衰减迅速 | 前后排声压级差小，声场覆盖均匀 |
| 适合场馆类型 | 中小会议室、酒吧、剧场补声、多功能厅 | 大剧院、体育馆、户外音乐节、万人演唱会 |
六、 在新加坡，线阵列音箱系统的使用实例
新加坡国家体育场（Singapore National Stadium）
这是可以容纳 55,000 名观众的超大型体育场，有巨型可开合顶棚与极深的看台结构，混响时间控制难度大 [5]。于是采用了多组大功率长投射线阵列扬声器组，悬挂在中央顶棚下。严格控制垂直指向角使声束覆盖上、中、下三层看台，减少了多重回音干扰。
The Star Theatre
这是有 5,000 个座位的阶梯式室内剧场，垂直高度陡，有多层悬空看台（Balcony）。其专业音响主扩声系统采用了具备精密相位校正功能的线阵列组 [6]。利用 J 形与螺旋形弯曲布局，实现全场无死角的声压覆盖与高保真音乐还原。
参考资料
[1] AES Technical Council. Acoustic Wavefront Propagation and Line Source Behavior in Professional Sound Reinforcement. Journal of the Audio Engineering Society (JAES), 2018.
[2] Ureda, Mark. Line Array Theory and Progressive Angle Curvature Algorithms. AES Convention Paper 5304, Audio Engineering Society.
[3] Meyer, Sound Laboratories. Acoustic Waveguide Design and Lobing Suppression in Vertical Arrays. Technical White Paper Series, Electro-Acoustics Division.
[4] D&B Audiotechnik. Cardioid and Hypercardioid Subwoofer Array Configuration Guidelines for Stage Noise Suppression. System Planning & Acoustics Manual.
[5] Singapore Sports Hub Infrastructure Technical Report. Electro-Acoustical Coverage and Reverberation Control in the National Stadium. Mechanical & Electrical Engineering Archives.
[6] The Star PAC Infrastructure Design Document. Acoustic Modeling and Line Array Integration for Multi-Tiered Performance Venues. Venue Operations Manual.
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