论文部分内容阅读
摘 要：在多媒体报告厅的功能从单一走向多元化的今日，“一厅多用”正成为专业人士对多媒体报告厅设计和建设的新理念。通过对多媒体报告厅扩声系统的建声设计和电声设计，以及扩声设备的选配和实现等方面进行深入研究，从而探讨如何提升该厅堂的扩声效果。
关键词：扩声系统 扩声效果 建声设计 电声设计
中图分类号：TU112 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-039-02
随着现代科技的进步与社会的发展，人们开始对多媒体报告厅的需求也逐渐的从单一的讲座交流，学术讨论提高到兼做语言听闻和音乐欣赏，满足小型演出以及电影的放映之用，“一厅多用”正成为专业人士对多媒体报告厅设计和建设的理念。由此多媒体报告厅的扩声也从原来仅满足语言清晰度的要求朝着多功能、多元化方向发展来适应和配合新技术的功能实现，所以加强对多媒体报告厅扩声效果的研究也变的十分的必要。本文依照扩声系统设计的基本要求即多媒体报告厅扩声系统设计需要具备良好的清晰度和可懂度，符合国家相关的声场标准、声像一致、音质和音色良好，对多媒体报告厅的建声设计和电声设计，以及扩声设备的实现进行深入研究探讨，从而提升厅堂扩声效果。
1 通过合理的建声设计提高多媒体报告厅的扩声效果
1.1 对建筑结构的合理设计和隔音处理来提高声音的扩散和传播
厅堂的建筑声学设计是非常重要的，合理的建声设计能够帮助声音很好地扩散和有效地传播。建声效果好的厅堂应该是混响合理，声音扩散良好，并且没有声聚集，没有振动噪声，没有声阴影区等。所以决定音质的主要元素之一就是建筑的结构，不合理的长宽高比例容易产生驻波，不合理的建筑间隔，会产生声阴影区，凹面墙体产生声聚集现象，太多的门窗容易产生室内外声音干扰等问题。为了解决这些问题，首先进行必要的建筑改造再进行隔声处理，改变建筑结构比例或进行隔声处理，这样就可以减少或消除驻波产生。门窗加固，密封和隔声处理，可以减少振动噪声和场内外窜音问题。凹面墙体产生声聚集现象可以通过安装半圆柱体装饰物来减少。为降低工程造价常采用悬挂窗帘和门帘、门窗加装隔音玻璃、加厚间隔墙体、安装吸音板等方法进行隔声处理，可得到较为理想的效果。
1.2 提高混响效果
混响是厅堂音质最明显的一个特征。当室内一个声源突然停止后，大家都会觉察到声音并不会立刻终止，而仍然可以听到它逐渐减弱的残余声响。这是由于很多反射声在声源中止后陆续到达听者所致。在此衰变过程中，声能密度大致上随时间作指数式衰减。美国人Sabine（赛宾）于1898年提出，声音在达到稳态后突然停止声源，其平均声能密度自原始值衰变到百万分之一也就是60dB所需时间称之为混响时间T60。因其与主观印象关系明确，又可算可测，成为百年来音质设计中最为重要的参量，混响时间过长，声音则浑浊不清；混响时间过短，声音则太轻太干。那么以语言节目为主的厅堂，混响时间应适当短从而来提高语言可懂度，所以只有混响时间较短，表明以直达声、50ms以内的早期反射声为主，可提高语言清晰度；用于音乐演出时可适当长些，这个时候通常是通过增加一点人工混响的修饰以增加音乐丰满度，但一定要掌握好“度”。混响时间的控制关键是利用相应的计算以及对装饰结构的设置和材料的选取，通过这些才可以达到预期的混响效果。不同的性质和不同要求的各个类型的厅堂有着相应的混响时间推荐值，按照推荐时间和实际情况进行比较和调整，就可以得到满意的实际混响效果。
1.3 结合混响频率特性来进行建声设计
混响时间的大小值只是表面上的满足，混响时间的频率特性才是起到实质性的作用，混响时间和混响时间特性两者之间存在着很大的关联，如图1所示。对于语言扩声系统，我们提倡的是低频不上升的混响时间频率特性，并应该尽可能在63～4000Hz范围内低频不上升，减少低频的掩蔽效应，如此一来就可以大大提高语言可懂度和语言清晰度。根据这些特性建造一个良好的听音环境，我们就是要通过多媒体报告厅各个墙面合理布置吸声材料来实现，应该严格遵照“前场反射、中场扩散、后场吸声、顶棚强吸、门窗隔音”的建声装修基本原则展开设计工作。
2 针对多媒体报告厅的声场特性进行电声设计来提高厅堂扩声效果
2.1 音箱的选配
音箱是扩声系统中选配的重点和关键，也应是系统中投入最大的设备，音箱质量的好坏决定了系统音质的优劣。音箱的技术指标有灵敏度、额定功率、频率响应等，这些技术指标在选配时应注意，总的来说我们原则上选取高P值（频带宽、灵敏度高、功率大）的和N少的扬声器扩声方案。灵敏度主要反映音箱的电声转换能力，在达到同样声压级的条件下，灵敏度低的音箱时需要功放的功率大，灵敏度和额定功率都是扩声系统能否达到特性指标中最大声压级要求的关键。音箱频率响应指标应注意除了要了解频响宽度外，还应了解这个宽度上存在多少分贝的误差标准。
2.2 根据声场特性合理布置音箱
报告厅的声场扩声一般情况下具有以下几个特点：（1）声像一般不移动。（2）除多通道媒体资料播放和多通道远程视频信号以及多通道音乐扩声外，大部分以语言扩声为主，这样，通常情况下可以使用比多通道语言清晰度更高的单通道扩声方式。
针对报告厅的上述特点，并根据其房间结构及使用需求合理地布置音箱，使其能够覆盖整个会场，满足语言清晰、音乐丰满、声场均匀的要求。扬声器系统的投射可以由两部分组成：（1）以语言为主的单点中央单通道扩声模式，并辅以左右拉声像音箱组成高质量的扩声系统，它有很好的声像定位和比多通道更高的语言清晰度。（2）以媒体和音乐信号的多声道扩声模式，并辅以左右拉声像音箱组成的多声道扩声系统（如双声道或5.1多声道）。
2.3 双声道扩声系统构成的实现
用数字处理器进行系统构成的实现，把数字处理器进行预置，设计成3种扩声模式：语言、音乐（ 双声道模式） 和混合模式，它适合3种不同扩声情况，操作员只要在处理器面板上选择模式就可以了（或使用计算机软件控制来选择）。虽然多媒体报告厅的扩声系统中大部分以语言扩声为主，并且通常情况下可以使用比多通道语言清晰度更高的单通道扩声方式。但是双声道扩声系统的设计符合多媒体报告厅“一厅多用”的设计理念，并通过系统构成设计的实现，既达到了扩声系统设计的基本要求，也符合多媒体报告厅使用功能上多元化发展的需求。 3 正确选配电声设备才能提升厅堂扩声效果。
在厅堂扩声中，没有正确的电声设备的设计和选配将会出现扩声不均匀，不清晰，并容易出现声反馈现象等扩声缺陷，所以要根据其房间结构及使用需求合理选配电声设备，使其能够覆盖整个会场，并且满足语言清晰、声场均匀的要求。
（1）音箱的选配：音箱是扩声系统中选配的重点，也应是系统中投资最大的设备，音箱质量的好坏决定了系统音质的优劣。音箱的技术指标有灵敏度、额定功率、频率响应等，这些技术指标在选配时应注意。其次应明确使用需求，确保音箱配置的合理性。比如在一个混响时间较长的多功能厅内，要想达到语言清晰的要求：1）主音箱要选用指向性因数高的音箱；2）适当地在观众后区增设补声音箱，增加直达声。所以音箱的选型要因地制宜，设备的选用要遵循适用性原则。
（2）功放的选配：在选配功放时，应注意功放与音箱的功率匹配、阻尼系数匹配和阻抗匹配。在功率匹配时，功放的额定功率应为音箱额定功率的1.5～2倍为好，这样保证功放有足够的功率余量，使其在播放大动态的信号时声音不失真，从而提高信号的动态范围。阻尼系数匹配则要求功放的输出内阻要足够小，使功放给予音箱的电阻尼程度强，这样音箱做电声转换时的瞬态特性就好。阻抗匹配主要注意音箱在串、并联后阻抗不能太小，如阻抗太小则容易损坏功放。
（3）在核心控制设备上，如数字媒体矩阵，内置有多种数字处理模块（如均衡器、压限器、路由器、矩阵、效果器、反馈抑制器等），既简化了系统，也使系统调整更加便捷，操作也更方便。除此之外，在重视设备质量的前提下，还要注意设备之间的配套关系，关键设备应选择同一品牌的系列产品，使其具有互补性。并且重要项目还应有保护措施，出现故障后应有应急能力，通过备份、旁路、跳线等手段让系统维持基本工作状态。
4 进行系统调试。
系统调试是最后一道“关卡”也是最后一道“工序”，如果这道程序不过硬，前面的工作将前功尽弃，功亏一篑。所以这道工序上需要工程师具有良好的听觉反应以及丰富的声学知识和调试经验。首先要对声场环境进行一次测量，其中包括建声测量（主要是混响时间）和电声测量（标准中规定指标），然后根据测量参数来对媒体矩阵进行参数调整。最后通过反复的视听和调试，做到精益求精，最终提升整个扩声系统的扩声效果，发挥其最佳的功效。
（基金项目：本文为浙江传媒学院校级课题“ZC12XJ041”的阶段性成果）
参考文献：
[1] 潘立超，陆文秋，孟克.多功能报告厅的扩声系统设计[J].声频工程，2004（1）.
[2] 陈建利，顾克明，张字山.使用扩声系统的厅堂之声学设计[J].声频工程，2002（2）.
[3] 顾克明.会场系统需要高语言清晰度[J].智能建筑，2011（9）.
关键词：扩声系统 扩声效果 建声设计 电声设计
中图分类号：TU112 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-039-02
随着现代科技的进步与社会的发展，人们开始对多媒体报告厅的需求也逐渐的从单一的讲座交流，学术讨论提高到兼做语言听闻和音乐欣赏，满足小型演出以及电影的放映之用，“一厅多用”正成为专业人士对多媒体报告厅设计和建设的理念。由此多媒体报告厅的扩声也从原来仅满足语言清晰度的要求朝着多功能、多元化方向发展来适应和配合新技术的功能实现，所以加强对多媒体报告厅扩声效果的研究也变的十分的必要。本文依照扩声系统设计的基本要求即多媒体报告厅扩声系统设计需要具备良好的清晰度和可懂度，符合国家相关的声场标准、声像一致、音质和音色良好，对多媒体报告厅的建声设计和电声设计，以及扩声设备的实现进行深入研究探讨，从而提升厅堂扩声效果。
1 通过合理的建声设计提高多媒体报告厅的扩声效果
1.1 对建筑结构的合理设计和隔音处理来提高声音的扩散和传播
厅堂的建筑声学设计是非常重要的，合理的建声设计能够帮助声音很好地扩散和有效地传播。建声效果好的厅堂应该是混响合理，声音扩散良好，并且没有声聚集，没有振动噪声，没有声阴影区等。所以决定音质的主要元素之一就是建筑的结构，不合理的长宽高比例容易产生驻波，不合理的建筑间隔，会产生声阴影区，凹面墙体产生声聚集现象，太多的门窗容易产生室内外声音干扰等问题。为了解决这些问题，首先进行必要的建筑改造再进行隔声处理，改变建筑结构比例或进行隔声处理，这样就可以减少或消除驻波产生。门窗加固，密封和隔声处理，可以减少振动噪声和场内外窜音问题。凹面墙体产生声聚集现象可以通过安装半圆柱体装饰物来减少。为降低工程造价常采用悬挂窗帘和门帘、门窗加装隔音玻璃、加厚间隔墙体、安装吸音板等方法进行隔声处理，可得到较为理想的效果。
1.2 提高混响效果
混响是厅堂音质最明显的一个特征。当室内一个声源突然停止后，大家都会觉察到声音并不会立刻终止，而仍然可以听到它逐渐减弱的残余声响。这是由于很多反射声在声源中止后陆续到达听者所致。在此衰变过程中，声能密度大致上随时间作指数式衰减。美国人Sabine（赛宾）于1898年提出，声音在达到稳态后突然停止声源，其平均声能密度自原始值衰变到百万分之一也就是60dB所需时间称之为混响时间T60。因其与主观印象关系明确，又可算可测，成为百年来音质设计中最为重要的参量，混响时间过长，声音则浑浊不清；混响时间过短，声音则太轻太干。那么以语言节目为主的厅堂，混响时间应适当短从而来提高语言可懂度，所以只有混响时间较短，表明以直达声、50ms以内的早期反射声为主，可提高语言清晰度；用于音乐演出时可适当长些，这个时候通常是通过增加一点人工混响的修饰以增加音乐丰满度，但一定要掌握好“度”。混响时间的控制关键是利用相应的计算以及对装饰结构的设置和材料的选取，通过这些才可以达到预期的混响效果。不同的性质和不同要求的各个类型的厅堂有着相应的混响时间推荐值，按照推荐时间和实际情况进行比较和调整，就可以得到满意的实际混响效果。
1.3 结合混响频率特性来进行建声设计
混响时间的大小值只是表面上的满足，混响时间的频率特性才是起到实质性的作用，混响时间和混响时间特性两者之间存在着很大的关联，如图1所示。对于语言扩声系统，我们提倡的是低频不上升的混响时间频率特性，并应该尽可能在63～4000Hz范围内低频不上升，减少低频的掩蔽效应，如此一来就可以大大提高语言可懂度和语言清晰度。根据这些特性建造一个良好的听音环境，我们就是要通过多媒体报告厅各个墙面合理布置吸声材料来实现，应该严格遵照“前场反射、中场扩散、后场吸声、顶棚强吸、门窗隔音”的建声装修基本原则展开设计工作。
2 针对多媒体报告厅的声场特性进行电声设计来提高厅堂扩声效果
2.1 音箱的选配
音箱是扩声系统中选配的重点和关键，也应是系统中投入最大的设备，音箱质量的好坏决定了系统音质的优劣。音箱的技术指标有灵敏度、额定功率、频率响应等，这些技术指标在选配时应注意，总的来说我们原则上选取高P值（频带宽、灵敏度高、功率大）的和N少的扬声器扩声方案。灵敏度主要反映音箱的电声转换能力，在达到同样声压级的条件下，灵敏度低的音箱时需要功放的功率大，灵敏度和额定功率都是扩声系统能否达到特性指标中最大声压级要求的关键。音箱频率响应指标应注意除了要了解频响宽度外，还应了解这个宽度上存在多少分贝的误差标准。
2.2 根据声场特性合理布置音箱
报告厅的声场扩声一般情况下具有以下几个特点：（1）声像一般不移动。（2）除多通道媒体资料播放和多通道远程视频信号以及多通道音乐扩声外，大部分以语言扩声为主，这样，通常情况下可以使用比多通道语言清晰度更高的单通道扩声方式。
针对报告厅的上述特点，并根据其房间结构及使用需求合理地布置音箱，使其能够覆盖整个会场，满足语言清晰、音乐丰满、声场均匀的要求。扬声器系统的投射可以由两部分组成：（1）以语言为主的单点中央单通道扩声模式，并辅以左右拉声像音箱组成高质量的扩声系统，它有很好的声像定位和比多通道更高的语言清晰度。（2）以媒体和音乐信号的多声道扩声模式，并辅以左右拉声像音箱组成的多声道扩声系统（如双声道或5.1多声道）。
2.3 双声道扩声系统构成的实现
用数字处理器进行系统构成的实现，把数字处理器进行预置，设计成3种扩声模式：语言、音乐（ 双声道模式） 和混合模式，它适合3种不同扩声情况，操作员只要在处理器面板上选择模式就可以了（或使用计算机软件控制来选择）。虽然多媒体报告厅的扩声系统中大部分以语言扩声为主，并且通常情况下可以使用比多通道语言清晰度更高的单通道扩声方式。但是双声道扩声系统的设计符合多媒体报告厅“一厅多用”的设计理念，并通过系统构成设计的实现，既达到了扩声系统设计的基本要求，也符合多媒体报告厅使用功能上多元化发展的需求。 3 正确选配电声设备才能提升厅堂扩声效果。
在厅堂扩声中，没有正确的电声设备的设计和选配将会出现扩声不均匀，不清晰，并容易出现声反馈现象等扩声缺陷，所以要根据其房间结构及使用需求合理选配电声设备，使其能够覆盖整个会场，并且满足语言清晰、声场均匀的要求。
（1）音箱的选配：音箱是扩声系统中选配的重点，也应是系统中投资最大的设备，音箱质量的好坏决定了系统音质的优劣。音箱的技术指标有灵敏度、额定功率、频率响应等，这些技术指标在选配时应注意。其次应明确使用需求，确保音箱配置的合理性。比如在一个混响时间较长的多功能厅内，要想达到语言清晰的要求：1）主音箱要选用指向性因数高的音箱；2）适当地在观众后区增设补声音箱，增加直达声。所以音箱的选型要因地制宜，设备的选用要遵循适用性原则。
（2）功放的选配：在选配功放时，应注意功放与音箱的功率匹配、阻尼系数匹配和阻抗匹配。在功率匹配时，功放的额定功率应为音箱额定功率的1.5～2倍为好，这样保证功放有足够的功率余量，使其在播放大动态的信号时声音不失真，从而提高信号的动态范围。阻尼系数匹配则要求功放的输出内阻要足够小，使功放给予音箱的电阻尼程度强，这样音箱做电声转换时的瞬态特性就好。阻抗匹配主要注意音箱在串、并联后阻抗不能太小，如阻抗太小则容易损坏功放。
（3）在核心控制设备上，如数字媒体矩阵，内置有多种数字处理模块（如均衡器、压限器、路由器、矩阵、效果器、反馈抑制器等），既简化了系统，也使系统调整更加便捷，操作也更方便。除此之外，在重视设备质量的前提下，还要注意设备之间的配套关系，关键设备应选择同一品牌的系列产品，使其具有互补性。并且重要项目还应有保护措施，出现故障后应有应急能力，通过备份、旁路、跳线等手段让系统维持基本工作状态。
4 进行系统调试。
系统调试是最后一道“关卡”也是最后一道“工序”，如果这道程序不过硬，前面的工作将前功尽弃，功亏一篑。所以这道工序上需要工程师具有良好的听觉反应以及丰富的声学知识和调试经验。首先要对声场环境进行一次测量，其中包括建声测量（主要是混响时间）和电声测量（标准中规定指标），然后根据测量参数来对媒体矩阵进行参数调整。最后通过反复的视听和调试，做到精益求精，最终提升整个扩声系统的扩声效果，发挥其最佳的功效。
（基金项目：本文为浙江传媒学院校级课题“ZC12XJ041”的阶段性成果）
参考文献：
[1] 潘立超，陆文秋，孟克.多功能报告厅的扩声系统设计[J].声频工程，2004（1）.
[2] 陈建利，顾克明，张字山.使用扩声系统的厅堂之声学设计[J].声频工程，2002（2）.
[3] 顾克明.会场系统需要高语言清晰度[J].智能建筑，2011（9）.