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多媒体会议室扩声系统的设计与要求
 
 

在多媒体会议室中,大屏幕显示系统解决了我们眼睛看的问题,对于我们人类接受一个完整、立体的信息来说,还有一项很重要的手段,那就是语言或声音。因此,在一个会议、培训环境中,第二个要考虑的基本因素就是解决:所有与会者都能听到一个清晰、洪亮、优质的声音的问题。也就是我们所说的"扩声系统"

    扩声系统又称专业音响系统,它最基本的设备,一般包括:功放、音箱、话筒、调音台,以及一些周边的声音处理设备等。目前,社会上有一种误解,认为扩声系统非常简单,只要把话筒(及其他声源)、调音台、功放和扬声器箱连接在一起就能组成一项扩声工程。这种理解造成许多业主投入了不少资金,可得到的语言扩声效果却是声音模糊不清,反馈啸叫的干扰使声音无法开大,音乐重放时音质变调听之无味。

    作为一个系统问题,扩声系统在系统设计中必须综合考虑上述各种问题。在选择性能良好的电声设备基础上,要通过周密的系统设计、仔细的系统调试和良好的建声条件,才能达到悦耳、自然的音响效果。

扩声系统的作用

    (1)用以增强观众席的响度,这里主要指的是直达声。换句括说,扩声系统是为了提高观众席直达声的声压级来改善听闻。如果直达声过弱,会被混响声所掩蔽,这时不仅会降低听闻的清晰度,而且声像定位也将发生困难。自然声源的声功率是有限的,因此在室内声学条件不能满足时,经常借助扩声系统。

    (2)通过电声系统来改善厅堂音质是一项重要措施。人们借助扩声系统,可以在一定范围内来弥补观众厅可能存在的声缺陷,例如在许多观众厅的贵宾席区域,常常是直达声不足并缺少近次反射声,不仅带来听闻困难,音质也差(声音小而干)。利用扩声系统可以增加直达声的声压级,也可以较方便地模拟建声的近次反射声。我们可以借助电声系统(例如立体混响)来改变观众厅的声学环境(如混响时间),适应多功能厅堂的音质需要。

    (3)表演艺术需要借助扩声系统来完成对演员唱、念音色的美化或加工,完成情节的表达、气氛的渲染等。我们常说舞台艺术中的音响是直接为听觉形象"服务的,它是与观众联系的一种重要媒介。舞台艺术中的音响最重要的是,完成好舞台艺术听觉形象中各部分比例关系的调整。总之,在观演建筑中,电声系统设计已成为厅堂音质设计中一个重要的组成部分。

观众厅扩声系统的基本要求

    (1)观众席要有合适的响度:无论是用于语言扩声还是用于文艺演出扩声,观众席应有合适的响度。观众厅内合理的声压级:语言平均值为65—70dB,音乐为8085dB。当然还要考虑到它们的动态上限和有观众时的背景噪声级。

    (2)扩声系统的稳定性:扩声系统是个声音闭环系统",存在着声反馈问题。这里所说的稳定性不仅指扩声系统要不自激”(即由声反馈引起的啸叫),而且要留有稳定裕量。扩声系统在临界情况下工作,会给声音带来严重失真,这是人们所熟知的。但是从自激稳定这段过渡范围,由于声反馈的存在,已经给声音带来的染色"效应却常常被人们所忽视,这是影响扩声系统声音质量的一个重要因素。所以扩声系统要有充分的稳定性。

    (3)扩声系统要有良好的声音自然度(或真实感):扩声系统的声音自然或真实,常借助听音评价做概括性的描述。厅堂扩声系统要获得良好的声音自然度,不是一件容易的事,但是十分重要。所谓真实感可以概括为两个方面:一是声像的一致性;二是声音信号的真实重放。笼统地说,扩声系统在设计与使用时要做到自然声"扩声的巧妙结合。虽然观众厅使用了扩声,但听众感觉不到电声的存在(有人称电声味"),这才是成功的。对于日益流行的通俗唱法演唱会,一般自然声能很弱,更多的是借助扩声系统,这时声音的自然度尤为重要。就整个系统而言,应有足够的动态裕量。

    需要指出的是,观众厅扩声的声音质量最后还取决于操作人员。作为舞台艺术的音响师,不但要懂得艺术,对声音有鉴别、鉴赏的水平和能力,而且对建声、电声也要有一定的专业知识。换句话说,音响师要能够同时解决好艺术和技术上的问题。音响师只有科学地、合理地运用厅堂扩声系统,才能充分发挥系统的效能,保证观众厅扩声具有良好的音质。

扩声系统分类

    广义的扩声音响系统包含扩声系统和放声系统两大类:

    1.扩声系统:扬声器与话筒处于同一声场内,存在声反馈和房间共振引起啸叫、失真和振荡现象。要保证系统稳定和正常运行,最高可用的系统增益比发生声反馈自激的临界增益低6dB

    2.放声系统:系统中只有磁带机、光盘机等声源,没有话筒,不存在声反馈可能,声反馈系数为0,是扩声系统一个特例。

    扩声音响系统按用途可分为以下几类:

    1)室外扩声系统

    室外扩声系统主要用于体育场、车站、公园、艺术广场、音乐喷泉等。它的特点是服务区域面积大、空间宽广、背景噪声大;声音传播以直达声为主;要求的声压级高,如果周围有高楼大厦等声反射物体,扬声器布局又不尽合理,声波经多次反射而形成超过50ms以上的延迟,会引起双重声或多重声,严重时会出现回声等问题,影响声音的清晰度和声像定位。室外系统的音响效果还受气候条件、风向和环境干扰等影响。

    2)室内扩声系统

    室内扩声系统是应用最广泛的系统,包括各类影剧院、体育馆、歌舞厅等。它的专业性很强,既能非语言扩声、又能供各类文艺演出使用,对音质的要求很高。系统设计不仅要考虑电声技术问题,还要涉及建筑声学问题。房间的体形等因素对音质有较大影响。

    3)流动演出系统 

    扩声系统除了固定安装系统外还有流动系统。常用于各种大型场地[如体育场(馆)、艺术广播和大型宴会厅等]非文艺演出用临时安装的系统称流动演出系统。流动演出的音响设备必须结构紧凑,便于携带、运输和安装,可靠性高并能适应各种苛刻的使用环境。大型流动系统的投资大,通常向专业音响公司租赁使用。

    4)公共广播系统

    公共广播系统为宾馆、商厦、港口、机场、地铁、学校提供背景音乐和广播节目。近几年来,公共广播系统还兼做紧急广播,可与消防报警系统联动。公共广播系统的控制功能较多,如选区广播和全呼广播功能、强制切换功能和优先广播权功能等。扬声器负载多而分散,传输线路长。为减少传输线路损耗,一般都采用70V100V定电压高阻抗输送。声压级要求不大高,音质以中音和中高音为主。

    5)会议系统

    随着国内、国际交流的增多,近年来电话会议、电视电话会议和数字会议系统(DCN)发展很快。会议系统广泛用于会议中心、宾馆、集团和政府机关。

    会议系统包括会议讨论系统、表决系统、同声传译系统和电视电话会议系统。要求音、视频(图像)系统同步,全部采用电脑控制和储存会议资料。

多媒体会议室的扩声要求

    多媒体会议音响以自然声为主,要求扩散性良好,声场分布均匀,响度合适,自然度好等要求。在此多媒体会议系统中可以利用扩声系统提高声源在听众席的声压级和清晰度的扩声,通过电声设计去控制和改善多媒体会议室的音质,达到了会议扩音系统的目的:提高响度和声场分布的均匀度,改善会议室的音质和提高音响效果。多媒体会议系统除了必须满足会议扩声系统达到良好的音质的要求以外,还必须满足整个音响系统声学指标设计的基本要求:

    1.要求有低的背景噪音环境

    用作扩声的会议室、厅堂必须要有低的背景噪音。噪音不仅可能来源于室外,而且也有可能来源于室内,如空调、通风设备、光设备运动时产生的噪音等等。噪音过高会造成电扩声系统的清晰度、可懂度下降,难以使音响系统达到希望的音质,而提高设备输出功率以提高输出声压级时又可能导致声反馈而使系统无法稳定工作。应该采取措施尽可能地降低听音环境的噪音。

    2.保证均匀合理的声压级

    要求室内的声压级按照不同类型的扩声达到一定的值。这就要求电扩声系统应具备足够的输出功率和声增益,室内声场应均匀扩散,近次反射声应得到充分,合理的利用,音箱的辐射特性和摆放位置要合理选定。

    3.保证声音的清晰度

    扩声系统应保证声音的清晰度和语言的可懂度,这一要求对语言扩声的场合尤为重要,一般认为允许的最大辅音清晰度损失率不可超过15%

会议室扩声系统的设计

    扩声系统设计通常都从声场开始,然后再向后推进到功率放大器、声处理系统、调音台、直至话筒和其他声源。这种逐步向后推进的设计步骤是十分必然的。因为声场设计是满足系统功能和音响效果的基础,它涉及扬声器系统的选型、供声方案和信号途径等。只有确定扬声器系统才能进行功率放大器驱动功率的计算和驱动信号途径的确定,然后再根据驱动功率的分配方案进一步确定信号处理方案和调音台的选型等。

    声场设计是扩声系统的基础,涉及系统最终的音响效果,但也是非常复杂繁琐的工作。由于计算机技术的飞跃发展,现在可采用利用声学软件工具进行计算,最终可获得满足预期要求的声场效果,不过,声场设计过程可能需要反复多次才能达到要求。

    根据不同会议的需要,可以配置带表决的会议系统或同声传译系统。

    在表决时,代表只需按下自己面前设备上的表决键,表决结果会显示在主席机的LCD屏上,或通过CCUDCN软件显示在会议室的其它大屏显示设备上。
    
同声传译一般最少采用1+3(一个母语种和三个受译语种)语种的传译,除正式代表外还可根据需要增设旁听的席位。
    
语种分配可经采用有线或无线方式:
    
有线语种分配利用DCN系统的电缆干线向会议参加者分配翻译语种,正式代表通过接到装有通道选择器的发言设备上的耳机收听翻译语种,列席代表通过接到通道选择器上的耳机收听翻译语种
    
无线语种分配利用红外系统实现无线传送
    
典型红外系统由红外发射机,辐射器,红外个人接收机组成:
    -
红外发射机:为每个语种通道产生一个载波 
    -
红外辐射器:用于向整个会场分布红外线信号。
    
安装辐射器时可以将它们嵌入墙面或天花板。正确调整辐射器的安装位置,可达到最佳会场红外线信号覆盖。 
    -
红外接收机:最多可接收16个语种通道,具有高速换档的通道选择功能,LED显示以及语音放大等功能。

会议厅音质设计要求 

    1、合适的响度

  对于以语声为主的厅堂,响度一般不低于60~65phon;对于有比较大的动态范围的厅堂,如音乐厅,响度一般不低于40~80 phon。为了保证正常和听音,干扰噪声的声压级应低于听要听的声音10dB以上。

  为了达到合适的响度,应考虑以下几点。

  声源的能量。

  观众厅的容积与扩散。

  房间的体型。

  厅堂自然混响时间。

  背景噪声。

    2、声能分布均匀

  整个厅堂内各点声能分布均匀,即声场分布均匀,可保证各区域内听众听到的响度基本一致。声场均匀的厅堂中,最大声压级与最小声压级之差不超过6dB, 最大声压级(或最小声压级)与平均声压级之差不超过3dB。在音质设计时,采取下列措施可使声音得到充分扩散,声能分布也就比较均匀。

  体型设计的扩散处理。

  装置各种类型的扩散体。

  均匀布置吸声材料。

    3、选择合适的混响时间

  厅堂音质的好坏与混响时间关系很大。混响时间选择得合适,能提高语言清晰度和音色丰满度。近次反射声有助于加强直达声,特别是大厅内来自侧墙的反射声,对声音的空间感和洪亮感起重要作用。在大型厅堂中,可利用近次反射声使声场均匀。

    4、避免出现音质缺陷

  厅堂的音质缺陷主要指回声、颤动回声、声聚焦、声染声及声阴影等声学现象。要设计合理的混响时间,避免出现音质缺陷。下面进一步说明这五种明显的音质缺陷。

   1)回声(echo

  指强度和时间差大到足引起听觉将它与直达声区分开来的反射声。从单一声源产生的一连串可分辨的回声则叫作多重回声,当室内两个界面之间距离大于一定数值,且吸声量不足时,在其中间声源发出的声音就可能产生多重回声。回声会影响听音注意力,影响声音的清晰度,破坏立体声聆听的声象定位效果,因此,回声是 应该防止的。

   2)颤动回声(flutter echo

    当声源在平行界面或一平面与一凹面之间发生反射、界面间距离大于一定数值时会出现颤动回声。发生颤动回声时,声音有连续的重叠声,并有颤抖的感觉。颤动回声会引起听力疲劳,使人感到厌烦。 

   3)声聚焦(Sound focusing 

  指凹面对声波形成集中反射,使反射声聚集于某个区域,造成声音在该区域特别响的现象。声聚焦造成声能过分集中,使声能汇聚点的声音嘈杂,而其他区域听音条件变差,扩大了声场不均匀度,严重影响听众的听音条件。中国建筑环境声学网

   4)声影区(Sound shadow area

    指由于障碍物或折射的原因,产生声音辐射不到的区域。在声影区内声压级很低,音量很轻。因此声影区的存在也是声压不均匀的原因。

   5)声染色(room coloration

  由于室内频率响应的变化,使原始声音被赋予外加的音色特点。容积小的听音室,本征频率在低频端分布不够密集连续,因此在低频段易产生共振的音染现象。共振现象产生的声染色效应,引起声音信号的失真,产生主观听感上的厌恶情绪,严重影响听音效果。

  综上所述,前四种缺陷一般容易发生在大厅中,解决的方法是应用几何声学的有关规律予以消除,而第五种缺陷则多发生于小室,应从波动声学的角度加以考虑,消除音质缺陷。 

  避免厅堂音质缺陷的方法,主要是从厅堂的体形设计和吸声材料布置两方面入手,消除产生音质缺陷的条件。例如,为了消除回声,应在可能引起回声的部位布置强吸声材料,使反射声减弱经;另一种方法是调整反射面角度,将后墙与顶棚交接处作成比较大的倾角,将声音反射给后区观众,彻底消除回声,取得化害为利的 效果。为了消除声聚集现象,应尽量控制厅堂界的曲面弧度,采用凸形结构,并在弧面上布置合适的吸音材料。为了消除音质缺陷,可根据厅堂内声源的位置。采用几何作图法,用声线的分布找出各种声缺陷的条件和部位,再采取必要的措施进行抑制。

 
 
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