建筑视听系统优质课ppt课件第三章扩声系统.ppt
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1、第三章 扩声系统,第一节 扩声系统的基本组成,小礼堂扩声系统,第一节 扩声系统的基本组成,扩声系统的作用是把自然声源的声音信号加以增强,提高听众区的声压级,使远离声源的听众也能清晰地听到声源发出的声音。扩声系统包括四个主要部分:音源及其声学环境;调音台;功率放大器;扬声器及其声学环境。,音源部分:传声器、录音卡座、激光唱机,数字录音机等节目设备。调音台:内藏的多路的前置放大、混音、均衡、监听和编组等功能。此外根据实际需要在上述结构中插入压缩限幅器、听觉激励器、延迟器,房间均衡器和分频器等周边设备。,声学环境:是音响系统的一部分,对于厅堂扩声系统而言,传声器和扬声器的特性均与所处的声学环境有关,
2、而且扬声器与传声器都处于同一室内空间,因而扩声系统本身就是一个存在声反馈的闭环系统。此时的声学环境既是扬声器的声负载。,衡量扩声系统的技术指标应该从“听得到”和“听得好”两方面考虑。指标是指客观上可以测量的声学特性指标。一、最大声压级SPL。扩声系统的最大声压级是指在听音区产生的最高稳态准峰值声压级,单位为dB。所谓准峰值是指用与声音信号相同峰值的稳态简谐信号的有效值表示的数值。,第二节 扩声系统的主要技术指标,扩声系统的最大声压级是个重要的声学指标,没有达到需要的声压级,扩声系统将失去意义,扩声系统的最大声压级与频率有关,因此,在表示最大声压级时应有频率条件。如表示为:808000Hz范围内
3、平均声压级)100dB等等。,二、传声增益G,传声增益:指扩声系统达到最高可用增益时,听音区各测点处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。传声增益表征了扩声系统的工作稳定性能。通常扩声系统的传声增益最高只能做到-2dB左右,通常最低要求不小于-lOdB。,例如:在扩声系统达到最高可用增益时,声音信号在传声器处的声压级为80dB,在扬声器声场中各点测得的稳态声压级平均值为75dB,则扩声系统的传声增益为G=75dB-80dB=-5dB。扩声系统的传声增益与频率有关,在表示传声增益时,应有频率条件,如表示为:100Hz l0kHz,传声增益为-8dB等等。,三、声场不均匀度 声场不均匀度
4、是指有扩声时,厅堂内各测点得到的稳态声压级的极大值和极小值的差值,以dB表示,一般要求310dB。声场不均匀度与频率有关,因此,在表示声场不均匀度时,应有频率条件,如表示为80Hz:声场不均匀度10dB等等。,四、传输频率特性 传输频率特性是指听音区各测试点处稳态声压的平均值相对扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。扩声系统的传输频率特性与频率有关,因此,在表示传输频率特性时应有频率条件,如表示为:以808000Hz的平均声压级为0dB,在此频带内允许范围为土4dB。有时还用频响曲线来表示。,五、系统噪声 扩声系统的系统噪声是指当扩声系统工作在最高可用增益状态下,关闭场内所有噪声
5、源很大时,将传声器的输人口短路时,所测得的总噪声。噪声是用NRXX表示的,NR(Noise Rating)是噪声评价曲线的意思。一般室内扩声系统要求:系统噪声NR30,在要求高的情况下,则要求系统噪声NR20。,六、总噪声扩声系统的总噪声是指扩声系统达到最高可用增益,且无有用声信号输入时,听音区各测点处噪声声压级的平均值。一般室内扩声系统要求:NR20。七、系统失真总噪声NR35,在要求高的情况下,则要求系统总噪声扩声系统的系统失真是指扩声系统由输入声信号到输出声信号全过程中产生的非线性畸变。一般室内扩声系统要求:系统失真3 8。,八、语言传输指数(STl)和快速语言传输指数(RASTl)ST
6、I是表示与可懂度有关的语言传输质量的物理量。ASTI是用语言传输指数法(STl)在某些条件下的一种简化形式测得的与可懂度有关的语言传输质量数据。这是一种客观评价九、汉语清晰度扩声系统的汉语清晰度是指正确地接收被传递的,相互无联系的汉语单字或其他音节等语言单元的百分数。即汉语清晰度一般要求汉语清晰度80,第三节 扩声系统的设计,一.确定扩声系统的声学特性参数指标 各种建筑音响系统几乎都需要设计扩声系统。扩声系统的质量主要表现在它的声学特性指标。在作扩声系统设计时,应充分了解这些标准的内涵,并要留意这些标准。然后,根据用户需求和投资预算,确定规模及指标要求,这就是定位要准确。,二、降噪处理 小的背
7、景噪声是使音响系统获得良好音响效果的基本条件。1建筑物内噪声的来源 建筑物内噪声基本上来源于如下几个方面:1)通风、空气调节系统。2)室内机电设备。3)室外环境噪声。2噪声控制原理及措施,2.控制噪声的原理主要是:降低声源噪声;控制噪声传播途径。(1)通风管道及出风口传出的噪声处理1)通风管道可以把设备的噪声传进室内,这可在通风管道中插入消声器以降低噪声。2)低频噪声可通过通风管道管壁沿着管道传人室内,应在通风管道壁外加隔声处理。3)为了减小气流的再生噪声,应尽量控制管道中的气流速度(风速)和减小风道系统的阻力。,(2)灯光系统的噪声处理1)各种类型的灯具及光源,都会发出交流哼声,特别是大部分
8、灯具都是安装在天花板上,往往安装不够牢固或天花板本身有松魂;于是造成了较大的与工频频率相同的振动噪声。因此对电器的安装和天花板的装修等都要患 格按工艺要求进行。2)在灯光系统中,晶闸管调光器是噪声的主要来源,它是通过交流供电电源、感应/辐射三个途径对扩声系统引入噪声干扰的。,三、最佳混响时间的选择房间有一个最佳混响时间是有一定范围。,混响时间过短,对于剧院、音乐厅等要求高的厅堂,可考虑装置“室内声场可变的声学系统”,的多通道混响系统(Multiplechannel Reverberation System,简称MCR系统)或声控系统(Acoustic Control System,简称ACS系
9、统).由于这种系统是用电声方法去实现建声的目的,且可方便地控制混响时间,有较好的应用前景,故在此对其中一种方法MCR作一简单介绍。,MCR系统是用电声方法改变(增长)室内的混响时间,它是用大量的放大通道有效地提高混声能,从而延长了混响时间。传声器布置在观众厅不直接拾取舞台上的信号而拾取混响声。每个扬声器处于厅堂混响半径以外,特别是同声道的传声器的混响半径以外,这样可以使各声道间的相关性最小。总放大量就是各声道放大量之和。,用这种电声方法处理声场,增加混响时间和改变混响时间(这对多功能厅堂是必须的),可以达到接近房间自然混响的效果。它较用建声方法实现可变混响时间投资要省,操作也方便。,利用电声的
10、方法实现室内声学可变(或增强)的实用系统源于20世纪50年代。第一套立体混响装置是1954年实现的,后来不断出现了许多不同控制方法的系统,如Vermulen在飞利浦设计的“立体混响系统”,RCA实验室提出的“声学电子厅堂”以及ERES、DELTA、SIAP、MCR、ACS系统和近期出现的CARMEM、VRAS、EMCR系统等等。可变室内声学系统自问世已有近50年的发展历史。50年来,伴随科学技术的发展与进步(特别是电子技术的迅猛发展),它已从开始的实验装置发展到完善的系统设备。目前它已在世界上许多发达国家的剧院,尤其是多功能剧院中得到了广泛的应用。,四、房间体形对音质的影响 在音响系统设计中,
11、除了选择最佳混响时间外,房间还必须有合适的体形,使室内的声音有适宜的扩散。表3-2分析了几种典型房间平面形状对音质产生的影响。表3-3分析了几种典型房间剖面和顶棚形状对音质产生的影响。,五、各类室内扩声系统扬声器的布置 1)正确选择扬声器和确定扬声器的安装位置是扩声系统设计的最关键的步骤。扬声器布置原则是:根据房间(厅堂)的体形,应用几何声学方法使辐射的声能覆盖整个听众席,使听众席有足够直达声和前期反射声,并尽可能使声压级均匀。同时扬声器的布置应有利于提高系统的传声增益和节省功率。,2)扬声器在室内的布置方式基本上可分成集中式、分散式和集中与分散混合式三大类。再图3-4清晰度高,视听方向感比较
12、一致,对语言扩声效果好。,图3-5a适合有多层挑台的厅堂,分别向各层观众供声。图3-5b适合于在舞台口中央布置方式时作拉声像用。,图36可表现舞台上声源的空间分布和移动,获得立体声效果,但易引起声反馈,一般用于演出系统。,图37较适于高度较低房间内的语言扩声播放背景音乐。,图38声音只从一处发出,避免了发自不同处声音之间的干扰,有利于提高语言清晰度,视听比较一致,但对扬声器的声压级和指向性要求较高。,图39声场分布比较均匀,声反馈易于控制,但各个扬声器发出的声音可能互相干扰,观众的视听感觉一致性差。,3)对于标准的剧场建筑,应采用中华人民共和国文化行业标准WHT182003中附录A(规范性附录
13、)A剧场扩声系统设计图例和附录B(规范性附录)B剧场扩声系统图例中扬声器的布置方式,图3-10由布置在观众周围的效果扬声器,以不同的组合方式,先后顺序发出各种客观环境中的声音,以渲染气氛增加真实,或通过音乐特别声响,创造一种虚幻意境,以此引起观众的各种共鸣。,在这两个附录中,其扬声器布置基本上是相同的,即主扬声布置在台口上方,两组扬声像的辅助扬声器布置在台口两,一组辅助扬声器布置在两道面光槽的后面,作补声用。此外,布置了舞台返送扬声、乐池返送扬声器、音响效果扬声器和音控室监听扬声器。,A剧场与B剧场扬声器布置的差别在于A剧场主扬声器为两组布置,可实现单声道或双声道,而B剧场主扬声器为三组布置,
14、可实现单声道、双声道或三声道(如增加空间成 像的中间通道等)。采用指向性能优越的强指向性和可变强度扬声器的组合,可以考虑取消两道耳光后的辅助扬声器组。,4)歌舞厅/的土高舞厅的扬声器应布置舞池四周,的士高舞厅应加强超低音且应加 24只功率略小的辅助低音箱,吊挂在舞池上方四周。5)推荐在天花板矮、体型狭长的场所在天花板上分散布置较小功率的扬声器(见图),6)对大型的会展中心大厅,其面积为数千平方 甚至上万平方米,高度在30多m以上,此时应考虑采用以大型数百瓦以上的天花板扬声器为主,侧墙和侧柱的扬声器为辅的布置方式。7)为了提高系统的传声增益,要特别留意舞台上方和台口两侧的扬声器与传声器的相对位置
15、,建议在厅堂的纵向垂直距离不小于1m。,8)对于各种大小不等的不标准建筑,应该根据实际情况,用上述原则灵活运用,综合确定扬声器的布置方案。,1根据功能要求确定组成框图 对于标准的剧场建筑,应参照中华人民共和国文化行业标准WHT182003中附录A(规范性附录)A剧场扩声系统设计图例和附录B(规范性附录)B剧场扩声系统图例所推荐的方案,确定组成框图。对于各类扩声系统则应根据实际情况而定。,1)图312为典型扩声系统设备组成框图,这是一套较为完整的扩声系统设备。它包括音源、调音台、听众席扩声设备、舞台监听设备和控制室监听设备等五大部分。图中,音源部分包括传声器、无线传声器、激光唱片、录音卡座、调谐
16、器等。,听众席扩音设备是整个扩音系统的主要设备,它对系统起着关键性作用。其中反馈抑制器、压限器和听觉激励器,主要加在主系统中,因为引起声反馈主要源于主系统,压限器也主要用于保护主系统设备,听觉激励器是使听众获得好的音响效果。此外,均衡器、分频器、功率放大器和扬声器都是必备的环节,其功能和作用如前所述。,2)舞台监听设备的作用是使表演者听到自己的声音,从而能够更好地调整自己的出,使节目更加完美。控制室监听设备是让调音师监听节目的演出情况,以便随时对系统进行调校修正。监听系统应该能真实反映节目的原貌。因而应该是一个高保真系统,其设备应该有高的素质,这一点应该提醒注意。,3)还需强调,在系统的所有设
17、备中,虽然作用各有不同,但任何一个环节素质不高,都将影响系统整体水平。在配置设备时,必须从系统的总体要求出发各个环节均选取同等级别的设备。在所有设备中,扬声器系统是重要而薄弱的环节,要特别精心挑选。,4)对于标准的剧场建筑,应采用中华人民共和国文化行业标准WHT192003中附录A(规范性附录)A剧场扩声系统设计图例和附录B(规范性附录)B剧场扩声系统图例中系统原理图例A剧场为传统配置,B剧场为应用媒体矩阵和计算机以及可实现网络传输、集中控制的配置,应用内置声频处理器的媒体矩阵是大中型音响系统的方向。而是否实现网络化和集中控制则应根据需要决定。,2扬声器的选用 1)对大型的剧院、会堂等厅堂应选
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