最近看了一篇由業界前輩、Apogee Sound創始者的Ken Deloria所寫的文章，筆者加上自己的想法、將之編譯成此文，分享給大家。
曾幾何時，業界談論到喇叭系統，陣列化已經變成流行字眼了，即使在字典裡可能還查不到解釋，不過一般而言，喇叭陣列化文字上的定義是集合一群如喇叭或單體等單元，讓群體彼此間能以某種型式聚合，並讓總體的能量達到有效增益。
關鍵的要素
聲音在空氣中的傳導其實不算快，因此到達時間會對兩個、或若干個音源彼此間的相對phase誤差產生影響，也變成了能量疊加時的關鍵要素。
如何能讓喇叭系統可以達成陣列化的效果？ 任何喇叭必需經過嚴謹的設計與完整的測試，以便讓每個單元都能成為陣列系統有效的一環，並貢獻於平整的能量疊加上。然而，說的很容易，嚴謹的設計與完整的測試並不一定就能促成這一切。
從打造數個元件雛形、修飾原始設計、反覆進行測試與回頭修整元件，直到最後整個系統得到能量疊加的最佳化，這是亟需時間與高成本投資的過程。相對之下，在音場模擬軟體上的計算得出結果要簡單多了，在硬體領域上的建置設計、量測系統各個不同元件組合的響應結果要來的複雜許多。
我們需瞭解，任何的喇叭陣列應該視為是陣列內各個單元響應的放大版，這是理想的目標。當然無可否認地，整個陣列系統會有其新的特性，但其基本的響應應該是由每個構成單元架構起來的。
當聲波遇上光波
我們通常會覺得聲波的能量疊加應當會像光波一樣吧，把兩個或更多的光源集中到同一個物體上，儘管兩個光源沒有對等的聚焦程度、投射的距離也大不同，但再怎麼樣都能得到比單一光源還要高的亮度。這個主要是因為光波的速度超級快，它們不會有聲波所謂的到達時間差異對能量疊加的影響。
在聲波的領域是完全不同的狀況，兩個或更多的喇叭投射到同一點，並不保證會產生較大的能量疊加，或是總體能量疊加上去了，但在頻譜上各頻率能量的增益並不一致，造成整體系統的音質並不見得比單一喇叭好。這就讓我們不禁要思考陣列化的利與弊了。
總體而言，各種喇叭都具有某個程度的特徵或特性，這個牽扯到在波長、音壓與空間能量等相關因素。
學理上的推敲
系統迷思＃1：許多系統設計者或音響從事者都會覺得，如果我們把兩個梯型箱體的喇叭，假定兩者的水平涵蓋角都是30°、箱體梯型切角假定每一邊也剛好是一半的15°，將兩外箱靠攏對齊擺放，理論上應該就可以得到完美的60°涵蓋、擺3支喇叭靠攏就是90°， 對吧？
如果這是真的，則所有的30°涵蓋的喇叭之特性都應該完全相同，然後，整個陣列（2支或3支靠攏）產生的疊加能量投射在某一點、應當與單一支的投射能量完全相同（整個能量完美地分配到每一支喇叭單獨涵蓋的區域、完全沒有交集）。但這當然絕對不會發生。
喇叭系統的涵蓋完全不是這回事，不管30°、60°、還是90°，或甚至超低音可能的360°涵蓋。我們必需先瞭解喇叭指向性代表的意思。
喇叭涵蓋的角度通常指的是1kHz或以上某個頻率、以On-Axis為0dB時、Off-Axis偏軸在-6dB下可以涵蓋到的界限角度。這其實已經是從很早就流傳下來的傳統定義方式、並不考慮到其實聲波在高、中、低各頻率上的指向性都大不同。但聲學的實際行為是很不一樣的。
越低的頻率、波長越長、其指向性就越寬，直到某個頻點就會成為360°全指向，除非你能不惜成本打造不尋常的元件（好比20、30公尺長的號角或陣列系統）來進行所謂的指向性控制，否則到了那個頻點就沒有所謂的涵蓋角度了。
因此，我們開啟了第一個難題：喇叭本身的指向類型。而這通常可導引出陣列系統最終可、或不可達到的頻率範圍，低頻可達頻率、高頻可達頻率的二維數值。
這也會同時帶來第二個難題：喇叭本身的涵蓋角度。而這個數據在同類型喇叭陣列化時帶來的影響、卻往往被忽略了。尤其在越過-6dB表定涵蓋界限之外，高音號角投射的高頻能量通常會急速衰減、而其他低頻能量則在偏軸角度拉大時能量衰減卻相對趨緩。兩者間的比例每個不同喇叭可能都會不相同。
換句話說，如果一個標示1kHz能有90°涵蓋的號角，可能在120°角時仍能提供約-9dB能量（相對於On-Axis位置）。這相對來說是好事，因為位於偏軸、較前排的座位區或許仍可維持不錯的高、低頻平衡與清晰度，說不定根本不需要Front Fill喇叭的輔助。
相對地，另一個標示1kHz能有90°涵蓋的號角，可能在120°角時僅能提供約-24dB能量（相對於On-Axis位置），代表偏軸位置的聆聽，高低頻的平衡不佳、清晰度就會很差。所以，號角的特性大異其趣時，在組成一個陣列系統時我們就可接續到…
系統迷思＃2：如果我們結合兩支90°涵蓋的喇叭、中間夾角為20°，則我們會有一組90+90+20 = 200°的陣列涵蓋角度，對吧？但這通常不盡然。
事實上，兩個或以上的喇叭的能量疊加，至少在號角、低音單體上其實各自有其獨特的疊加方式。能量能否疊加主要還是要看各單元是否形成有效的陣列或是相反地，或只是一堆靠的很近擺放的喇叭、各自的能量就像油與水彼此不相容。
業界經過長時間的測試也得知，低音壓的音源結合要比高音壓的音源結合來的穩定，號角口發出的聲音能量也比原在號角頸的能量來的容易疊加。
運用新的數學運算式
所以，當我們把兩個都是90°涵蓋、偏軸衰減都較和緩的號角結合，由於特性相似，能量疊加通常也不差。有點像老古董的蜂巢式號角的功能，這兩個號角結合後輸出涵蓋成為約70°。
若再加上第三個號角，則結合後的-6dB界限會再窄化到約60°。如果再擴大，結合7個90°的號角，則-6dB界限來到約40°。
我們目前僅專注在能量向前投射的-6dB界限涵蓋範圍，這是業界普遍對涵蓋角度的定義，但也是正常的陣列系統應該有的特性。
另外，我們也應該注意一下所謂的有效涵蓋範圍，因為通常都遠大於-6dB界限涵蓋。只要其能量擴散類型仍屬平坦、應視為喇叭系統的有效涵蓋範圍。
錐盆單體的疊加效應
喇叭的錐盆單體能量疊加方式異於號角。號角就是設計以某個特定角度來投射涵蓋能量、錐盆則是設計來涵蓋所有的。錐盆的直徑與形狀決定了其涵蓋的角度、通常是圓錐型。
多個錐盆單體結合在一起，其角度與配置將影響到它們將產生何種結合效應。這也呼應到一個概念，所有聲音能量在空間內的行為，其實都與頻率有關。
如果我們將具有某種直徑、能以較寬角度傳導低頻、較窄角度傳導高頻的錐盆單體群集、結合一起，則我們將來到線性陣列系統…
線陣列的指向性
原本我們討論的主要是透過結合號角來組成終極的投射類型控制的大型喇叭系統，不過現今的線陣列系統則是改採組合號角與數種尺寸的錐盆單體的混編方式，來架構成系統。
追求的目標很清楚：改善指向性、將聲音能量傳送到有觀眾的區域、並將無觀眾區域的空間能量降至最低。由於盡可能減少不必要的、來自牆壁與天花的反射能量，系統提供的直射音應該是清楚、清晰的。
線陣列非常擅長將聲音能量一致性地投射到遠方，讓反射音比較是echo能量，而非分散的、缺乏一致性的Reverb能量。
較簡單的方式來檢視線陣列系統所形成的能量就是，多個線性排列的音源，由於緊密地結合在一個設計過的實體面上，彼此間產生的能量能聚合成一體，又同時產生抵銷的波束於系統偏軸的方向。這讓線陣列系統能有不凡的能力、以原本定義的指向性來投射緊實而一致性的能量到遠方。
一般而言，當你在懸吊一組經良好設計的線陣列喇叭系統涵蓋的場地移動，當走到系統正下方時，會發覺聲音力度好像被衰減了一大塊。也由於線陣列系統這個特性，讓系統能投射想要的能量到需要的區域，同時也降低舞台上迴授與干擾的機率。
我們用另一個角度來說：將一群音源以線性--或有曲度--堆疊在一起，能量的聚合就會有疊加成份、也會有抵銷的成份產生。再根據單體的尺寸與形狀來賦予有效的分頻參數（通常以DSP來附加），則我們就可以產生一套具有指向性可控制的寬頻段投射能力的喇叭系統。
這其實並不容易。把產生中頻段訊號、像6吋、8吋錐盆單體群集，與原本設計讓高頻段投射涵蓋盡可能窄化的號角群集，讓兩者能匹配畢竟不是簡單的事。
業者各種的嘗試，就是在讓涵蓋角度大不同的各個群集（號角、錐盆群集）、能夠盡可能結合成一體。抓出錐盆適合的群集結合角度是第一步。再來就是找出各種可能的屏障、遮板來阻斷錐盆群集原本的涵蓋特性，最後，DSP再介入來整合。
好消息是，絕大部份會發出聲音的音源體，當緊密地線性排列在一起時，順著排列的方向就會自己產生一定程度指向性控制的能力，不管是否有經過良好的設計或完全沒有。
業界對於技術的研發其實一直有不錯的進展。使用者需要做的其實就是如何分辨、並找出適合自己的系統來。
Humphrey T
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