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音像技术及应用教学课件 ppt 作者周遐 第三章 公共广播、厅堂音响系统.ppt.ppt

音像技术及应用教学课件 ppt 作者周遐 第三章 公共广播、…

希望
2019-09-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

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第三章公共广播、厅堂音响系统第一节音响工程的设计基础严格地说音响工程是一项系统工程涉及到视听系统、灯光系统、建筑声学、室内声学和装饰声学等范畴要使音响系统工程的各项指标都达到规范要求获得良好的整体效应和视听效果需将多学科的技术与艺术融为一体已大大超出本教材的范围。我们这里只从要达到音响系统所应有的效果的最重要部分mdashmdash电声学方面出发来讨论音响系统这也是社会上常说的音响系统。一、电声学的几个概念、扩声系统由电子扩声设备和声场组成的完整系统。、空场除必要的测量工程技术人员和厅堂应有物品外厅内声场中没有其他人员。、满场厅堂内人员达到设计人数。、最大声压级厅堂内时的最大平均声压级。、最高可用增益指扩声系统在声反馈自激临界状态时的增益再减去dB的增益。二、追求目标怎样才是一个良好的音响系统?总的标准就是向听众区域提供均匀、自然、不失真、足够声压级的声音覆盖。也就是说要满足听众对扩声的主观要求想听的声音(语言、歌曲、音乐等)能听清且音质优美而不需要的声音(噪声)应降到最低的干扰程度。.足够大的音量不论是公共广播系统、影剧院、大会堂、多功能厅还是舞厅、卡拉OK厅(及KTV包房)等音响系统实际上是一个利用电子技术实现声音重放的系统在这样的系统中有若干的要求而音量是最基本的要求如果音量不足其他目标都无从谈起。音量水平用重放声场的声压级来衡量重放声场声压级应有的水平是由环境噪声和系统运行特色来决定的。根据国家有关标准(WHmdash)的规定几种典型场所的最大声压级应为:()语言扩声dB。()一级卡拉OK厅gedB。()迪斯科舞厅gedB(一级)、dB(二级)。以上数值是指空场稳态时的数值。一般非空场情况下此数值要小一些(因为各种物品都会有一定的吸声性)。.均匀合理的声场分布这里的声场分布是指音响系统由扬声器(扬声器组合)重放声音的声场分布。一般地说重放声场应尽可能地均匀绝对均匀是做不到的但也有特殊要求的地方如歌舞厅(特别是迪斯科舞厅)中重放声场通常要分成两个声压级不同的区域:动区和静区。舞池为动区座席为静区。动区的声压的应比静区的声压级大得多否则座席中的听众将难以忍受。所以两个区域之间并不要求均匀但两个区各自之内的声场分布则应该尽可能均匀。国家有关标准规定一级厅堂重放声场声压级的不均匀度应在~kHz之间不大于dB在Hz处不大于dB。对于歌舞厅该项要求应理解为适用于舞池(动区)范围之内。.良好的音质良好的音质是音响系统要追求的最重要目标在一个音响系统中很多设备的配置都是为了这个目标。音质主要取决于系统的失真度和传输频率特性。()失真度是指由输入声信号到输入电信号再到输出声信号的全过程中产生的非线性失真国家有关标准允许非线性失真度小于或等于%。()传输频率特性是指音响系统达到最高可用增益时厅堂内各处稳态声压级平均值相对于音响系统输入端信号电压的幅频响应(或相对于系统传声器处声压输入的幅频响应)也就是说是音响系统的频率响应。根据国家有关标准一级厅堂的传输频率特性指标为:在Hz~kHz以内允许~-dB。在实际工程中很多用户追求夸张的低音和高音所以该项指标的高端边界略嫌偏低最好能达到kHz而低端则应有~dB的裕量。这个要求对现代音响设备来说并不难达到。音响系统的非线性失真主要是由电声设备引起的而系统的频响则除取决于电声设备的品质外还取决于厅堂和环境的建筑声学特性。除了电rarr声和声rarr电的变换设备(话筒、音箱)之外现代电声设备的非线性失真都很小频响也足够宽很容易满足要求。至于话筒和音箱则只要在其规定的动态范围之内失真问题也不大(劣质设备除外)但其频率响应则多不尽如人意加上厅堂及环境的声学结构往往存在许多缺陷而使系统的频响特性变差因此实际上传输频率特性是决定音响系统音质的主要关键在设计时要引起我们的高度重视。音乐和语言的清晰度也是衡量音质的重要指标。有关标准中对语言清晰度只有笼统的要求而没有定量指标但语言清晰度是一个不可忽视的问题。.尽可能小的本底噪声噪声有两个来源一个是环境噪声另一个是设备产生的噪声设备噪声用所谓的ldquo总噪声rdquo来衡量总噪声是指音响系统达到最高可用增益当无有用信号输入时厅堂内各测试点噪声声压级的平均值。这种噪声首先取决于设备的品质此外线路的排布、设备之间的连接方法、屏蔽方法等都有重要的影响。.适当的传声增益音响系统达到最高可用增益时厅堂内各处稳态声压级的平均值与传声器(话筒)处声压级的差值即听音处的声压级同话筒处的声压级之差叫做传声增益适当的传声增益是现场扩声所必须的。有关标准规定传声增益应不小于-~-dB因为如果没有扩声设备与声源的距离每增加一倍声压级约减小dB。两个人相距lm面对面正常说话时听音处的声压级大约是dB。两个人相距m处的声压级将是dB距离m、m、m处的声压级将分别是dB、dB、dB。这样除非环境十分安静外m以外就很难听清楚了因此需要扩声。如果把话筒放在发话人前lm处如前所述话筒输入的声压级约为dB当厅堂处处的传声增益都小于-dB时相当于所有听音者与发话人的听音距离都在m之内这时的听音效果应该是不错的。.良好的声反馈啸叫抑制能力当用话筒扩声时厅堂内的反射声会重新进入话筒如果进入话筒的反射声的声压级足够大就会产生反馈啸叫。所谓ldquo足够大rdquo是相对于音响系统增益而言的系统增益越大则这个足够值就越小。啸叫特别容易发生在厅堂的声音共振频率上当然也与设备的频响特别是话筒和音箱的频响有关这些因素以及其他因素形成的啸叫隐患都可以在厅堂的传输频率特性中找到。传输频率特性中的峰点就是可能发生啸叫的频率点。原则上我们希望在任何情况下都不发生啸叫。但这几乎是不可能做到的。尤其是在演唱厅、卡拉OK歌舞厅中由于演唱者往往手持话筒到处走动当话筒接近扬声器时扬声器发出的声音会直接进入话筒这时就很容易发生啸叫。会议和剧院中的声反馈啸叫也不容忽视一种情况是由于发话人与话筒的距离可能较远以至不得不增大电声系统的增益从而引发啸叫另一种情况是厅堂中可能需要设置许多分散配置的话筒于是四面八方的反射声都会进人话筒从而引发啸叫。因此我们需要整个音响系统有尽可能良好的啸叫抑制能力。.良好的声像定位如果厅堂有演出任务或立体声节目重放影碟节目重放等任务则应考虑声像定位。.操作控制灵活可靠一个音响系统会有多个信号(节目)源输入口多个扬声器(音箱)输出口和多种可选择的信号处理设备。在运行过程中应能根据现场需要方便地随时切换调节效果修改参数重新编组这种操作控制有时还要求与视频系统灯光系统等同步。.隔音与防震人体在dB以上的噪声(人们不需要的声音叫噪声)环境中就会不舒服噪声过大对人体的危害主要是:神经方让人头晕、失眠、神经衰弱、产生疲劳、降低工作效率身体方面会扰乱正常的新陈代谢、损害内脏、影响寿命。目前音响系统使用的很多场所从建筑上进行隔音特殊设计的并不多虽然隔音和防震不是电声学方面的问题但做音响工程的技术人员必须认真考虑这个问题即怎样阻断声音外传形成噪声扰民而且做好隔音和防震也能防止外界噪声影响听音场所。三、工程设计一般考虑(一)设计前需要具备的资料.厅堂(场馆、房间)的面积、容积、形状和建筑声学条件必须知道这些条件才能合理安排音箱的布局(摆位)并推算出用多少只音箱多少功率放大器。决定室内声学条件的主要参数是混响时间。如果没有或不能获得实测数据则应根据厅堂的形状结构、表面装修来计算、或估计吸音情况和室内声音反射的严重程度、预计将来的音响效果。若室内声学条件实在大差(混响时间太长)可与客户协商、采取适当的吸音措施以避免将来出现声场混乱和出现严重的声反馈啸叫。为此最好在未动手实施设计前就到现场实地考察并向对方索取图纸资料如平面图、立面图等。如实在无法到现场考察又急于出设计方案也应从图纸资料和对方口述中了解有关的基本情况从而订出初步的设计方案而实施的方案还应根据实际情况做出必要的修改。.大致投资额一个音响工程项目的投资额决定着设备的选型及工程设计的规模大小与档次的高低。这一问题必须在设计前搞清楚。我们可以想象:有人托你买一套西服而对方没有提供大致价格这是一件非常难办的事。因为一套西服从几十元至几万元都有价差之大让你无所适从。同样一个音响工程在满足一定功能要求的同时也有非常大的投资伸缩幅度。比如一个㎡的歌舞厅可有几万元至几十万元甚至上百万元的投资差额。因此通常的运作是由投资方先提出大概投资幅度在这个幅度内进行满足其要求功能的设计。也有投资方提不出或不愿提出投资额幅度的情况此时我们一般应根据投资方的实力、影响、系统的使用目的所在地理位置等在满足功能要求的前提下提供高、中、低三个档次的设计方案并详细说明各方案的优缺点供对方有一个选择的余地。.功能要求各种场所对音响系统要达到的功能要求是不一样的如营业性的娱乐场所及单位自娱的非营业性场所的功能要求就大不一样。即使是营业性场所也分为迪斯科厅、交谊舞厅、卡拉OK厅、夜总会、酒城和多功能厅等这些场所因其营业性质、营业范围不同因而功能要求各异也就有不同的设备选型要求。如纯迪斯科厅要求的声压级较大动感较强选用的音箱灵敏度较高、声功率也较大、声音风格硬而有力而交谊舞厅则要求有温馨浪漫的气氛音乐风格柔中带刚。其实设备生产厂商也充分考虑了这些问题同一牌子的音箱等设备有不同的系列和规格型号其风格各异以供不同要求的场合选用。客户的倾向充分听取客户意见了解客户的意图围绕客户的要求进行建议和设计是工程成败的关键。对于一个音响系统客户往往有自己的初步设想如某种风格和特色倾向于选用什么牌子的设备等等设计者应在满足其功能要求适应投资额度的前提下尽可能向客户倾斜力求以最佳的性能价格比获得成功。(二)需提交客户的设计文件(设计方案).设计说明设计说明在设计方案中是一个相当重要的部分因为大多数客户并不完全懂得这个专业的技术他们从设备清单和系统图上很难想象出实际效果也很难理解你的设计特色。因此需要进行必要的文字说明让客户对设计方案有一个比较完整清晰的了解增强对设计方案的信心。设计说明内容应包括你所在单位的实力介绍、人员素质、设计方曾设计或参与设计过程的工程实例简介、本设计所依据的标准、设计方对客户要求的理解实际场所的分析、本设计的思路、特色以及实施本设计后将达到的功能和效果、性能价格比、培训计划、售后服务内容等。.系统结构图包括整个系统原理方框图、设备的连接图等(可以让人一目了然地对系统有一个基本了解)。.平面布局图包括音箱、话筒、分区音量控制等所有设备的布局位置及其指向(通常在对方提供的图纸上添加即可)。.布线图包括音箱线、话筒线、控制线等的线材、型号、线对数目、穿管走向等该图也可在对方提供的平面图上添加。.设备清单(用户最关心的部分)包括所选设备的类型、数量、产地、价格和各种线材、辅材的规格、型号、产地、价格及总的投资等内容。.施工期限、施工费用、税收额度等.工商营业执照、施工资质证等(三)音响工程设计的调整为使客户有一定的选择从而对你的设计方案容易采纳可适当提出升档(加大投资)或降档(减少投资)的补充方案。.功能不变前提下的升、降档()设备品牌不变但改变其型号由于同一品牌不同型号的设备价格可能相差甚远因此可以通过改变设备的使用型号来达到改变投资额的目的。其中弹性最大的是音箱但必须说明改变型号后系统性能方面会有所变化。()增减设备在满足原有基本功能的前提下实际上设备仍有很大的增减空间例如同样是卡拉OK功能单就视频设备而言就有几个档次:只用一台英寸监视器仅供歌唱者使用在此基础上在坐席区四周吊挂多台大屏幕电视机让观众共享图像在此基础上再加上大型投影机在此基础上再加上摄像机和云台让屏幕不时地改变投影内容(如影碟机图像、演唱者风采、观众气氛等)在此基础上还可加录像制作设备将演唱者的演唱风采制作成磁带、影碟等。又如在传声器的配备上考虑升档时可选用高档麦克风或U频无线传声器或高档名牌有线传声器并可增加配备的数量降档时可不用无线传声器而只配几只有线传声器。再如会议厅音响系统低档时只须用几只国产天花扬声器高档时可用全套自动化同声传译会议系统(十多席投资就上几十万元)。另一方面增减信号处理设备也是升、降档常用的方法如高档系统可配齐所有的均衡器(可用多台)、效果器、啸叫抑制器、压限器、激励器、电子分频器等降档时可依次省去啸叫抑制器、激励器、压限器、效果器(通常影碟机、卡拉OK机、调音台已内设延时混响器因此可省去效果器)。分频器、均衡器也可只用一台。信号处理设备的节约对整个音响系统的基本功能不会有太大的影响但会影响现场效果以及操作控制的灵活性和可能性。.改变功能的升、降档在市场、投资等因素的影响下原先对音响系统应有功能的设想是有可能改变的。设计者可以实事求是地向客户提出改变功能的建议。对于可改变功能的升降问题可按如下原则考虑:降档时只保留最基本的功能并采用ldquo低rdquo档次设备。当前音像产品市场上档次的高低与性能品质的高低并不一定成比例这为我们选择ldquo低rdquo档而并非劣质的设备提供了空间升档时加功能、加设备并多采用名牌、进口、高新科技产品如全数字化产品、全自动化产品等。四、设计程序要设计一个公共广播系统一般应按下列步骤进行一是音响场所的分析二是确定所需的扬声器类型和数量三是选择相应的放大设备及驱动扬声器所需的功率四是选择合适的传声器类型和数量最后根据需要选择改善音质的其他音响设备的类型和数量。(一)厅堂(场馆)的结构分析()设计前首先要搞清厅堂、场馆的尺寸、面积、规模、装修状况以及舞台、舞池、听(观)众席位的设置根据这些数据来确定音响系统的规模以及具体的配置。()测定或分析、估算厅堂(场馆)的混响时间供下面的设计参考。如果混响时间太短则需要较大的电声功率、需要补偿早期反射声的不足、或需要配置适当的电子混响设备(这种情况是最好设计的)如果混响时间过长则除须要求客户设法改善(增加吸声材料的装修)之外必要时须从音箱布局、系统结构等方面寻找对策。当暂时无法获得实测混响时间的数据时可以进行计算。混响时间的计算一般有以下两种方法。比较简单的是赛宾(Sabin)公式即:式中Tmdashmdash混响时间(s)Vmdashmdash房间容积(m)Amdashmdash房间等效吸声系数Smdashmdash房间的总表面积(㎡)mdashmdash房间内平均吸声系数mdashmdash各种不同材料的表面积(㎡)mdashmdash各种不同材料表面的吸声系数参见表mdash。各种场所的音响系统对混响时间的要求参见表mdash。赛宾公式计算方便但误差较大比较接近实际的是艾润(Eyring)公式即:式中m为空气的吸声系数它与空气湿度有关在室温为℃时的m值见表mdash所示该表只给出频率在Hz以上的值Hz以下可以忽略不计。有经验的工程技术人员通常不必进行上述计算而是到现场实地估算在现场的适当位置单击掌用心倾听余音的延续时间或者说判断一下声音的干湿程度就可大致估计出混响时间是长还是短应该采取怎样的措施。混响时间的选择可参见表mdash及图mdash、图mdash。图mdash混响时间与房间容积的关系图mdash混响时间与房间容积另一推荐曲线(二)确定音箱的布局和选配音箱.确定音箱的布局音箱是音响系统的重要部分整个系统的具体结构依赖于音箱的布局。音响电声信号的电能通过音箱转换成声能。声音最终是由音箱发出来的因此音箱的品牌、规格、数量及排布直接决定了整个音响工程的效果因而是电声系统中最重要的环节。遗憾的是从技术指标来说音箱也是整个电声系统中最不成熟的环节。无论是频率响应、失真、动态范围以及效率音箱所能达到的水平都比系统中的其他环节低得多而且价格却相对昂贵。所以系统的具体结构和其他设备的选配都应在选定音箱的基础上然后按照同音箱档次相搭配的要求并参照系统应有的功能来考虑。为了选配音箱首先须确定音箱在场馆或房间中的排布方案然后根据场馆或房间的用途、风格、档次、投资额度及客户的要求来确定音箱的品牌和类型。再根据音箱所覆盖的听音区及其声压级要求来估算音箱的功率最后确定音箱的具体型号。音箱是音响系统中最有个性的单元不同结构的音响有着自己不同的风格、不同的特性我们称之为音响的表情。一个音响系统可能需要许多音箱就其在系统中的作用来分有主音箱(在立体声系统中、主音箱又分为左声道音箱和右声道音箱环绕声音箱)、中置音箱、环境音箱、超低音箱、反送音箱、监听音箱等。有的系统还需配置背景音乐天花音箱、草地音箱等等。其中主音箱是系统的主干原则上应是全频域音箱至于其频响宽度在很大程度上取决于投资的大小。由于决定声音清晰度的高音分量在厅堂中很容易衰减在要求高的系统中主音箱须辅以高音号角。而人对低音的响度感觉比较迟钝所以在音响工程中常常要提供超量的低音因此超低音箱也就成为主声道中几乎不可缺少的设备。其他音箱则可视系统的要求和投资额度来取舍。音箱的排布可结合厅堂(场馆)的结构按下列原则进行。()迪斯科以及其他舞池的主音箱通常悬挂于舞池四角。()电影院的主音箱可置于舞台口两侧最好适当高架。电影院的中置音箱和超低音箱应置于银幕后面。()以语言扩声为主的大会堂、剧院主音箱可置于主席台(舞台)口正中上方。()投影厅、KTV包房的主音箱按惯例一般置于前方左右两侧。()理论上超重低音箱的位置可以随意放置但为了显示排场、档次和刺激听众心理等实际目的则宜放在显眼的地方。()反送音箱置于舞台口两侧指向舞台以便演员能实时地获得反馈信息调节自己的表演在卡拉OK自娱节目中适量的歌声反送也是必要的。()从清晰度出发最好是用一只音箱(或一对音箱)放声。这是因为多只音箱在不同位置上一齐放声时它们的声场会互相交错对于窄带信号会产生干涉现象。如果一个音箱的功率不够可用多只音箱组成单一群组进行放声即把多只音箱集中在一点向重放声场投射声束。远场则可在中途顺着主音箱声场的方向增设远场音箱但远场音箱的激励信号应适当延时延迟时间可按下式计算式中taumdashmdash延迟时间(s)Smdashmdash后场音箱到主音箱之间的距离(m)。()从声场的均匀性出发音箱宜高架。我们知道在音箱的直达声场中距离每增大一倍声压级减小约dB当音箱放置于地面时近处和远处的声级显然有很大的差别设想把音箱吊得很高则厅堂处处到音箱的距离差便会变小从而声级也会接近。当然过分高架会使声像变得太高也不适宜。()当厅堂比较矮或音箱无法高架时或者厅堂十分狭长时为了保证声场声级均匀音箱也可以分散配置但远场辅助音箱应进行延时处理。()对于混响时间过短的厅堂可在适当的墙壁上设置辅助音箱补充早期反射声的不足还可增加混响器。()对于混响时间过长(例如在数秒以上)的厅堂分散配置音箱有可取之处。目的是把听音区分割成若干小块使它们在强直达声覆盖之下以掩蔽其他延时反射声。另外把音箱指向吸声区(如听众的座席)也能抑制混响。()为避免声反馈啸叫音箱应尽可能背离话筒必要时可使用近讲式话筒或增加声反馈抑制设备。()重现立体声场时主音箱至少需分成左右两路如果是杜比环绕声系统则还需要中置音箱和环绕音箱必要时加超重低音箱。而本书第一章第六节中讲到的AC系统则应有五路全音域音箱并外加一路超重低音箱。()公共广播、背景音乐、紧急广播系统的音箱应均匀分散配置于服务区内。其中天花喇叭是吸顶安装的大约每~m距离安装一只(视环境噪声而定)室外草地扬声器应采用专用型(既有美观的外形又有防水性能)。广播音柱一般采用吊挂形式通常有较好的指向性每一只单独覆盖一个范围。()音响控制室内应设监听音箱或监听器。.选配音箱总体说来音箱的选配取决于音响系统工程的功能指标、风格、档次、投资方的要求和投资额的大小。就功能指标而言主要是根据声场所期望的最大声压级、声场的声压均匀度、传输频率特性以及厅堂空间的大小、混响时间等来决定音箱的总功率、音箱的数量、每只音箱的额定功率、频率响应特性及其应能提供的最大声压级。()确定音箱的额定功率一个音响工程中可能使用若干音箱其中最重要的是主音箱。而主音箱也往往有若干只或由若干只音箱组成若干个群组每只音箱(或每个音箱群组)应有的额定功率可按下式估算:lgPe=SPLlgr-SPLs式中Pemdashmdash音箱的额定功率(W)SPLmdashmdash听音区期望的声压级值(dB)rmdashmdash音箱与听音区的距离(m)SPLsmdashmdash音箱灵敏度声压级值(dB/Wmiddotm)音箱的额定功率一般应大于由上式计算出来的值。上式中未考虑混响效应混响将会增加重放声场的响度如果混响时间在~s左右则从精打细算的角度出发音箱的额定功率也可取(~)倍Pe不过妥当的办法还是应该留有余量。关于音箱的额定功率除了上述计算法外还有容积查表法、结算法等(有关手册可查到)有经验的工程师大都采用估算法即凭经验看看现场的大小和结构就能估算出所需功率这种方法更为实用。经验表明如果厅堂没有特殊的结构、厅堂高度在~m左右混响时间在~s之间则为使最高声压级达到dB(一级歌舞厅标准)主音箱的总功率可按每平方米场地约~W来估算。所要求的声压级每增加dB音箱功率就须加倍(翻一番)。例如㎡的厅堂根据每平方米W的经验值初步决定主音箱的总功率为W现在希望声压级由dB增大到dB则主音箱的总功率应由W增至W。另一方面如果厅堂的高度增大尽管音箱的高度不变所需要的总功率也要相应加大经验是:大约高度加倍功率加四分之一(在室外高度无限增大时则不能这样算)。另外混响时间过短时音箱的总功率也要酌情增加。需要说明的是由于各种音箱的换能效率差别很大不同的厅堂建筑声学特性也极不相同所以估算数据会有很大的出入。虽然如此但由于功率以几何级数增减才会引起声级的显著变化而在大功率的水平上声级的相对变化量随功率的变化更小所以估算的功率数据尽管出入很大而听觉效果则不会有那么大的出入这种方法还是很实用的也是比较科学的。其次是超重低音箱。超低音箱的总功率一般可取主音箱总功率的mdash倍。多功能会堂可取下限仅限于语言的系统不必配置超低音箱而迪斯科舞池应取上限一般舞池可取中间值。其他如环绕音箱、后场音箱、反送音箱若系统配置需要则其功率可取主音箱的/~/对于AC-系统则要求环绕声音箱的功率与主音箱相同或稍小(每只音箱的功率可比上面估算值适当小一些)。()频率响应特性与声压级的考虑音箱功率确定后还须考虑主音箱的频率响应特性、最大声压级等项指标。频响是根据所追求的传输频率特性来决定的。原则上主音箱应是全频域的(实际上很难达到)其频响范围最好不要窄于Hz~kHz。如果上限频率达不到要求应追加高音号角来进行补偿。至于下限原则上由超低音箱来支持。当所期望的最大声压级在dB以上时还应注意到所选音箱是否能够给出相应的声压级(有的音箱额定功率虽然很大但其最大声压级并不同其功率水平相当)。如果音箱没有给出最大声压级指标可取其灵敏度指标作为参考(音箱的灵敏度定义为W的输出功率在音箱主轴线上lm处的声压级值)。由音箱灵敏度声压级值出发根据功率每提升一倍声压级增加dB距离每增加一倍声压级衰减dB的规律不难推算出音箱满功率时在声音射线直击点上的声压级。例如W的音箱在大约m的距离处最大声压级比灵敏度声压级值大dB左右推算过程如下该音箱满功率运行时的输出功率(W)约相当于灵敏度测试功率(W)倍升次:W********=W功率每倍升一次声压级会提升dB因此满功率时灵敏度测试点上的声压级应比其灵敏度值大dB*=dB而m处相当于灵敏度测试距离(m)倍增次的距离m***=m因为距离每倍增一次声压级会衰减dB因此该处的声压级应比灵敏度测试点低dB*=dB由功率增加所引起的声压级增益与由距离增加所引起的声压级衰减互相抵扣净增益为dB-dB=dB也就是说该音箱在m距离处最大声压级值比灵敏度声压级值大dB左右。例如:查手册得JBLmdashMR型音响的输出功率为W灵敏度为dBWm。那么在m处主轴线上最大声压级应该为dBdB=dB。以上数据是我们选择音箱的物理根据可据此查找合适的音箱型号。我们必须注意这样一个问题工程设计是为用户服务的而在大多数用户心目中音箱的品质往往不是由技术指标界定的而是由品牌决定的因而总是投资成为选配音箱的决定因素。另外音箱还有许多难以用已知技术指标来说明的风格、特点如硬朗、抒情、通透、深厚、宜于语言、宜于古典音乐、宜于迪斯科等等高档音箱这些效果当然要好得多在选择时只能靠约定俗成或者参考市场的评价。()公共广播系统音箱的选配对于公共广播在有天花吊顶的室内通常选用天花喇叭(吸顶音箱)在没有天花板或天花板很高的场所宜选用壁挂音柱(或音箱)在室外应选用防水的草地扬声器或防水音柱(或音箱)喇叭、音箱、音柱的功率计算方法与上述相同。另外公共广播用的喇叭、音箱、音柱原则上应是高阻抗(即带有线间变压器)的品种功放一般采用定电压式输出。(三)选配功率放大器在音响系统中音箱的效能是否能充分发挥主要取决于其驱动它的放大器mdashmdash功率放大器。原则上每一类音箱以及需要单独切换的音箱都应具有各自的独立功率放大器。功率放大器的技术指标我们已经学过主要有输出功率、非线性失真、频率响应等。由于技术上的进步现代功率放大器的失真、频率响应等指标都已达到相当好的水平只要不是伪劣产品除特殊要求外配备功放时实际上只需考虑一个指标即输出功率。功放的不失真输出功率应不小于音箱的额定功率通常前者为后者的~倍(美国音箱宜大一点。国产音箱可小一点)。功放的输出功率过小系统很容易进入饱和状态从而导致严重失真尤其值得注意的是一旦功放产生削波失真除危及功放本身外还会衍生出大量的高频分量极易烧毁音箱中的高音单元功放输出功率过大时不仅容易损坏音箱且增大投资造成浪费。所选功放的档次应与音箱匹配。同音箱一样功放也有许多难以用技术指标说明的风格、特色。用户最关心的还是品牌结果投资仍然是最重要的因素。公共广播用的功率放大器应有线路输出口(线路电压一般为~OOV等)实际上这种功放有内置的输出变压器。(四)系统结构图以音箱的配置、布局、功放的选配为纲来确定声道的数目结合用户所要求的功能就可落实系统结构的主思路在这个过程中注意各个环节之间的接口(有时需要增加适当的接口设备最常见的接口设备是分配器和切换器等)再考虑所需的其他设备便可画出系统的结构图。(五)其他音响设备的选配设计时可根据系统结构图的要求来选配其他设备通常有调音台、话筒、均衡器、效果器、电子分频器、压限器、啸声抑制器等。.调音台调音台是系统的控制中心选配时首先要考虑其档次。调音台的档次应同音箱、功放的档次以及场馆、厅堂的规模相适应。调音台的输入、输出通道数、切换、组合的功能等必须要满足系统的要求。一般歌舞厅用~路(~个输入通道)的调音台有较大型乐队或其他舞台表演的则须有更多一些的通道如路、路等。调音台的品质非常重要就品质而言其信噪比是最重要的指标操控的灵活性、手感、扩充的裕量等也须考虑有的调音台带有功放、均衡、混响(效果)等环节选用这类调音台相对可以节省投资但档次会显得低一些。所选的品牌原则上决定于投资。在公共广播系统中一般都不需要配置调音台而是用广播前置放大器这种前置放大器具有多个输入口其中有些输入口具有优先功能以便在必要时能方便地插入寻呼或紧急广播简单的公共广播系统也有使用带前置放大器的功率放大器(扩音机)直接驱动扬声器的但也应有优先功能的输入接口.话筒(传声器)从贝尔发明电话机算起话筒是年诞生的到现在话筒已是音响系统中种类最多的一个单元这是因为世界上的音源种类非常繁多各种音源都有自己不同的音色结构和特点如果只采用一种话筒要想把世界上所有声音完美的、最佳的音色结构和特性都拾取进来是不可能的。选配话筒的因素比较多除了价格因素外还应考虑应用的场合及主要的用途用于迪斯科舞厅和卡拉OK厅的应以近讲式话筒为宜用于开会做报告以及演讲的应以强指向性话筒为宜用于演出的应以无指向性或宽指向性话筒为宜用于游动使用的应以无线话筒为宜用于语言的话筒频率响特性可以窄一些用于音乐(如乐队)的话筒频响则应宽一些用于现场转播或现场录音的话筒则多采用各种性能指标都优越的高档电容式话筒或立体声话筒。同样话筒也有风格、特色问题、档次问题、品牌问题这些原则上还是由投资来决定取舍。一般地说一个比较完善的系统最好应配备多种类型的话筒以便根据不同的需要临场选用。.其他周边设备()均衡器大多数音响系统工程都是在建筑声学条件已经定型的场所(厅堂、场馆)中实施因此建筑声学的缺陷原则上只能通过电声手段来补偿。而建筑声学缺陷所造成的问题主要是混响时间过长和传输频率特性不平直等使听觉效果表现为音质恶化、清晰度下降声场中出现间置的死区以及容易发生声反馈啸叫等。为此我们可以在系统中配置均衡器、啸声抑制器等来进行改善补偿。在这样的场所配置均衡器几乎是不可缺少的。均衡器可以用来改善建筑声学特性中的频率响应缺陷和适当地抑制啸叫还可调节音调、美化音色。选配均衡器时首先要考虑的是均衡频段的数目最常用的是段均衡器(/倍频程一段)还要考虑其本底噪声特别是增益开大时的本底噪声。()效果器效果器有模拟式和数字式两大类前者质量较差目前已很少使用。多功能数字化效果器可以储存大量的声音处理程序(有的多达数百种)能分别对信号进行延时、混响、回声、合唱、重唱等综合处理。可以方便地调节系统的ldquo干湿rdquo程度和营造多种演唱效果而且信噪比很高。但一般的卡拉OK演唱只须简单的延时、混响功能就够了而卡拉OK放大器或影碟机内置就有混响功能故很多这样的设计可不用效果器。()电子分频器按现在的技术水平任何一只扬声器要完美地重放全声频信号(Hz~kHz)是几乎不可能的这就需要将全声频分成若干频段分别用不同频响的扬声器来重放。另一方面在不同的听音环境中要求对某些频段的输出作额外的提升或衰减以形成不同的风格(如迪斯科通常需要常超量地提升低频段的音量营造一种刚劲有力震憾人心的效果)也需要电子分频器。电子分频器通常有一个或两个或三个分频点分频点可以固定也可以调节应紧密结合所选定的音箱并视现场的要求进行选配一般的音响系统由于音箱内本身就配置有功率分频网络也可以不用配置电子分频器。()控制器控制器是同音箱固定搭配的设备兼有分频和均衡作用(针对所搭配的音箱的特性)。有控制器时原则上就不需要分频器。()压限器压限器对于大功率重放系统(如迪斯科)是不可少的。但对于动态范围不大的系统也可不用。由于压限器肯定要约束系统的动态范围从而损害音质所以在特别讲究音质的场合是不宜选用的。()啸声抑制器啸声抑制器一般用于以语言扩声为主的系统如会议厅等。从品质方面来说主要是考虑其自动化的程度、自动抑制点的数目、陷波特性(窄而陡为好)等好的啸声抑制器价格相当昂贵选配时受投资的约束较大当厅堂须使用大量话筒而且话筒的位置会经常变动时最好是每一路话筒都配置一台啸声抑制器。如果各种话筒共用一台应由调音台通过编组通道进行协调。啸叫抑制器的工作原理是其内部具有先进的数字逻辑电路和程序软件当音响系统出现声反馈时电路会立刻计算出反馈频率和需要的衰减量发出抑制声反馈的指令、存储发现的声反馈频率只衰减或滤除声反馈频率信号对音乐的整体影响不太大。目前专业音响系统中常用的啸叫抑制器有美国赛宾公司的型、德国百灵达公司的DSP型等。()激励器和降噪器激励器属于锦上添花类设备降噪器用于降低由磁带放音机带来的本底噪声它们不属于必要的设备可视系统档次和要求选配。()其他声源设备这些设备是否需要以及需要多少要看厅堂、场馆的功能要求而定。卡座与CD机相比虽然指标不高但由于它能录能放在可能需要自制节目或交换自制节目的场合仍是必要的。尤其是单位的多功能厅常需对演说进行录音很有必要配置卡座挡次高的场合可选配数字化的卡座当然也可以选配MD来代替。()视频设备视频设备本不属于电声设备但在很多工程中它们是分不开的如歌舞厅、卡拉OK厅等电声娱乐场所是绝对不可缺少的这些设备根据实际要求和投资情况进行选配。()点歌器点歌器在卡拉OK厅中是不可少的点歌器的档次应同音响设备的档次相当。最简单的点歌器仅能显示几串数字代码通知DJ室播放点歌者所需要的MTV节目。高档一点的点歌器能和电视屏幕相联可在电视屏幕上显示相关的信息。高档的点歌器是由一台专用电脑管理的一个网络有许多点歌终端每个终端有专用的彩色监视器。点歌者可以要求网络中心提供与节目有关的各种信息(如歌名原唱歌星词曲作者等)显示在包房中的彩色监视器上还可以要求显示图片、照片以及欢迎辞、祝福辞等等。配置要根据实际需要和投资情况来进行考虑。五、音响设备安装注意事项()音响控制室设备的位置是根据施工图来确定的也可根据实际情况的需要和客户协商确定。()音响控制室设备安装之前应将吊顶、墙壁粉刷、地板和隔音层等装修工作做完有关机柜设备的基础做好天线、地线应安装完毕并引入用户室内接线端子上进出线管、线槽预留位置正确方可进行设备安装就位。()设备开箱后要认真按设备清单检查设备外表及其附件收集保存好设备操作使用说明书合格证等(最后要移交给)。()控制室设备的布置应让操作人员在操作座位上能看清绝大部分设备的正面能方便迅速地对各设备进行操作、控制和调节监视各设备的运行显示信号。()控制室的各设备安装应考虑到维修方便设备间不应过分密挤控制台与机架间应有较宽的通道与落地式广播设备的净距离一般不宜小于m设备与设备并列布置时应保证间隔能便于通行。()设备的安装应该平稳端正需要用地脚螺栓的一定要加以地脚固定或用角钢加固在后面墙上。()各设备的安装应注意通风、散热特别是功放设备要充分考虑散热问题。()很多设备可装置于标准的广播机柜内广播机柜参见图mdash。图mdash广播机柜()设备安装完毕应对其垂直度进行调整调整时可采用吊线锤和钢板尺等进行。第二节广播音响系统的类型与组成一、广播音响系统的类型广播音响系统一般可分为三大类:厅堂扩声系统、公共广播系统、音频会议系统。其特点参见表-。表mdash广播音响系统的类型与特点广播音响系统的组成方式基本上可分为两类。图mdash以前置放大器为中心的广播音响系统图mdash以AV放大器为中心的广播音响系统图mdash以调音台为中心的广播音响系统()以前置放大器(或AV放大器)为中心的音响系统参见图mdash和图mdash此种系统适用于公共广播系统、卡拉OK系统、家用音响系统和小型厅堂音响系统等。()以调音台为中心的专业音响系统参见图mdash适用于剧场、会堂、歌舞厅等各种厅堂扩声等专业音响系统。二、厅堂扩声系统的分类.厅堂的分类厅堂一般包括音乐厅、影剧院、会场、礼堂、体育馆、多功能厅等。依其使用目的和对象的不同大体可将厅堂分为:()语言厅堂。主要用于演讲、会议等。()音乐厅堂。主要用于音乐演奏、音乐欣赏等。()多功能厅堂。供歌舞、戏曲、音乐演出并兼做会议和放映电影等使用。.扩声系统的分类()按工作环境分类可分为室外扩声系统和室内扩声系统两大类。室外扩声系统的特点是反射声少没有回声干扰、扩声区域大、条件复杂、干扰声强、音质受气候条件影响比较严重等。室内扩声系统的特点是对音质要求高有混响干扰质量受房间的建筑声学条件影响较大。()按工作原理分类可分为单声道系统、双声道立体声系统、多声道系统等。()按声源性质和使用要求分类可分为语言扩声系统、音乐扩声系统、语言和音乐兼用的扩声系统等系统。三、扬声器的布置方式.扬声器布置的基本要求()使全部观众席上的声压分布基本均匀。()多数观众席上的声源方向感良好即观众听到的扬声器发出的声音与看到的讲演者、演唱者在方向上一致。()控制声反馈和避免产生回声干扰及声音干涉。.扬声器(音箱)的布置方式表mdash扬声器各种布置方式的特点及设计考虑扬声器(音箱)可集中置于舞台前上方左右两侧靠中间部位的上方也可分散置于听音场的几个部位(对较大的场所)还可采用集中式与分散式相结合各种形式的特点和设计考虑可参见表mdash。一般采用集中与分散混合并用方式有以下几种情况。()集中式布置时扬声器(音箱)在台口上部由于台口较高靠近舞台的观众感到声音是来自头顶上方方向感不佳。在这种情况下常在舞台两侧低处或舞台的前缘布置扬声器叫做ldquo拉声像扬声器rdquo。然后再在听音场的中部设置辅助扬声器但要注意加延时。()厅的规模较大前面的扬声器不能使厅的后部都有足够的音量。特别是由于有较深的眺台遮挡下部得不到台口上部扬声器的直达声。在这类情况下常需分散布置辅助扬声器并加延时器。()在集中式布置之外在观众厅顶栅、侧墙以至地面上分散布置扬声器这些扬声器用于提供电影、戏剧演出的效果声或接混响器以增加厅内的各种效果。.几种类型厅堂的扬声器布置考虑()体育场类型的扬声器布置)当周围环境对体育场的噪声限制指标要求较高而难以达到时观众席的扬声器宜分散布置对运动场地的扬声器宜集中布置。)周围环境对体育场的噪声限制要求不高时扬声器组合最好集中设置。集中布置时应合理控制声音射线投射范围并尽量减少声外溢降低对周围环境的噪声干扰。()厅、堂类建筑物扬声器的集中布置)扬声器(或扬声器系统)至最远听众的距离不应大于临界距离Yc的倍应保证最远听众处有足够的声压级。注:Yc=。式中:Qmdashmdash扬声器的指向因数(参见表mdash)Rmdashmdash房间常数(㎡)。)扬声器(或扬声器系统)至任一只传声器应尽量远(宜大于监界离)避免声反馈啸叫。)扬声器的轴线不应对准主席台、舞台和其他设有传声器之处对主席台上方附近的扬声器应单独控制以减少声反馈。)扬声器(或扬声器系统)布置的位置应和声源的视觉位置尽量一致提高声音的方向感。)㎡以下的厅堂应采用集中式布置扬声器系统㎡以下的厅堂最好采用集中式布置扬声器系统㎡以上的厅堂最好采用分散式布置扬声器系统(注意延时)。()广场类室外扩声扬声器(或扬声器系统)的设置)尽量满足供声范围内的声压级及声场均匀度的要求。)扬声器(或扬声器系统)的声辐射范围应尽量避开障碍物。)注意控制反射声或因不同位置扬声器的声程差引起的双重声问题。)注意防水、防潮问题(采用室外型扬声器)。第三节公共广播系统公共广播也称有线广播即PA(PublicAddress)广播。是设于公共场所的音响系统这种系统一般平时播放背景音乐且能自动回带循环播放发生火灾等紧急情况时则兼作紧急广播用可指挥疏散等。一、公共广播系统的分类按照使用性质和功能可分为:业务性广播系统这是以业务及行政管理为主的语言广播用于办公楼、商业楼、机关、院校、车站、码头、机场等场所业务性广播通常都由主管部门管理。服务性广播系统这是以欣赏音乐或背景音乐为主的并带有服务性质的广播系统常用于宾馆、酒店、银行、证券、公园、广场及大型公共活动等场所。紧急广播系统这是用来满足在火灾等紧急事件时引导人员疏散的要求等目的而设计的广播系统通常这种广播系统都与上两种系统合并使用当合并设计时首先应按紧急广播系统的要求来确定系统。公共广播系统的设计在很多场合(如宾馆、饭店等)因其兼有紧急事件广播功能故应与消防报警系统的设计相配合一般公共广播实行分区控制分区的划分应与消防分区相一致根据消防事故报警的要求某区某层发生火灾时则该层及上下或相邻层均应强切报警。公共广播也必须与此相应进行分组。这样每一消防分区内根据楼层的不同组合可分成许多消防报警及事故广播动作区。事故广播一般是用预先录制好的录音带播放的播放语言种类的多少可以设定。公共广播的每一分区均应设有调音控制器可根据需要调节音量或切除并且具有紧急广播的强切功能。另一方面公共广播系统按传输方式又可分为音频传输方式和载波传输方式两类常用的是音频传输方式。音频传输方式又分为定压式和有源终端式两种下面分别介绍。()定压式参见图mdash其原理是功率放大器用定电压(升压)小电流输出方式进行传输每个终端由线间变压器降压并与扬声器匹配后进行播音。其特点是技术成熟、布线简单、传输损耗小、音质较好设备器材配套容易、造价较低因此得到非常广泛的应用。()有源终端式参见图mdash其原理是将控制中心的功率放大器分解成多个小功放分散到各个终端去(即每个终端都带有功放)以低阻小电流传输音频信号。其特点是控制中心功耗小传输电流也较小布线简单、音质好终端放大器的功率不受限制可根据不同要求进行设置终端较复杂造价较高使用不多。()载波传输方式参见图mdash其原理是音频信号经调制器变换成被调制的高频载波信号可通过CATV(有线电视系统)的同轴电缆传送至用户终端然后解调器调解成声音信号进行放音。其特点是可与CATV系统共用(或多套节目同时传播时可用单电缆)终端需要有解调器(一般为调频接收设备)最初工程造价较高维修要求高使用也不多。图mdash定压式音频传输广播音响系统图mdash终端带功放音频传输广播音响系统图mdash载波传输广播系统框图二、公共广播的其他基本要求()在餐厅、宴会厅等处的公共广播应在集控板上设置自动转接装置需要时可进行节目的自播及演讲。()现代化的宾馆、酒店、甚至招待所等都应设置客房广播系统客房广播设置的目的是为客人提供高质的音乐享受建立优美的休息环境必要时还可强切进行紧急广播。为了适应人们的不同爱好客房广播应有多套不同种类的节目供客人自行选择。节目设置的套数可根据宾馆标准等级而定一般都在三套以上三星级宾馆一般有六套节目豪华级宾馆常设十余套节目。客房广播节目选择、音量控制开关及扬声器通常都安装于床头柜上一般选用~英寸的高质量扬声器。客房广播系统由宾馆音响中心控制室控制并与中央紧急广播系统联控在每套客房床头柜的集中控制板上设有紧急广播自动转接装置。当有紧急广播时客房广播无论在开或关状态也无论在听哪一套节目都能自动强行接通事故广播向客人报警并广播注意事项及疏散路线紧急广播可设置多种语言播出。三、公共广播系统的结构联网现代公共广播系统应与消防系统联网可以用电话线路接驳。系统核心一般以广播前置放大器为中心少用调音台。节目定时器系统应可无人值守用节目定时器为系统提供可编程的定时功能自动控制系统的启动和关闭(启闭时发出钟声提示信号)。在程序定时之外如有消防报警信号输入时节目定时器也会被强行启动。分区选择器广播前置放大器汇集了各种信号源平时由CD、卡座或调谐器等提供信号放大后作为背景音乐经分区选择器送入被选通的广播区域播放。优先权广播前置放大器应有几个信号源输入接口且具有不同的优先级别:报警信号发生器为第一级优先口电话接口为第二级优先口麦克风为第三级优先口。这样可以做到当办公室通过电话向系统广播时或使用话筒寻呼时由CD、卡座或调谐器等提供的背景音乐都会自动静默让电话或寻呼信号按其级别顺序优先通过而有报警信号输入时无论系统处于什么状态都会立刻进入紧急广播状态。报警结束或电话、寻呼结束系统回自动转入原状态。第四节公共广播系统的工程设计公共广播系统的使用范围很广我们以比较复杂的宾馆公共广播系统来加以说明掌握了这类公共广播系统的工程设计其他公共广播系统的工程设计就方便得多问题也就不大了。一、设计步骤.明确系统要求根据用户对宾馆广播音响系统基本功能、规模布局的要求和有关标准、规范的规定以及用户初步预算等方面的考虑明确下列要求。()广播服务区哪些场所需要广播()广播节目源的种类需要哪些信号()宾馆客房广播的节目安排客房中需要多少路广播信号()紧急广播的要求及应急电源的考虑即需要紧急广播功能吗需要在交流电源停电时保证紧急广播的供电设备吗()广播机房(控制中心)的位置和布局.现场了解与测量()对所要设计的广播音响系统、宾馆建筑物等进行现场了解和测量是工程非常必要的并对有关建筑物的建筑声学参数提出设计要求最基本的是房间容积、混响时间、噪声声压级等。对宾馆来说这些指标一般在建筑设计和装修设计时都应考虑到都应达到广播音响系统的要求。()要求用户(建设方)提供广播音响系统范围内的建筑平面图、立面图(注明层数、层高)等了解建筑物的特点便于设计系统的布局图及布线图通常都在对方提供的平面图上添加。进行系统设计()根据系统要求的广播区域进行分区确定扬声器的数量、型号、所需电功率进而确定功率放大器的型号和数量。()根据系统功能的要求选定节目源设备及相关的前级放大器或信号切换放大装置。()画出系统方框图要考虑信号流程的安排作好信号流的切换、优先权安排、客房等信号切换等并配齐有关设备如监听器、风扇单元、电源配电箱、接线箱、直流电源等。()根据设备的组成情况选择安装各种设备的机架及控制台(也可根据实际情况自行设计定做)设计或选择有关的安装附件。()确定控制中心室(广播音响机房)的位置估算各种设备所需电源的容量对机房的电源容量要求、设备的位置、信号接地和安全接地等作出设计建议经用户同意后作出控制室的各种设备、机架、控制台的位置布局平面图。()根据各个分区的实际情况确定管线的走向、型号以及

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