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音响师设计教程使用建筑弱电工程设计昆光学校专业音响师、录音师、灯光师培训www.chinaproav.com一、广播音响系统的类型与组成•建筑物的广播音响系统可分成三类：厅堂扩声系统、公共广播(PA)系统、音频会议系统广播音响系统的组成方式，基本上可分成两类：•(1)以前置放大器(或AV放大器)为中心的音响系统，见图。适用于公共广播系统(PA)、卡拉OK-KTV包房、家用音响系统和小型厅堂音响系统等。(2)以调音台为中心的专业音响系统。见图。适用于剧场、会堂、歌舞厅等各种厅堂扩声系统。(二)厅堂扩声系统的分类•厅堂亦称大厅，包括音乐厅、影剧院、会场、礼堂、体育馆、多功能厅等。依使用对象的不同大体可将厅堂分为：(1)语言厅堂——主要供演讲、会议使用；(2)音乐厅堂——主要供演奏交响乐、轻音乐等使用；•(3)多功能厅堂——供歌舞、戏曲、音乐演出，并兼作会议和放映电影等使用。扩声系统的分类•1．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，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，扩声质量受房间的建筑声学条件影响较大。扩声系统的分类•2．按工作原理分类可分为单通道系统、双通道立体声系统、多通道扩声系统等。•3．按声源性质和使用要求分类可将扩声系统分为：(1)语言扩声系统；(2)音乐扩声系统；(3)语言和音乐兼用的扩声系统。(三)扬声器的布置方式•1．扬声器布置的要求(1)使全部观众席上的声压分布均匀。(2)多数观众席上的声源方向感良好，即观众听到的扬声器的声音与看到的讲演者、演员在方向上一致。(3)控制声反馈和避免产生回声干扰。(三)扬声器的布置方式•2．扬声器的布置方式可分集中式与分散式以及将这两个方式混合并用的三种方式，见图表。在观众厅中，采用集中与分散混合并用方式有以下几种情况：•在观众厅中，采用集中与分散混合并用方式有以下几种情况：(1)集中式布置时，扬声器在台口上部，由于台口较高，靠近舞台的观众感到声音是来自头顶，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“拉声像扬声器”。(2)厅的规模较大，前面的扬声器不能使厅的后部有足够的音量。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。在这种情况下，常在眺台下顶棚上分散布置辅助扬声器，为了维持正常的方向感，辅助扬声器前加延时器(图1-23)。(3)在集中式布置之外，在观众厅顶棚、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、戏剧演出时的效果声或接混响器，增加厅内的混响感。3．若干类型厅堂的扬声器布置考虑•对于体育场的扬声器布置应考虑以下二点：(1)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，对运动场地的插声器宜集中布置。(2)周围环境对体育场的噪声限制要求不高时，扬声器组合宜集中设置。集中布置时，应合理控制声线投射范围，并尽量减少声外溢，降低对周围环境的噪声干扰。在厅、堂类建筑物集中布置扬声器时，宜符合下列规定：•(1)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的3倍。(2)扬声器(或扬声器系统)至任一只传声器之间的距离宜尽量大于临界距离。(3)扬声器的轴线不应对准主席台(或其他设有传声器之处)；对主席台上空附近的扬声器(或扬声器系统)应单独控制，以减少声反馈。(4)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。对广场类室外扩声，扬声器(或扬声器系统)的设置宜符合下列规定：(1)满足供声范围内的声压级及声场均匀度的要求。(2)扬声器(或扬声器系统)的声辐射范围应避开障碍物。(3)控制反射声或因不同扬声器(或扬声器系统)的声程差引起的双重声，应在直达声后50ms内到达听众区。扩声系统的设计步骤与性能要求•(一)设计步骤流程图(二)厅堂扩声系统的特性要求•对于厅堂扩声系统的技术指标规范，广电部和建设部分别颁布了《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25-86)《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)的技术标准，该标准给出了音乐扩声系统，语言和音乐兼用的扩声系统以及语言扩声系统的声学特性分类等级指标，如图及表所示。厅堂扩声系统技术指标(GYJ25-86)三、厅堂扩声系统的设计要点•(一)厅堂扩声系统的基本要求(1)室内空场稳态最大声压级：对语言扩声系统约在85～95dB；对音乐扩声系统约在93～103dB。(2)信噪比：在室内最小声压级的位置上，信噪比应大于30dB。(3)最大供声距离：一般为临界距离rc的3倍。(4)传声增益：一般要求-8～-12dB。(5)传输频率响应：125～4000Hz，允差为6～10dB；100～8000Hz，允差为10～14dB。(6)声场不均匀度：一般在±4dB范围内。三、厅堂扩声系统的设计要点•厅堂扩声系统的特点是传声器和扬声器处在同一厅内，因此为了保护系统的稳定性，防止产生啸叫或嗡嗡声(声染色)，就必须在保证所需响度的条件下抑制声反馈。抑制声反馈的方法有①建声没有明显的缺陷；②合理布置扬声器和传声器；③使用指向性传声器；④使用频率均衡器和反馈抑制器等。对于以语言扩声为主的小型厅堂，若采用1/3倍频程频率均衡器(或称房间均衡器)在125～8000Hz频率范围内进行均衡，就可以使扩声系统增益大约提高3dB。加强传声器的指向性也可以减少室内混响声的影响，从而提高扩声系统的稳定性。经验表明，使用心形指向性传声器要比无指向性传声器，能使扩声系统的稳定度大约提高4dB。三、厅堂扩声系统的设计要点•(二)扬声器系统的选取厅堂扬声器系统的选择主要从灵敏度、额定功率、频率特性、指向性和重量等方面考虑。灵敏度高，可减少功放输出功率；利用指向性，可控制厅堂声场分布；由扬声器的输入阻抗和输入功率来确定扬声器与功放之间的配接。几种扬声器的技术特性参见表三、厅堂扩声系统的设计要点三、厅堂扩声系统的设计要点三、厅堂扩声系统的设计要点三、厅堂扩声系统的设计要点•(三)扩声设备的选择与配置1.扩声设备的选择要求(1)设备性能应符合设计选定的扩声系统特性指标的要求。(2)扩声系统的设备互联时，阻抗、电平及输出状态(即平衡)等方面应满足表的要求。注：1.所给的值相当于0.2Pa(80dBSPL)声压。2.此值相当于1000Hz时录音带速为5cm/s(有效值)，录制方式45°/45°，拾声器有以下的灵敏度范围：动圈拾声器为0.05～0.2mV·s/cm；电磁拾电器0.24～1.0mV·s/cm。3.所给的值相当于100Pa(134dBSPL)声压。4.此值只适用于便携式录音机。5.600Ω平衡是用于转播和类似用途。注：1.600Ω平衡是考虑在长线传输时增设的。2.额定负载阻抗为600Ω的调音台，允许最多跨接八个输入阻抗为3kΩ的功率放大器。3.监听机的额定信号源电动势值，为监听机在最高增益时达到额定输出功率的输入信号电压。4.此值计算时应包括馈线电阻。三、厅堂扩声系统的设计要点•2.功率放大器的配置要点•(1)功放设备的单元划分应满足负载的分组要求。(2)厅堂扩声系统的功放一般采用低阻直接输出。当传输距离较远时，如体育场、广场类建筑，则采用定压输出。(3)为保证扩声质量，功放应有充分的功率储备。一般要求功放的功率储备量是：对于语言扩声为5倍以上，对于音乐扩声为10倍以上。(4)功放单元应根据需要合理配置，宜符合下列规定：1)对前期分频(电子分频)控制的扩声系统，其分频功率输出馈送线路应分别单独分路配线。2)同一供声范围的不同分路扬声器不应接至同一功率单元，避免功放设备故障时造成大范围失声。三、厅堂扩声系统的设计要点•3.传声器的配置(1)传声器的选择应根据扩声类别的实际情况，满足语言或音乐扩声的要求。并选用有利于抑制声反馈的传声器，如心形、超心形传声器。如下表•(2)当传声器的电缆线超过10m时，应选用平衡式、低阻抗型传声器。(3)传声器的位置与扬声器(或扬声器系统)的间距宜尽量大于临界距离，并且位于扬声器的辐射范围角以外。三、厅堂扩声系统的设计要点三、厅堂扩声系统的设计要点•4.调音台应根据扩声要求和演出规模，确定使用音源的数量和种类，以便选择相应输入、输出路数的调音台。通常，如录音卡座、CD唱机、调谐器、影碟机(声音输出)、录像机(声音输出)等节目源设备的声音都是立体声，故都要占用2路调音台输入，此外话筒输入还要留4～6路(视需要而定)，故一般需选用8～24路调音台。小型的选用8路、12路，中型的选用16路，大型的选用24路或以上的调音台。三、厅堂扩声系统的设计要点•5.馈线扩声系统设备之间(含传声器)的馈线以采用平衡方式电缆连接最为有利，它可以减少外部引入的噪声，提高抗干扰能力。应该注意，扬声器的馈线与通常的配电馈线不同，馈线宜采用聚氯乙烯绝缘双芯绞合的多股铜芯导线穿管敷设。严格说来从功率放大器至扬声器馈线的选取应使这段线上的功率损失控制在0.5dB之间(相当12%)，因而芯线线径的选取与扬声器的阻抗有关。例如，芯线截面积为6mm2(相当于线径Φ2.6mm)，当扬声器负载阻抗为8Ω时，线路上损失为0.5dB的线长为73m。在要求音质较高的场合，可使用专业的扬声器馈线。四、吸声材料与结构五、音质设计与混响时间、声压级的计算•（一）厅堂音质的设计要求（二）混响时间的计算与选择•式中V——房间容积（m3）；S——室内总表面积（m2）；--平均吸声系数。称为室内总吸声量，且有：•式中S1…Sn——室内不同材料的表面积（m2）；α1…αn——不同材料的吸声系数。4m——空气吸声系数（表1-14），在1000Hz以下时可省略。2.混响时间的选择3.混响时间计算示例3.混响时间计算示例（三）声压级计算公式•1.室外点声源的声压级Lp=Lw-20lgr-11（1-1）式中Lp——空间某点的声压级（dB）；Lw——声源的声功率级（dB）；r——被测点与声源的距离（m）。对于有地面反射的情况，上式改为：Lp=Lw-20lgr-8（1-2）（三）声压级计算公式•2.扬声器电功率与声压级的关系式扬声器作为声源，其直达声压级Lp表为：Lp=L0+10lgPL-20lgr（1-3）式中PL——加到扬声器的电功率（W）；r——扬声器到听音点的距离（m）；L0——扬声器特性灵敏度（dB）由上式可见：（1）若扬声器的电功率加倍，则声压级Lp增加3dB；若电功率PL增至10倍，则声压级Lp增加10dB。（2）若听音距离加倍，则声压级Lp减少6dB；若听音距离增至10倍，则声压级Lp减少20dB。当听音点偏离有指向性的扬声器轴线为θ角时，其声压级Lp（θ）为：•式中Lp——（1-3）式值；r——辐射距离（m）；R0——与轴成θ角的听音点辐射距离（m）；D（θ）——扬声器的指向性系数，由厂家提供。（三）声压级计算公式•3.室内声压级Lp的计算式•（1-4）•式中Lw——声源声功率级（dB），，其中P为声源声功率（W）；r——听音点与声源的距离（m）；R——房间常数（m2），，其中S为室内总表面积（m2），为平均吸声系数；Q——指向性因数。（三）声压级计算公式•当声源在房间空中或舞台上时，Q=1；在墙上或地面上时，Q=2；在两墙交界处时，Q=4；在三界面交角处时，Q=8。图1-15表示相对声压级（Lp-Lw）与r的关系曲线。在厅堂扩声中，常用有指向性的号筒组合音箱等，它可被看作指向性声源，此时Q值按下式计算：（三）声压级计算公式•式中α——音箱的水平指向性角度；β——音箱的垂直指向性角度。例如，JBL公司SR4704型音箱的指向性（α×β）为90°×40°，则代入（1-5）式得Q=12.8。4.扬声器最远供声距离rm≤（3～4）rc•式中rc——临界距离，；其中Q——扬声器指向性因数；R——房间常数（m2）。对于清晰度要求较高的场合，则取rm≤3rc。当最大距离超过3rc时，清晰度变差，此时可增加吸声处理，使rc增大。•六、扩声控制室(1)对剧院礼堂类建筑，控制室宜设在观众厅后部