我有一位朋友，他不是音響工程師，看完一場演出后告訴我，聲音太響亮而且不夠清晰。聽起來很可信？當然。

    那要是另一位朋友說，聽起來像是音箱陣列的連續性被打破了。這種說法還是很可信？不？

    我發現，似乎每個人都知道不連續的線陣列聽起來的聲音，因為這是音頻界熱議的話題。每次我調試系統或舉行研討會，總有人告訴我這也不能做，那也不能做，因為一旦我這么做了，就會打破線陣列的連續性：“無論如何，絕對不能打破線陣列的連續性，因為它聽起來就像……”幫幫我吧，聽起來像什么？

聾測&盲測

    您可以蒙住我的眼睛，領我在場地內轉悠。我們可以試聽粉紅噪聲或音樂，在場地內走動時，我將通過訓練有素的耳朵告訴您聲音變大了、還是變小了，混響多了還是少了，聲音是明亮還是沉悶的。我還可以告訴您特定的峰值和梳狀濾波區域，甚至辨識出音響系統各個要素之間的過渡，以及回聲的時間與能量。并非我是什么能人異士，任何耳朵靈敏的音響工程師都能做到這點。

    或者，摘除眼罩，塞住我的耳朵，將我放在遠處的一所房間里，讓我坐在FFT分析儀前。隨著測試話筒在房間內移動，我還是可以辨認出上述特征。再次申明，我不是能人異士——任何有點眼力勁的音響工程師都能做到這點，只要他們知道如何讀取分析儀并清楚聲音軌跡與所聽效果之間關系。

    確實，這是一種高級技能，但任何從事系統調試工作的人都應該具備。因為這些是音響系統在特定空間中客觀的、可驗證的和可聽見的特征。兩個地點之間存在6 dB的電平差，這不是理論，而是確實存在的事實，可以直接體驗和測量出來。

非連續線陣列的聲音

    而我無法通過上述兩種方法辨別出：是否違反了線陣列理論，并且打破了線陣列的連續性。如果線陣列不連續了，我們可以聽到咔噠聲嗎？頻率響應是否顯示撕裂的痕跡？這些都是很抽象的問題，但是請告訴我，什么是判斷的標志？為什么大家對打破線陣列的連續性避之猶不及？

    有兩種做法體現了人們“避免打破線陣列連續性”的策略。第一種是禁止在多單元組成的陣列中進行電平遞變（level tapering）操作。因此，如果前區的電平比其它區域大6 dB（這是可以驗證的事實，可以聽出來和測量出來），有人就認為我們不應該通過電平遞變解決這個問題，因為這會打破線陣列的連續性（而這是一種理論概念，無法通過聲學方式或測量表現出來）。

    第二種是陣列的不同部分之間不能存在空間間隔。挑臺是討論的焦點。要覆蓋高層挑臺和低層挑臺，我們是用一個陣列還是將陣列一分為二？答案是，選擇能夠實現最大一致性的方式（這是我們可以測量的）。認為陣列長度決定一切的絕對論者肯定會選擇不分隔陣列，即便為了保持線陣列的完整性，一致性會受到影響也在所不惜。

現在讓我們先討論，線陣列的長度究竟有何功能。

    首先，我們要了解：當傳播的波長（λ）等于輻射的錐盆尺寸時，單只揚聲器的波束寬接近90度。較低頻的波束寬大于90度，而較高頻的波束寬小于90度。隨著頻率增高，波束寬越來越窄，當波長小到一定程度的時候，就會出現波瓣。

    耦合線聲源的指向性也與聲源的尺寸密切相關：當傳播的波長λ等于線聲源的長度時，覆蓋為72度。如，一個兩米長的陣列，170 Hz的覆蓋角度是72度。170 Hz以下的頻率覆蓋角度越寬，而170 Hz以上的頻率覆蓋角度則按比例變窄。

    覆蓋角度變得越來越窄時，受到頻率/波長的限制，同樣會出現波瓣。在這種情況下，主要由單元間隔產生的梳狀干涉造成。

    1λ = 72度的標準覆蓋有幾個重要的附加前提。這個等式假定聲源為全指向性，因此，如果聲源有指向性，覆蓋角度將縮小。而且，線陣列的單元數量必須足夠。

    將1λ波長當成單元間360度的相位差。如果陣列由兩個單元組成，聲源將相距一個波長，將造成巨大的側邊波瓣（0度+360度）。同樣長度的陣列如果包含三個單元，它們之間的間隔將為180度，應該引起我們的警示了。如果有五個單元，間隔將為90度，可以在混亂中產生有序的結果，抵消側邊輻射。

    除此之外，陣列的單元數量對截止頻率的影響并不大。一個三米長的線陣列，不管由8個、12個還是16個單元組成，截止頻率都是113 Hz。1.35米、2.7米和5.4米長的線陣列對應的截止頻率分別是250 Hz、125 Hz和63 Hz。

線陣列長度的主要特征

    • 標準屬性只適用于全指向性聲源。

    • 當線陣列長度=1λ時，標稱覆蓋為72度；當線陣列長度=2λ時，標稱覆蓋為36度，以此類推。

    • 指向性單元將按比例減少標稱覆蓋。

    • 線陣列必須是連續的（足夠的密度保持耦合）。

    1λ以上的頻率，覆蓋角度將按比例縮小。比如，線陣列長度或頻率加倍時，覆蓋角度變為36度。逐次加倍后，覆蓋角度繼續按比例縮小。1λ以下的頻率，隨著覆蓋范圍接近360度，同樣的比例將不會繼續保持。

    我們很容易就會夸大線陣列長度以及覆蓋角度的影響。1λ頻率是一個實用的參考點，但是影響不會像沒有對齊的分頻器那么明顯。72度并不是世界上最好的覆蓋角度。1λ以下的頻率，其覆蓋角度是逐漸、而不是突然變寬的，所以如果增加了第16只箱體，將覆蓋角度降至68度的時候，不要感到太失望。

    線陣列長度只對陣列的低頻產生決定性影響，如果長度不夠的話，這些全指向性的單元在低頻并沒有指向性控制。隨著頻率增加以及單元的指向性增強，線陣列的長度擴展了非耦合/不明確的（近場）區域。這種擴展隨著頻率變化而變化，在高頻處將逐漸變長。這導致在角度和距離上存在著很大的頻譜變化。

    很多人都認為，線陣列長度是一個只與耦合線聲源（所有箱體為0度）有關的特征。其實，耦合點聲源也有長度，只不過是曲線的形式。箱體之間存在幾度傾斜，對全指向性單元而言，影響微不足道。所以，同等類別的線聲源和點聲源之間的差別，根本無需花費時間進行分析。

    我們可以通過Goldilocks方法總結線陣列長度的行為：太大，太小和“剛剛好”（假設72度是目標的覆蓋角度）。當λ大于線陣列長度時，我們擁有的控制不夠；當λ小于線陣列長度時，我們擁有過多的控制；當λ等于線陣列長度時，控制剛剛好（圖1）。

    圖1：線陣列長度對耦合線聲源的影響；線陣列長度為2.76米（125 Hz的一個波長）。圓圈按照顯示頻率（見左下圖）的波長設置。請注意，圓圈交集的地方具有前區波瓣，圓圈分離的地方產生抵消。當線陣列長度等于波長時（上圖），不管陣列包含多少個單元，覆蓋角度都大約為70度。當波長為線陣列長度的一半時，覆蓋角度也減半（中下圖與右下圖）。

電平遞變

    我們首先討論電平遞變。假設場地是一個競技場，在垂直面上，頂部的投射距離最長，而底部的投射距離最短。那么，電平遞變和打破線陣列連續性之間是數字關系嗎（即1或零？連續或不連續？）

    如果16只一模一樣的箱體直線排列，并且電平相同，可以肯定這個線陣列是連續的。要是其中一只箱體電平衰減了0.1 dB，那線陣列是整個不連續了，還是只是稍微彎曲了？如果您認為整個陣列都不連續了，我要告訴您一些壞消息：您從未聽過連續的線陣列，因為制造公差（Manufacturing Tolerances）遠沒那么好。電平之差為1 dB，情況又如何？同樣，16只箱體組成的線陣列，箱體間的電平差控制在1 dB之內，沒人能做到。

    讓我們更進一步：將底部箱體衰減6 dB，相當于將它變為半個箱體。組合的最低頻（指向性很低，波長很長，可以很好疊加）響應，衰減小于0.25 dB。在大環境中看，這個衰減并不是很嚇人，對吧？

    讓我們繼續深入，將3只箱體衰減6 dB。現在，最低頻丟失1 dB。而高頻將在這三只箱體指向的區域——如前幾排坐席有較大的能量衰減。這是切實好處（多達6 dB的高頻控制），付出的成本最小（總體低頻能量只丟失1 dB）。那現在，線陣列的連續性被打破了嗎？如果它不連續了，我怎么知道呢？是整個場地都不連續，還是只在某個區域？是所有的頻率都不連續嗎？

    在10 kHz處，應該比較容易找到不連續的點，因為這個頻率具備足夠的指向性控制，如果我們的線陣列有問題，可以聽見陣列兩側不連續的區域。您可以通過盲聽或使用分析儀測試的方法找到它。您覺得自己能在100 Hz找到不連續的點？祝你好運了。這些大型波長活動起來可沒那么靈敏。人們害怕破壞線陣列的連續性，并非擔心甚高頻受到影響。據我了解，他們對低頻的擔憂遠甚于高頻。

    事實應用中，電平遞變是比較平緩的，步進一般為1-3 dB，使得在空間中找到過渡區域比較困難。如果我們將底部5只箱體的遞變設為3-3-3-6-6 dB，整體低頻將丟失1 dB，而高頻的指向性將得到較大提高。在16個單元組成的陣列中，如果底部8只箱體的遞變為1-1-1-1-2-2-4-4 dB，整體低頻的衰減也是1 dB。這只是其中兩種方法，可幫助我們根據觀眾席的形狀，調節彎曲/不連續陣列系統的響應。

    這種遞變操作可能導致一些潛在問題，但是也會帶來額外的好處：除了場地前后方的高頻電平更加一致之外，隨著頻率降低，這種一致性也將進一步提高（在較小的程度上）。我們在低頻丟失的能量得到了抵消，因為波束中心向上移動，遠離地面，可在場地的前后區之間實現更加均勻的分布。 

增益遞變的風險與好處

    在耦合的音箱陣列中，補償電平和均衡是比較明顯的風險。如果斜率和電平過渡比較平緩，可以降低風險；而陡峭的斜率和突然過渡將增加風險。

    如果單元有不同的均衡曲線，可能存在相位偏移，但是只要應用了合適的均衡處理，應該能把相位偏移降至最低。

    對動態范圍的影響值得詳細討論。不對稱的均衡和電平遞變將減少動態范圍，并且可能造成動態轉移（dynamic shifting），即系統的某些部分將先于其他部分到達限幅。

    天下不會掉餡餅，這就是典型的例子。這是最大一致性、穩定性和動態余量的權衡與折中。可察覺的頻率不穩定性以及空間頻率響應是不可以接受的結果。簡而言之，動態一致性是電平和空間一致性的重要組成部分。

    電平遞變對動態范圍的影響（圖2）可用作參考點。在這一塊，節目材料與用法密切相關。如果系統一直以最大值運行（如重金屬音樂節），那么前/后區的電平一致性必須讓步于最大動態范圍和穩定性（電平遞變和非對稱均衡操作需盡量避免）。

    相反，如果系統在受控狀態下，以足夠的動態余量運行（如音樂劇），那么非對稱均衡和電平遞變操作將是可行選擇，使一致性達到最大。必須在場地中，基于風險與收益，經過評估后作出決定。

圖2：八只音箱組合電平的對數/線性解碼范例（不考慮相位），顯示了1 dB的遞變梯度，最后一欄顯示了可能的最大疊加所產生的能量丟失。

    我采取的是一種折中的方法，使用最少的非對稱均衡和電平調節，減少但是不完全消除房間前部分的電平提升。如果陣列的絕大部分單元都能保持較低的不對稱性，風險就相對較低。陣列底部的非對稱性越大，越有可能產生好的結果，并且更不容易導致上方的主體單元發揮不穩定。

    但是要知道，我的工作主要偏向應用層面，總是優先考慮一致性和保真度。而從事系統優化的工程師總是追求最大的穩定性和強勁的功率輸出，相比之下，我有更多的空間接受非對稱性。

    事實上，音箱的頻率會重疊，重疊的范圍有大有小。一個常指向性音箱組成的陣列，較高頻率的重疊保持不變；而在低頻，隨著頻率降低，重疊范圍變大。因此，非對稱均衡處理的有效程度與頻率密切相關，高頻的副作用和風險最低。

    由波束寬呈比例變化的音箱組成的陣列，頻率的交疊范圍也呈比例變化，也就是說，它隨著波長變長而逐步、平穩變大。對整個陣列進行均衡處理時，可以將頻譜切分為獨立區（高頻）和重疊區（低頻）。可通過ABC的系統調試方法設置獨立高頻區的均衡和電平（將EQ分為A、B和C部分，其中兩個相互參照一起調節，第三個單獨調節以對整體效果進行補償）。

    而低頻部分作為一個整體進行調節，所有的均衡和電平設置都是匹配的（即對稱的）。比起完全不對稱的均衡處理方法，這種方法可能沒辦法產生那么一致的結果，但是可以消除非對稱均衡處理固有的動態風險。

    我們都追求在前后區實現一致的電平，但是很多人又擔心破壞線陣列的連續性。通過傾斜角度不對稱調整這些系統存在限制。陣列吊掛起來后，不會再降回地面，所以我們需要知道還有多少電平差。如果前區的聲音太響亮，我選擇破壞線陣列的連續性，調低底部幾個箱體的電平，直至或除非我們知道已經接近打破動態平衡的那個點。如果您有更好的測量和驗證方法，請不吝賜教。

理論世界

    跟今天討論主題有關的陳年趣事：30年前，當我們開始使用FFT分析儀調試音響系統時，很多工程師嘲笑我們。他們拒絕使用分析儀幫助作出決策，認為我們活在

    “理論世界”而他們活在“現實世界”中。

    如今，有些工程師仍然想限制我們基于分析儀而進行的操作，但很明顯：我們才是活在現實世界的人，而他們活在理論世界中。很有趣，是吧？