超低音阵列应用之“前后心形阵列”

相信做扩声的小伙伴们都接触过低音阵列的应用，特别是大型扩声场合的低音系统大都采用低音阵列设计。这样做的优点是优化声场覆盖均匀度、较小声干涉，提高低音系统的声能辐射效率，降低低音系统对舞台监听系统的干扰，提高舞台声音的清晰度。

如果我们聊的都是这些老生常谈的东西就显很无趣。我的“低音阵列”系列文章，想和大家聊聊，到底什么场合该选用什么超低音阵列，来优化我们的超低音覆盖。相信在读完这个系列之后，大家会发现在演出现场会出现很多文中所提到的新的应用思路，这也是写这个系列文章的最大意义。

在开始聊应用选择之前还是要简单的聊一下低音阵列的几个形式和系统构建方式，以便新来的小伙伴也能快速的了解和使用起来这列阵列。 现在比较常用的低音阵列系统大致有3种结构：

1. 前后心形阵列（Front/Back Cardioid，缩写为FBF），英文意思翻译过来就是前后放置的心形阵列。

2. 水平阵列，就是把低音放在舞台台口，沿着台口水平方向一字摆开。

3. 端射阵列（End Fire），就是低音扬声器朝着想要投射的区域的方向，音箱按前后摆放。 

这是现在使用最多的3种超低音阵列结构，下面我们来依次说一下这3种低音阵列的构成。 前后心形阵列的结构如下图。

前后心形阵列的优点是音箱向后辐射的能量抵消的最好，一般可以抵消12-18db。缺点是费音箱，一组阵列一般由3只音箱组成，实际向覆盖区域提供声能的是2只音箱，向后的音箱主要负责反相吸收向前两只音箱向音箱后方辐射的低频能量。所以心形阵列可用的声压会下降2db左右，但是换来了舞台区可以明显降低超低音声压，使舞台上听感更加干净，这也是有得有失吧。 

很多音箱品牌的厂家都给出了前后心形阵列向后那只音箱的延时参数，如果遇到没有参数的情况，我们也可以自己测量一下，大致方法如下图：

测量方式是，向前超低音音箱的单元中心到后置超低音音箱低音单元中心的距离。更简单的算法可以测量一下音箱的外形尺寸的宽度和深度，我们以d&b的Q-SUB音箱的尺寸为例来说一下，d&b Q-SUB音箱的外形尺寸是宽580mm，高493mm，深668mm，我们可以用宽度+深度的尺寸估算一下，也就是580+668=1248mm，也就是1.248米，1米延时时间取3毫秒，就是1.248*3=3.744毫秒，大致我们可以取3.8毫秒这个延时时间来作为后置反相超低音的延时值。如果是双单元的超低音音箱，我们应该把宽度/2后的数值+音箱深度来估算距离，计算延时时间。 

说到这里，大致前后心形阵列的构建方式，想必大家已经清楚了，那下面我们来说说前后心形超低音阵列的应用场景。 

其实应用场景也不外乎就两种。前台口有空间可以摆音箱的，比如音乐节、演唱会这种演出，本就很在意音响的效果，所以音响设计还是可以有很大的发挥空间。这种应用场景，现在主流的低音阵列做法就是前后心形阵列和水平阵列的结合，这个我们在下一期聊水平超低音阵列的时候和大家具体说。今天我们主要讨论一下，音箱只能在舞台两侧摆放的场景，我们该怎么优化。 

我使用d&b的音箱系统设计软件ArrayCalc来模拟一下舞台左右摆位时，音箱的干涉情况。下图是两个前后心形低音阵列（蓝色圈内的）间距16米，红色方框内是声场内的平均最大声压级。橙色框里是上方声压色阶图的频率选择，我们模拟时选择63Hz作为显示频率。绿色方框内是它上方的极坐标图的主要显示频率，红色线是40Hz，黄色线是50Hz，绿色线是63Hz，蓝色线是80Hz，这几个频率也是超低音的主要覆盖频段。

从上图右侧的极坐标图可以看出，左右放置低音其实是最差的一种低音摆法，各个频率在不同的角度小都有-12db到-24db左右的抵消现象，当你在声场内横向移动的时候那真是一步一个“坑”呀！整个声场覆盖真没有均匀度可言。 

看一下红色方框内的SPL值，大概在128db左右。而在两个音箱组的中间部分，也就是两个蓝色圈中间的区域，也就是舞台的前区，依然有很大的低频能量，大概也有126db左右，这么大的声压级，歌手在台口会觉得舞台上声音很闷、很震，不清晰。想要优化这样的摆位，我们只要做一个动作，就是把超低音组向外转45度，就会获得很好的优化结果。下面我们来看一下模拟软件的显示。

上面两图是超低音组向前投射时的声压色阶图和极坐标图，极坐标图显示一片“狗牙”，“惨不忍睹”，在声压色阶图中大家请注意红框里的两音箱组之间的区域、蓝色框内的声压级。接下来我们看一下如果把音箱组向外转45°会怎么样，是见证奇迹的时刻了！！

惊不惊喜，意不意外！轻轻一转，舒畅无边！没有多花一分钱，你就多获得了4db的SPL（见声压色阶图蓝框内），舞台台口中部的低频声压级下降了12db（见声压色阶图红框内），而声场均匀度也比音箱组向前投射好了很多。真是轻轻一转，喜笑颜开，老板夸你是新时代的好青年，客户以后都为你点单，歌手请你做御用。还等什么小伙伴们，赶紧转起来吧！

这期和大家分享了前后心形超低音阵列的应用和优化摆位，下一期我会继续聊聊水平超低音阵列的应用场景。我们下期再见喽！

本文作者：肖笙

系统工程师，现场调音师，广州龙维电子科技有限公司技术总监。