2.5 全频音箱的指向性

2.5.1 音箱覆盖角度的定义

所谓音箱的覆盖角度是指声压级相对于中轴线衰减6dB的辐射范围，也就是离轴衰减6dB的范围，被称为-6dB角。

因为不同频率波长不同，频率指向性也有差异，所以在不同的离轴测试角度，将会获得不同的频响曲线，也可以说站在不同位置聆听音箱的感觉是不一样的，即使聆听点都在音箱的辐射范围内。

图2-40给出了一只音箱的水平指向曲线图，图中纵轴表示辐射角度，横轴表示频率，可以看到不同频率的辐射角度特征。图中显示，该音箱在250Hz频率以下指向约为360°，大约到500Hz左右其指向性开始稳定于100°左右，这种描述指向的方法也被称为“波束图”，一般会提供垂直指向与水平指向两项内容。

除此之外，音箱指向性的描述方式还有“极坐标图”和“等压分布图”两种。其中极坐标图与话筒的图相似，但由于极坐标图查看所有频率组合时极不方便，故而较少使用。

使用更多的指向图是“等压分布图”。这类图的纵轴是角度，轴心为0°，通过“水平等压分布图”和“垂直等压分布图”配合，可以查看离轴偏左偏右或偏上偏下的测试角度的频率特征，非常详细。这类图的旁边会提供色卡，色卡描述了各种颜色所代表的分贝值。

图2-41为Genelec 8331A监听音箱的垂直指向特性图，可以看出2000Hz的-6dB辐射范围约为136°（离轴上约为67°，离轴下约为69°）。

音箱的指向性特点可以帮助我们更精确地考虑辐射和摆放，所以是很重要的音箱参数。这种参数有时候也被简化为一组数字，例如被写为：

辐射角度（H×V）:80°×50°

H为水平角度（Horizontal）,V为垂直角度（Vertical）。这样的描述实际上是笼统地描述了-6dB边界线，也就是离轴声压级衰减6dB的角度，并不能完全体现其特性。

2.5.2 覆盖角度与波束远射

指向性因数较高的音箱更适合于距离相对较远的声音辐射，换句话来说就是指向性越强所能够辐射的距离就越远。

常规音箱

目前专业领域使用的音箱主要是常规音箱与线阵列音箱。常规音箱的声音辐射基本上遵循声压级平方反比定律规则，也就是距离增加一倍声压级衰减6dB。由于随着距离增加声压级急速衰减，因此这类音箱一般不用于将声音远送的场合。常规音箱的扩散角度也有大有小，有的适合于较宽的场合，有的则适合于较窄的场合。

图2-42是锐丰智能（RF）公司旗下L6和L8音柱的-6dB角，可以看出在相对较宽的扩声环境中，选择L8可以获得良好均匀的覆盖，然而在狭窄的环境中选择L8，有可能导致墙面反射增加，L6会更合适。

通过进一步控制声音的扩散角度，人们还制造出辐射角度更小的远程音箱，如图2-43所示就是一款辐射角度为70°×40°的远程音箱，在体育场馆、公园、户外广场、中远距离的扩声场合尤为适用。

线阵列音箱

为了解决声音远送问题，工程师们将若干个音箱科学合理地组合成为线性声源，称为“线性阵列音箱”，这种音箱的显著特点是符合线性声源的辐射规律：在其临界距离内，距离增加一倍，声压级衰减3dB。因此在较大的扩声场合，线阵列音箱可以更好地满足扩声需求。

例如，最远处观众距离音箱50m，在用传统音箱时，直达声声压级比1m处要降低34dB，若某组线阵列音箱的临界距离大于50m，采用这组音箱时50m处直达声声压级比1m处仅降低17dB，通过调整线阵列各音箱之间的角度和输入功率，还可以将最远观众席50m处的声压级进一步提高。如果线阵列音箱中有两只音箱物理辐射角度差为0°，辐射区声压级理论上会提高6dB，即将两只线阵音箱同时都辐射向50m处，可以将50m处的声压级与1m处声压级差值从17dB降低为11dB。

但并不是简单地将几个常规音箱叠放在一起就能构成线阵列音箱。常规音箱叠放在一起时，各音箱辐射的声波相互之间会产生严重的声干涉 ，不仅不能把声音送得更远，反而让音箱发出的声音品质也被破坏了。

线阵列音箱的临界距离一般是由阵列长度、指向性因数、频率等综合因素所决定的，它描述了线阵列音箱从线性声源性质过渡到点声源性质的距离。在临界距离内，线阵列的声音辐射规律为距离增加一倍，声压级衰减3dB；超过临界距离后，其声压级遵循平方反比定律，距离增加一倍声压级衰减6dB。

2.5.3 覆盖角与等响线

由于覆盖角度的定义是离轴-6dB，所以在等距的情况下，轴线比辐射边界处声压级大6dB，但这主要体现在相对高频区（如图2-44所示），对于低频的影响没有那么大。

当辐射边界某点到达音箱的距离为x时，在2x距离的轴心处将获得同样的声压级。将两点连接起来可以获得一条理论上的“等响线”，这条线的声压级变化可视为在±3dB的范围内，如图2-45所示。

当人耳与音箱系统在同一水平高度时，辐射规律遵循点声源或线声源的基本规律。而当音箱被吊挂在一定高度，声音轴心与人耳不在同一水平高度时，其声压级与距离的关系不一定是遵循声压级的平方反比定律的，图2-46以点声源为例简单阐述了辐射角度内的一些基本辐射规律，线声源可以举一反三。

其规律如下：

在点声源轴心线上，前后声压级变化理论值符合平方反比定律；

在-12dB线上，前后声压级变化理论值为12dB；

在-6dB线上，前后声压级变化理论值为6dB；

在等响线上，前后声压级变化理论值为0dB。

当音箱被吊挂在声场内时，充分理解这些数值，将有利于提高现场声音辐射的精度。

声轴。另外，在测试音箱时由于偏轴会得到高音衰减的频响曲线（见图2-44），因此在进行均衡及音箱数据测量时，必须把测试话筒对准音箱的声轴，才可以获得正确的数据，如图2-47所示。

二分频音箱的声轴位于高、低音单元中间；同轴音箱声轴位于单元的正中间；线阵列音箱的声轴有可能在箱体正中间，也有可能偏向箱体一侧，具体要看音箱的结构。

2.5.4 波束控制

可旋转号角

一些音箱的高音号角是可以旋转的，例如锐丰智能生产的HS15单15寸音箱，覆盖角度（H×V）:80°×50°（可旋转，高强度压铸铝号筒），在必要的时候高音单元可以拆下来旋转90°以后再装上去，可以实现由“覆盖角度（H×V）:80°×50°”到“覆盖角度（H×V）:50°×80°”的转换，如图2-48所示。

可旋转号角可以解决一些音箱与场地之间的辐射问题，也能避免因为将音箱物理旋转带来的离轴梳波干涉。音箱的摆放方式跟设计结构有很大关系，将音箱垂直放置和水平放置会有不同的听音效果，然而同轴音箱要另当别论，如图2-49所示。

波束可控音箱

为了更好地控制辐射角度，人们开发了一些角度可变的音箱系统，如JBL的CBT1000，即可通过内部电路在16种垂直辐射模式间切换。

一些大型的音响公司也开发了一些可以通过计算机编程调整覆盖范围的线阵列音箱，用于现场演出，这会大大提高效率并节约人力。随着科学技术的进步，相信未来通过编程调整角度的音箱会越来越多。