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音响工程技术培训--扩声系统讲师：邓伟东一、扩声系统基本概念二、音响设备的配接三、扩声系统设计工作内容四、设计中应注意的问题内容一、扩声系统概念扩声系统：包括设备和声场主要过程：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输、再转换为声信号还原于所服务的声场环境。主要设备：传声器、音源设备、调音台、信号处理器、功率放大器和扬声器系统。1、扩声系统的作用（1）提高声压（2）音质加工与处理（3）是音乐创作的一个环节2、扩声系统的分类（1）按工作环境分类室外扩声系统：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，需要大功率扩声。室内扩声系统：特点是对音质要求高，存在近次反射声和混响声，要求建筑声学条件较高，扩声功率较小。2、扩声系统的分类（2）按工作原理分类单通道系统：适合体育馆、公共广播、迪斯科、会议双通道立体声系统：适合音乐厅、歌舞厅多通道扩声系统：影剧院2、扩声系统的分类（3）按传输方式分类定阻式：特点是功率损失大，适合短距离传输定压式：特点是音质伤害（高电压、转低电压）适合长距离传输2、扩声系统的分类（4）按使用功能分类专业文艺演出系统：特点是指标要求较高，功能配套较全、主要演出场所有：演唱会、主题剧院娱乐扩声系统：要求设备性能稳定耐用，操作方便。主要场所包括：夜总会、迪斯科、漫摇巴、KTV2、扩声系统的分类（4）按使用功能分类多功能扩声系统：特点是要求设备或者系统的功能尽量多，能满足更多的使用要求。主要场所包括：剧院、礼堂、多功能厅、酒店宴会厅、会展中心、会议中心。2、扩声系统的分类（4）按使用功能分类会议类扩声系统：特点是要求系统强调简洁、方便、智能化控制管理。主要场所包括：指挥中心、会场、培训室、法庭、法院2、扩声系统的分类（4）按使用功能分类公共广播背景音乐系统：特点是要求扩声的播放范围大、工作时间长，设备简单。主要场所包括：酒店、码头、机场、会展中心、主题公园、学校2、扩声系统的分类（4）按使用功能分类体育场馆扩声系统：特点是扩声环境比较复杂、扩声功率大、设备工作环境比较恶劣，听音区域声学环境差民异大，难处理的特点。主要场馆包括：足球场、蓝球场、室内赛车、羽毛球馆等。（1）集中布置扬声器指向：较宽。优缺点：声音清晰度好、声音方向感也好且自然、有引起啸叫的可能性。适宜使用声合：设置舞台并要求视听效果一致者、受建筑体型限制不宜分散布置者。设计注意要点：应使听众区的直达声较均匀，并尽量减少声反馈。3、扬声器的布置方式（2）分散布置扬声器指向：较尖锐。优缺点：易使声压分布均匀、容易防止啸叫、声音清晰度易变坏、声音从旁边或后面传来，有不自然感觉。适宜使用声合：大厅将高较低、纵向距离长或大厅可能被分隔成几部使用。设计注意要点：应控制靠近讲台第一排扬声器的功率、尽量减少声反馈；应防止听众区产生双重声现象，必要时采取延时措施。3、扬声器的布置方式（3）混合布置扬声器指向：主扬声器应较宽；辅助扬声器应较尖锐。优缺点：大部分座位的声音清晰度好、声压分布较均匀且没有低声压级的地方、有的座位会同时听到主、辅扬声器两方向来的声音。适宜使用声合：眺台过深或设楼座的剧院等、对大型或纵向距离较长的大厅堂、各方向均有观众的视听大厅。设计注意要点：应解决控制声程差和限制声级的问题；必要时应加延时措施以避免双重声现象。3、扬声器的布置方式（3）混合布置扬声器指向：主扬声器应较宽；辅助扬声器应较尖锐。优缺点：大部分座位的声音清晰度好、声压分布较均匀且没有低声压级的地方、有的座位会同时听到主、辅扬声器两方向来的声音。适宜使用声合：眺台过深或设楼座的剧院等、对大型或纵向距离较长的大厅堂、各方向均有观众的视听大厅。设计注意要点：应解决控制声程差和限制声级的问题；必要时应加延时措施以避免双重声现象。3、扬声器的布置方式1、调音台与话筒的配接2、前后级设备音的配接3、功放与扬声器的配接4、功放与扬声器音阻尼系数配置5、设备配接线缆与接口6、平衡与非平衡信号传输的特点二、音响设备的配接阻抗匹配：调音台输入阻抗为话筒输出阻抗的5~10倍。电平匹配：前级输出电平与后级输入灵敏度要相当。合理设置插入衰减（PAD）:通常对于MIC输入信号，PAD关闭；对LINE输入信号，PAD打开。1、调音台与话筒的配接阻抗匹配问题：专业音响设备间采用低阻传输，匹配阻阬为600Ω；民用音响设备间采用高阻传输。电平匹配问题：专业音响设备LINE电平为+4dB；民用音响设备LINE电平为-10~-20dB。平衡与非平衡：专业扩声系统主通道采用平衡传输方式；民用音响设备通常采用不平衡传输方式。2、前后级设备音的配接实例1、若调音台MIC输入端的输入阻抗为2KΩ,GME150Ω、200Ω、600Ω、10KΩ、20KΩ五种阻抗类型话筒，选择哪一支话筒是最合适？2、压限器与调音台立体声主输出连接时，压限器灵敏度开关（-10dB、+4dB）哪一档？200Ω录音时LINE为-10dB、扩声时为+4dB3、调音台主输出直接驱动家用功放时会出现什么问题？阻抗和电平功率匹配方法：功放的额定输出功率≥音箱的额定输入功率功放的最大输出功率≤音箱的最大输入功率实际应用：对音乐动态要求不高的场合一般取1.2倍左右对音乐动态高的场合可以配置1.5倍甚至更高，但不要高于2倍。3、功放与扬声器的功率配置思考：功放额定功率取得小些，有利于保护扬声器？?对于专业扩声系统的阻尼系数应尽可能高些，阻尼系数(Df)通常选择20~50之间；对于家用音响系统而言，最佳阻尼系数(Df)约为10-20之间。阻系数对音乐扩声低频特性的影响很大。提高阻尼系数对改善低频的瞬态特性有利。阻尼系数计算：Df=扬声器阻抗/（功放内阻+传输线阻抗）4、功放与扬声器间阻尼系数配置实例：EV的CP2200功放驱动两只G115音箱，功放与音箱间选用长度50m，截面积4mm2音频功率传输线，那么阻尼系数（Df）为多大？（铜的电阻率：ρ=0.0185Ωmm2/m）CP2200功放内阻：R。=8/300=0.027（Ω）线阻：R=ρ×(L/S)=0.0185×(50×2/4)=0.463(Ω)阻尼系数：Df=8/（0.463+0.027）=16.3结论：阻尼系数不够高。需增加传输线截面积或缩短长度。实例信号传输线—损耗低，分布参数小，屏蔽好，柔软，抗拉强度高。功率传输线—阻抗低，损耗要小，高低频传输牧场生一致，柔软。音频接插件—莲花、JACK、卡侬。JACA接插件要注意平衡与非平衡的问题；卡侬接插件用于平衡传输，要注意英式和美式接的区别。易出现的问题：二芯、三芯JACA使用不规范。用三芯JACK替代二芯JACA信号线。5、设备配接线缆与接口平衡传输的卡侬插头有四个接线端。1---地（线路地）；2---热端（正信号端）；3---冷端（负信号端）；4---地（外壳接地）。平衡传输能有效抑制各种共模干扰，适合长距离传输音频信号。非平衡传输易受外界电磁波干拢，传输距离一般不大于5米。平衡传输对共模抑制干扰的抑制能力受平衡信号的对称性影响。易出现的问题：信号地与机壳地的处理6、平衡与非平衡的特点三、扩声系统设计工作内容1、了解和分折使用需求及建筑环境状况2、明确设计理念3、提出设计方案4、设计方案审核5、系统设计建设方、使用方对扩声系统的功能定位（1）系统的性能指标、功能定位（2）建筑噪声控制、特殊区域的建筑结构荷载、配电情况、装饰形式及声学音质设计的指标、演员化妆间布置、扩声系统的预埋件、管道敷设与土建如何配合等问题。1、了解和分折使用需求及建筑环境状况针对于文艺演出、休闲娱乐、多功能用途、公共广播和背景音乐、会议（1）在能实现功能要求的前提下，系统以简洁为好，降低操作复杂程度。（2）系统的技术特性指标确定不应盲目追求高标准，否则将大大提高工程投资。（3）除因建筑条件限制或特殊功能要求外，设计对设备性能、功能的确定要注意市场上主流产品的适应性。2、明确设计理念3、提出设计方案（一）提出系统的特性指标方案（二）提出系统的功能设计方案以国家标准规范为例讲解（一）提出系统的特性指标方案GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》GB/T50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》（1）扩声系统技术指标分析。1)最大声压级:设计对不同使用需求的系统中扬声器最大声压级、数量、安装位置的确定（一）提出系统的特性指标方案2.2~1.8lg20LRMSWL（1）扩声系统技术指标分析。2)合适混响时间：听众认为音质合适的混响时间3)传输频率特性：听众席处各测量点稳态声压级的平均值相对于扩声设备输入端电平的幅频响应。4)传声增益：厅堂内听众席处各测量点稳态声压级平均值与扩声系统心形传声器处稳态声压级的差值。（一）提出系统的特性指标方案（1）扩声系统技术指标分析。5)声场不均匀度：厅堂内听众席各测量点稳态声压级的差值。6)系统总噪声级：厅堂内各测量点所产生的各频带噪声声压级的平均值（扣除环境背景噪声影响）。（一）提出系统的特性指标方案（2）技术指标的确定1)最大声压级的确定2)最佳混响时间的确定3)传声增益：传声器指向特性分成：全方向性、心形、8字形、强指向型、超指向型等。在扩声系统设计中，对传声增益指标的保证取决于传声器的指向性和建筑环境声学状况指标。（一）提出系统的特性指标方案（2）技术指标的确定4)声场不均匀度：建筑声学的一般技术处理手段包括：尽量不要在扩声区域设置大面积光面的凹形结构，包括天花板、墙面和舞台结构，这样可以避免声聚焦现象。尽量不要在声压较大的区域设置两个平行的反射性强的墙面，尤其是扩声区域狭长时更要注意，这样可以有效地避免声振颤。（一）提出系统的特性指标方案扩声系统扬声器的布置一般注意：需要根据建筑形式和观众席的布置情况选择合理的扬声器覆盖角度，同时根据所声器投射角度确定其安装位置，但只考虑声场不均匀度指标的实现，任意确定扬声器的安装位置又会造成声像定位错乱。在主要对语言进行扩声的会议或报告厅，可以适当在天花上设置吸顶扬声器来满足声场不均匀度指标。（一）提出系统的特性指标方案（1）系统的功能要考虑实际的使用需求和其他系统的关联，包括视频、灯光系统的联动、信号互相调取。（2）系统的功能要考虑今后的扩展、升级空间（3）系统的功能要考虑常规产品的功能适应性。（二）提出系统的功能设计方案审核应达到以下目的：（1）应得到建设方、使用方对方案的明确意见。（2）方案审核时应将扩声系统的设计条件提供给建筑、装饰、配电、空调等专业设计，并需要以上专业反馈意见。4、设计方案审核（一）进行专业的配合（二）声学设计（三）电声系统设计（四）绘制设计图样（五）编制设计说明（六）设计中需要注意的几个问题5、系统设计（1）控制室、功放机房需要多大的面积，如何布置（2）配电形式、电量、配电点向电专业提出（3）扩声系统设备安装是否与其他专业存在冲突，如果有如何协调（4）管线敷设是否做到避让灯光、舞台机械干扰线路。（一）进行专业的配合几个问题（5）空调噪声指标是否达到声学设计要求，配电室、泵房、机组隔声隔振措施是否得当，是否影响扩声环境。（6）除了声学指标达到要求以外，装饰设计的工艺做法是否得当，例如：是否出现扩声系统工作时，装饰构造不牢固产生谐振。（7）扩声系统设备安装与建筑荷载有关的数据是否得到结构认可。（8）扩声系统对技术用房的环境温度要求是否得到满足。（一）进行专业的配合几个问题声场设计前应进行如下工作：1）厅堂的整体结构首先要避免驻拨波的产生，这就要求厅堂的长、宽、高比例要科学，为了更好地实现声音扩散和灯光投射，厅堂的净高要得到足够的保证。2）其次需要避免弧形墙面、狭长的平行光面结构等影响声音扩散的结构。3）装修材料的选取严格按照声学计算的结果进行，避免建筑装饰工艺采用支撑不牢固的材料或结构（二）声学设计1）混响时间的计算2）声场均匀及反射面的处理3）声场缺陷的避免：尽量不要在扩声区域设置大面积光面的凹形结构，包括屋顶和墙壁