廣播大廈多功能廳室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲場設(shè)計(jì)

李佳祺

摘 要：多功能廳改變了以往單一的“會(huì)堂式”布置格局，功能應(yīng)用的多元化，也就對音響、燈光等系統(tǒng)的配置有了新的要求。本文結(jié)合一定的建筑聲學(xué)知識(shí)，合理配置各個(gè)音響設(shè)備，給廣播大廈多功能廳設(shè)計(jì)此擴(kuò)聲系統(tǒng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：多功能廳；擴(kuò)聲系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TN912.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1003-5168（2018）19-0044-02

Sound Field Design of Indoor Sound Reinforcement System in

Broadcasting Mansion Multi-function Hall

LI Jiaqi

（Henan Broadcasting System Technical Department，Henan Zhengzhou 450003）

Abstract： The multi function hall has changed the previous single "Hall" layout pattern. With the diversification of functional applications， the configuration of sound and lighting systems also has new requirements. It is of practical value to design the sound expansion system for the multi-function hall of broadcasting mansion， combining with the knowledge of architectural acoustics and rationally configuring each sound equipment.

Keywords： Multifunction Room；Sound amplifying system；Design

多功能廳以其功能的多樣性，特別適合我國國情需要，并在這幾年的時(shí)間得到迅速普及應(yīng)用。

為了滿足各個(gè)方面的需求，特別是針對音質(zhì)方面的需要，一般都使用電聲擴(kuò)聲系統(tǒng)。因此，對音質(zhì)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以適于電聲擴(kuò)聲為主要原則，即通過墻面及吊頂安裝吸聲材料使室內(nèi)混響時(shí)間較短，同時(shí)設(shè)置一套功率足夠、聲場分布較為均勻的電聲系統(tǒng)。根據(jù)國標(biāo)GB28049-2011T《廳堂、體育場館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)》要求，筆者通過EASE4軟件建模進(jìn)行擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對聲場覆蓋進(jìn)行了模擬計(jì)算。EASE 4聲學(xué)模擬軟件可以借助AUTOCAD軟件來建立三維模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改方案。

1 室內(nèi)混響時(shí)間的選取

一般來講，混響時(shí)間短可提高語言的清晰度，混響時(shí)間稍長可提高語音的豐滿度，但混響時(shí)間過長也會(huì)嚴(yán)重干擾視聽，使語言清晰度大大降低。筆者認(rèn)為，應(yīng)首先保證語言的清晰度。只有在特定的混響時(shí)間條件下對系統(tǒng)進(jìn)行聲學(xué)特性指標(biāo)的設(shè)計(jì)方案才是準(zhǔn)確的、科學(xué)的，這也是此次設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。故而在進(jìn)行擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前須以特定的混響時(shí)間為基礎(chǔ)。因此，混響時(shí)間的變化范圍可以在1～2s?；祉憰r(shí)間T60可用賽賓（Sabin）公式算出：

[T60=0.16V/αST]

混響時(shí)間和以下因素有關(guān)。①大廳空間的體積：一般來說，室內(nèi)體積越大，則混響時(shí)間越長。②聲音的平均吸聲系數(shù)：由于高頻聲音的反射和衍射能力比低頻聲音差，所以高頻聲音的混響時(shí)間比低頻聲音短。吸聲系數(shù)的大小除取決于材料的性能和結(jié)構(gòu)外，對于同一種材料而言，還與聲波的入射頻率、入射方向有關(guān)。一般材料的吸聲系數(shù)在0～1之間，吸聲系數(shù)α越大，表明材料的吸聲性能越好。③房間內(nèi)壁材質(zhì)的平均反射面積：如果內(nèi)壁是高系數(shù)級別的吸聲性能材料，那么混響時(shí)間就會(huì)短些，如果內(nèi)壁是低系數(shù)級別的反射性材料，那么混響時(shí)間會(huì)長些。房間的內(nèi)壁是指天花板面、觀眾區(qū)的三個(gè)墻壁面、地板面，還包括多功能廳內(nèi)部放置的可影響聲音傳播的障礙物表面，特別是座椅（加裝有軟墊布料面的座椅就會(huì)縮短混響時(shí)間）。

經(jīng)現(xiàn)場測量多功能廳的工程數(shù)據(jù)：體積約為（長×寬×高）2 700m2，面積約為（長×寬）300m2，T60的計(jì)算結(jié)果平均數(shù)約為0.8。使用內(nèi)壁聲學(xué)吸聲材料可以適應(yīng)這個(gè)變化范圍，也可以打開實(shí)心墻面以擴(kuò)展結(jié)構(gòu)面積，但考慮這樣可能會(huì)消除需要的反射波，而且這種反射波能夠增加先前到達(dá)的聲波的聲級。所以，設(shè)計(jì)為觀眾區(qū)墻面用吸聲材料覆蓋，天花板上加裝反射板，呈45°俯角向觀眾區(qū)后方傾斜。由計(jì)算機(jī)軟件模擬計(jì)算的結(jié)果，如圖1所示。

由圖1可知：此結(jié)果可以滿足會(huì)議、音樂會(huì)、演出、電影放映的基本要求。在計(jì)算機(jī)上建立了系統(tǒng)方案的實(shí)際模型，以國內(nèi)有關(guān)室內(nèi)系統(tǒng)方案的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對該多功能廳方案采用固定混響時(shí)間，并以此作為進(jìn)行電聲設(shè)計(jì)的環(huán)境基礎(chǔ)。

2 多功能廳室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的音響功能

擴(kuò)聲系統(tǒng)的音響設(shè)備組成通常來看，主要是由音源設(shè)備（包括拾音器）、調(diào)音臺(tái)設(shè)備、擴(kuò)音設(shè)備以及周邊輔助設(shè)備組成。

2.1 音源設(shè)備

音源設(shè)備是擴(kuò)聲系統(tǒng)能夠運(yùn)行的基礎(chǔ)，是聲音傳輸?shù)膩碓?。因此，音源設(shè)備的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)高一些，最好用專業(yè)級別的設(shè)備。在該多功能廳的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可使用指向性為心形的全頻段電容話筒來提高拾音質(zhì)量。

2.2 調(diào)音臺(tái)設(shè)備

在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可使用Soundcraft LX9調(diào)音臺(tái)及一臺(tái)帶專業(yè)聲卡的安裝軟件均衡器的電腦進(jìn)行音質(zhì)處理，調(diào)音臺(tái)的立體聲左右兩個(gè)輸出信號送入電腦聲卡由軟件均衡器進(jìn)行均衡處理后送往下級設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音效果。

2.3 擴(kuò)音設(shè)備

擴(kuò)音設(shè)備是將聲音最終傳播出去的設(shè)備，主要就是功放器和揚(yáng)聲器。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了線陣列音箱，揚(yáng)聲器的布局方式在下文中會(huì)展開敘述。

2.4 周邊設(shè)備

周邊設(shè)備就是一些必要的輔助設(shè)備，比如反饋抑制器、延時(shí)器等。這些設(shè)備可以根據(jù)需要選擇安裝。一般來講，為防止話筒在拾音過程中由于碰撞或者強(qiáng)氣流產(chǎn)生脈沖干擾音，可采用在拾音器后加抑制器的方式將此干擾音濾除掉。在實(shí)際的擴(kuò)聲系統(tǒng)運(yùn)行中，會(huì)受到外界噪音的影響，為了減少噪音的影響，故而要采取一些處理措施。

2.5 各個(gè)設(shè)備之間的連接與安裝

連接與安裝這個(gè)環(huán)節(jié)，主要的設(shè)計(jì)考慮重點(diǎn)是連接線的屏蔽與衰減以及接口的匹配與卡接到位問題。特別是設(shè)備之間的相互連接問題，遵循“小信號短距離，大信號長距離”的原則；從傳聲器到功率放大器的所有設(shè)備都采用具有屏蔽層的音頻雙絞線進(jìn)行連接，由于這些設(shè)備之間的電信號都是小信號，容易被干擾，所以要進(jìn)行屏蔽保護(hù)，而且各個(gè)設(shè)備之間的連線長度控制在2m以內(nèi)。至于功率放大器到音箱設(shè)備之間的連接情況，因此環(huán)節(jié)的電信號較大，可以忽略電磁干擾的問題，連接線的長度為音控間到舞臺(tái)擴(kuò)聲音箱的距離，約為30m。在安裝設(shè)備中，考慮到設(shè)備的相互影響以及設(shè)備本身的熱噪性，須將各個(gè)接頭安裝牢固，保證各個(gè)設(shè)備可靠接地。另外，還需要為日常的使用和維護(hù)便利留出一定的裕量。

3 揚(yáng)聲器的布局

揚(yáng)聲器的合理布局在該多功能廳擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲場設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際的需求及前文論述的混響時(shí)間結(jié)果，考慮到影響擴(kuò)聲系統(tǒng)運(yùn)行效果的因素主要有揚(yáng)聲器的頻響性能、輸出功率、揚(yáng)聲器的位置以及設(shè)備之間的安裝連接等，因此本文在這幾方面展開論述。①揚(yáng)聲器的頻率特性標(biāo)準(zhǔn)為其頻響曲線盡可能平直②揚(yáng)聲器的輸出功率，在確定多功能廳內(nèi)的響度級后，為了使觀眾區(qū)的各個(gè)位置達(dá)到期望的響度效果，需要使揚(yáng)聲器的額定功率小于功率放大器的額定功率，以保證音質(zhì)效果豐富飽滿，具有立體感。③揚(yáng)聲器的位置選擇以利于觀眾區(qū)內(nèi)的響度均勻?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)有些位置聲音太大而有些位置聲音太小的情況出現(xiàn)。因此，此設(shè)計(jì)方案中選擇了線陣列音箱，并以這些因素為參考，代入EASE4設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。

EASE4利用內(nèi)置的可聽化模擬軟件模塊，使用模擬計(jì)算的脈沖響應(yīng)與音樂信號響應(yīng)，通過外耳傳輸函數(shù)，使設(shè)計(jì)者能夠聽到實(shí)際的音響效果。作為一個(gè)系統(tǒng)問題，擴(kuò)聲系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須綜合考慮可得到的語言擴(kuò)聲效果聲音模糊不清、反饋嘯叫的干擾使聲音無法開大、音樂重放時(shí)音質(zhì)變調(diào)聽之乏味等問題。在選擇性能良好的電聲設(shè)備基礎(chǔ)上，要通過周密的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仔細(xì)的系統(tǒng)調(diào)試和良好的建聲條件，才能達(dá)到悅耳、自然的音響效果[2]。

本擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)具備的功能如下：①應(yīng)滿足舉行會(huì)議、音樂會(huì)、電影放映、學(xué)術(shù)講座以及綜合演出功能；②系統(tǒng)采用LR立體聲擴(kuò)聲方式，必須能夠完整地覆蓋整個(gè)觀眾區(qū)這就要求聲場的覆蓋效果滿足聲壓是均勻分布的；③擴(kuò)聲系統(tǒng)須維持一定的穩(wěn)定性，利于在正常使用過程中工作人員的操控便利，同時(shí)確保設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電氣安全，不要導(dǎo)致事故發(fā)生；④擴(kuò)聲系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備安裝、線纜鋪設(shè)、各種接頭連接，均應(yīng)符合國家發(fā)布的施工安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范；⑤擴(kuò)聲系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備采購價(jià)格符合預(yù)算要求，在合理價(jià)格范圍內(nèi)追求高性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)：

[1]高維忠.音響工程設(shè)計(jì)與音響調(diào)音技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]中華人民共和國國家廣電總局.廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50371-2006[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2006.