長期以來，中央電視臺一號演播廳的聲場一直存在較大的問題，由于其凹面鏡形的頂部和回音壁形的內墻，一直存在大回響、聲聚焦等問題。如何解決這個問題，也是長期以來一直困擾音頻部的一個大難題。為了改善一號演播廳糟糕的聲場環境，我們曾經采取過多種手段，比如吊頂懸掛吸聲體，但一直不甚理想。2005年4月底，我們引進了德國HK公司的COHEDRA線陣列音箱，在5月1日至8日直播的《歡樂中國行·五一特別節目》中使用，獲得了令人滿意的效果。可以說，線陣列音箱在解決一號演播廳的聲場問題上，立了一大功。

    其實，線陣列背后的理論支持在很早以前就有了。第一代線陣列音箱從20世紀的60年代就出現了，那時被稱作“柱式音箱”——“column speakers”，在號角負載音箱（horn-loaded trapezoidal loudspeakers）流行之前，柱式音箱曾大行其道，非常流行。它適用于有很大回響的空間，在垂直方向上狹窄的傳播避免了由于激勵而引起的場地的回響，提供了一個高Q值的傳播圖形，從而提高了語言的清晰度。到了20世紀的80年代，L-Acoustics的Christian Heil博士建立了發展到現在仍為我們所知的V-DOSC的揚聲器系統原型，開創了第二代線陣列揚聲器的先河。

    以前，在使用傳統的號角負載揚聲器時，為了減少由于覆蓋角交叉而引起的雜亂無章的聲波干涉，我們通常按照每個音箱的水平覆蓋角度來組合成扇形陣列。在這樣的排列下，在一個方向上只能由一個對準此方向的音箱來提供具有較高清晰度的聲音。為了達到更遠的投射距離和更高的聲壓級而采取這樣的設計，由于嚴重的干涉導致了不可控制的覆蓋角度、傳播圖形乃至可懂度和音質的下降。即使按說明書里的“最佳建議”排列（其實，這個“最佳建議”只是個折中的方案，因為單獨的號角負載揚聲器的極坐標響應是隨頻率變化而變化的），不同的獨立音箱之間輻射的聲波仍不能充分地耦合，因此傳統系統方案從根本上是有缺陷的。而且，由于聲源相互干擾而產生的混亂聲場浪費了聲能，所以為了要達到理想的聲壓級，傳統的揚聲器陣列就需要更多的數量和更大的功率。為了說明這一點，在V-DOSC的用戶手冊里，舉了這樣一個有意思的例子：

    請想象我們向水中扔石子的情形，如果一塊石子被扔進水中，就會從石子入水的地方擴展開圓形的波紋，如果我們向水中扔一把石子，我們會看到什么是混亂的波陣面了。如果我們向水中扔一塊與那把石子一樣大小和重量的大石頭，我們就會看到跟扔一塊小石子一樣的圓波紋，不同的是其振幅非常大。如果將那把單獨的石子粘到一起，再投入水中，則其效果和大石頭是一樣的。

    這說明，如果我們能夠創建一個單個的聲源，而這個聲源由多個可分別運輸和操作的單獨的揚聲器組成，那么我們就達到了所需的目標，即可以創造一個由多個音箱單元構成的聲音放大系統的模型，當組成這個模型的音箱單元被放置在一起工作時，他們可以很好地耦合在一起，形成一個線性的聲源陣列。恐怕這也是Christian Heil博士建立V-DOSC的揚聲器系統原型的初衷。

    提到線陣列，就必須提到幾個名詞“柱面波”、“球面波”和“臨界距離”。

    簡單的講，線聲源所產生的聲壓級的波陣面，在特定的波長（或頻率）上是一個柱面波。它的理想的形狀就像一角蛋糕的樣子，其波陣面的表面區域只在水平方向上擴展，距離每增加一倍，聲壓級會衰減3dB。而一個理想的點聲源，在被一只音箱或者非線性的音箱陣列重現時，呈現出來的波陣面在很大程度上更接近于球面波，而不是柱面波。這樣的波陣面，按照適用于所有點聲源能量傳播的“反平方定律①”，距離每增加一倍，聲壓級會衰減6dB。因此，線陣列的一個很大的優勢在于，對于給定數量的換能器，在遠距離上所能輻射的能量，比一個非線性陣列或者點聲源音箱組系統大得多。當然，事實上我們做不到使線陣列產生的波陣面在垂直方向上的擴散角度為0°，但是現在的線陣列利用干涉原理控制指向性，所以其垂直覆蓋角度變得非常尖銳，一般在10°左右，有的可以控制在3°以內。輻射的聲束窄，到達相應的觀眾區域的直達聲比較強，輻射的距離又比較遠，在很大的區域內的聲壓級的變化比較小。由于線陣列的旁瓣控制使得輻射聲場的重疊區相對比較小，干涉面小。直達聲為主的區域，聽感好、聲音清晰、分辨率高。需要額外說明的是，線陣列的長度決定了什么樣波長的聲音會被控制在這種狹窄的垂直覆蓋角度之內，線陣列的長度越長，越低的頻率就能夠被更好地控制。實際上，柱面波是一個基于無限長陣列的理論概念。理論上，一個無限長的陣列才能形成圓柱形波陣面（即柱面波），對于通常僅有幾米長的線陣列揚聲器系統的聲輻射不可能形成完整的、理想的柱面波。

    對于單元之間的耦合，我們可以看到，在陣列中，每個頻段的一排單元緊密地挨在一起，每個單元之間的最小距離取決于該單元產生的聲波長度有多短。如果能夠有足夠的單元擠在一起，并且使它們之間的間隙非常小，我們就會有更少的梳狀濾波，這是任何線陣列的真正關鍵。對于非常高的頻率來說，波長太短了，要使單元間隙足夠緊密，在物理上幾乎是不可能的事情。針對這個問題，Christian Heil博士的設計聰明地使用了一個長的高頻狹槽，使相鄰箱體之間只有非常小的空隙，L-Acoustics開發出他們的DOSC聲透鏡，用于產生一個平滑的、相位一致的帶狀的聲音，因此現在可以把聲透鏡的開口足夠緊密地放在一起，這也是很多線陣列生產廠家在高頻信號的處理方法上的指導原則。

    臨界距離是與線陣列密切相關的又一個關鍵詞。距離增加一倍，聲壓級衰減3dB的原則有一個邊界，在這個邊界上，線陣列足夠遠，以至于可以視為一個點聲源，而且它的聲壓級也開始根據反平房定律（即距離增加一倍，聲壓級衰減6dB）來變化。這兩個區域之間的界限就被稱作線陣列的臨界距離。比臨界距離近的區域和比臨界距離遠的區域都有個專業的術語名稱，分別叫做“菲涅爾區域”和“弗勞恩霍菲區域”。我們俗稱為“近場區域”和“遠場區域”。一個給定長度的線陣列的臨界距離是與波長成反比的，也就是說更短波長的聲波，其臨界距離會更遠一些。Christian Heil博士給出的臨界距離的計算公式為： 

    其中，F是頻率（Hz），H是線陣的長度（m）。

    理論上講，在較遠的距離上，同一個線陣列說發出的高頻比低頻更容易維持柱面波。然而，空氣分子對高頻部分的衰減會抵消這一特性。我們正在使用的HK科線達（COHEDRA）系統被稱為“第三代線陣列音箱”，其開發的凹面波聲透鏡技術非常獨特，可以彌補音箱之間空氣分子的阻尼作用，在空間耦合成平面波，很有意思。下面就簡單介紹一下它的特點。

    科線達采用了與以往線陣列不同的平面波耦合方式。通常第二代線陣列在聲透鏡開口處產生平面波，而第三代線陣列則在聲透鏡開口處產生凹面波，在離開音箱一定距離后在空間耦合成平面波。受到客觀的物理法則的影響，聲波在空氣傳播過程中會逐步損失能量，當平面波離開聲透鏡，由于上下開口處的空氣分子處于靜止狀態，對聲波傳輸產生較大的阻礙作用，從而引起聲波的散射。這種散射使每個聲透鏡所產生的平面波的波形受到干擾，進而影響整串線陣列平面波的耦合。這種平面波受到的干擾效應最終影響線陣列的遠程投射效果。科線達的聲透鏡產生的凹面波，由于客觀存在的靜止空氣分子的散射，凹面波在離開聲透鏡一定距離后耦合成平面波。對于傳統線陣列，平面波在每個單元的聲透鏡開口處形成，并在離開聲透鏡