電影院音響系統(tǒng)

1、電影院音響系統(tǒng) 第一頁第二頁第三頁第四頁自1995年道爾比電影立體聲引入我國以來，國內電影立體聲事業(yè)獲得長足發(fā)展，特別是數(shù)字電影的發(fā)展，極大地推動了我國的電影科技進步。現(xiàn)在，我國的城市影院已絕大部分改造為SR型立體聲或數(shù)字立體聲聲電影院，電影院聲學環(huán)繞的改善，音響系統(tǒng)質量的提高，已日益受到重視。電影院音響系統(tǒng)涉及范圍較廣，它包含電影院內的建筑聲學設計與全部還音系統(tǒng)及其設計。這里僅討論電影還音系統(tǒng)的B環(huán)部分功放與揚聲器的基本特性，以及聲場設計方法，同時對我國目前影院內使用最多的音霸牌電影立體聲功放與揚聲器予以介紹。第一章 功率放大器的基本技術特性與典型產品介紹功率放大器的作用是將解碼、均衡后的各

2、路聲頻信號進行放大，并推動揚聲器供聲。在立體聲電影重放技術中，對功率放大器的要求是高效率、低失真、大功率、高保真，確保聲音的重放有足夠的功率，并能如實地反映聲頻信號的音質與音色。掌握功率放大器的各項技術性能，是正確選擇與使用功率放大器的必要條件。1.1 功率放大器主要性能指標及其評價以定阻輸出功率放大器為例，其主要性能指標見表1表1 聲頻功率放大器基本參數(shù)序號基本參數(shù)名稱 測量條件單位基本參數(shù)要求I類II類III類1贈益限制的有效范圍正常工作條件HZ20Hz-20kHz±0.5dB 40Hz-16kHz±1dB80Hz-8kHz±2dB 2總諧波失真額定條件正常工

3、作條件%0.520Hz-20kHz 0.540Hz-16kHz 280Hz-12.5kHz 1/100額定輸出功率時0.5143失真限制有效頻率范圍正常工作條件Hz20Hz-20kHz0.5 40Hz-16kHz0.5 80Hz-12.5kHz0.5 4信噪比線路輸入寬帶dB948171A計權9986765過載源電動勢與額定源電動勢之比線路輸入額定條件dB2612126阻尼系數(shù)額定條件1047串音衰減額定條件寬帶1kHzdB604030250Hz-10kHz50308轉換速率額定條件309增益差音量控制器從最大位置到下降46dB范圍內dB14410穩(wěn)定性額定條件不應有自激和寄生振蕩1.1.1

4、頻率響應頻率響應應考慮兩個指標：增益頻率響應和失真頻率響應。增益頻率響應是指功率放大器各頻率分量的放大能力。它表明功率放大器的整機頻率特性，即放大器的通頻帶寬度以及在通頻帶內放大量的不均勻度。圖1為典型高保真功率放大器的頻響曲線。盡管可聞聲頻響范圍為2020kHz，但為了降低失真，放大器的頻帶寬度擴展至10100 kHz，不均勻度小于1dB。圖1 增益頻率響應曲線失真頻率響應曲線亦稱功率帶寬，它是指功率放大器工作在1/2額定輸出功率狀態(tài)下，各頻率成分均小于總諧波失真額定值的頻率范圍。圖2為高保真功率放大器的失真頻率相應曲線，為了保證大功率輸出狀態(tài)下放大器音質依然良好，其頻響范圍在總諧波失真系數(shù)

5、小于0.1%的情況下，須在1060 kHz范圍內不均勻度低于3dB。圖2 失真頻率響應曲線1.1.2 失真度失真度是指功率放大器非線性畸變狀況，考慮靜態(tài)指標有諧波失真、交越失真、削波失真、相位失真和互調失真；動態(tài)指標有瞬態(tài)互調失真等。對于晶體管功率放大器，只要加入相當量的負反饋就可以達到相當高的諧波失真水平（目前已可降低到0.01%以下）。但是，即使特別小的諧波失真，在主觀聽聲中仍感到聲音發(fā)硬，高頻發(fā)毛，不如比它低兩個等級的電子管功率放大器音質好。這是因為晶體管功率放大器的過荷失真是硬的，如圖3所示，在過荷點后，非線性畸變迅速增加，輸出波形如刀削，而電子管功率放大器過荷曲線較平緩，輸出波形失真

6、雖扁但仍有弧度。由于現(xiàn)代音樂沖擊成分多，為了獲得良好的音質，晶體管功率放大器應有較大的輸出功率，通常其輸出功率至少大于電子管功率放大器輸出功率2倍以上才能達到相當效果。兩種功率放大器的過荷曲線兩種功率放大器的過荷失真輸出波形圖3 晶體管功率放大器與電子管功率放大器的過荷失真比較瞬態(tài)互調失真是晶體管功率放大器的嚴重弊病之一，它是由于放大器使用了深度負反饋而伴隨著深度滯后補償而引起的。為了避免出現(xiàn)瞬態(tài)互調失真，應盡量采用全對稱電路結構，提高晶體管的截止頻率（fr）值，使放大器的開環(huán)頻響好，降低整個放大器的開環(huán)增益，只使用2025dB的大環(huán)路負反饋，增加局部負反饋，使放大器的各級具有最大帶寬和線性，

7、將開環(huán)增益控制在4455dB；在放大器穩(wěn)定工作條件下，設法去掉消振電容，改滯后補償為超前補償?shù)鹊取?.1.3轉換速率功率放大器的轉換速率的定義是放大器瞬時輸出電壓上升（或下降）的最大時間變化率，即輸出電壓對時間的最大導數(shù)（dv/dt）。它反映了放大器跟隨能力的大小，可用來作為評價放大器瞬態(tài)失真“虧損失真”的一種方法。由于現(xiàn)代立體聲音樂節(jié)奏強烈，信號變化量大，而且又有較多中、高頻分量的打擊樂器，這就要求放大器須有跟得上輸入信號躍變的速率。功率放大器的轉換速率可以用使放大器獲得最大輸出的10kHz大振幅方波信號作為源電動勢測量，方波的上升（下降）沿要十分陡，然后用示波器的縱軸刻度（V/s）和橫軸刻

8、度（t/div）計量放大器輸出方波信號前沿（后沿）的10%90%間電壓變化值t，計算v與t的比值，可得到功率放大器的轉換速率。 轉換速率低的功率放大器瞬態(tài)響應差，而轉換速率相當高（數(shù)百V/s）的功率放大器，穩(wěn)定性差，而且還有可能引入噪聲和干擾。轉換速率究竟以多大為最佳，目前尚無定論，根據(jù)信號源與聽感要求，轉換速率在30100 V/s的功率放大器比較符合需要。1.1.4輸出功率功率放大器的輸出功率是指在額定負載阻抗下，放大器不失真的輸出功率，亦稱額定輸出功率。在額定輸出電壓不變時，降低負載阻抗，放大器不失真的輸出功率稱為放大器的最大輸出功率。功率放大器的輸出功率可根據(jù)使用場合，負載狀態(tài)去選擇，專

9、業(yè)功率放大器可有從501200W等各種系列。由于晶體管功率放大器過荷后將會產生迅速增加的非線性畸變，見圖3。為了保證節(jié)目的一定動態(tài)范圍和音質的明顯改善，晶體管功率放大器的額定輸出功率應遠遠大于實際使用需要的平均輸出功率，通常應有5-10倍的功率儲備傳余量。這是與電子管功率放大器實際使用的不同之處。1.1.5阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)的定義為功率放大器的額定阻抗（即揚聲器阻抗）與輸出阻抗比值，它是指功率放大器對揚聲器電阻尼的大小，也反映了功率放大器與揚聲器的配接關系。揚聲器阻抗不能用純電阻代替，它是隨頻率而變化的。實際放聲時，各種頻率成分都存在而且不斷變化，揚聲器振動自身產生的反電動勢又回送給功率放大器，

10、這種阻抗的變化、頻率的波動和反電動勢的“逆電效應”，會使功率放大器產生瞬態(tài)失真，嚴重影響音質，因此功率放大器必須有一定的阻尼系數(shù)。 阻尼系數(shù)過?。ǚ糯笃鬏敵鲭娮璐螅?，低音揚聲器在聲音停止后仍留有阻尼余振，產生欠尼現(xiàn)象，音質不清脆。阻尼系數(shù)過大（放大器輸出電阻?。?，會產生過阻尼現(xiàn)象，瞬態(tài)特性變壞，聲音發(fā)干，明顯影響音質。為了獲得各類揚聲器的阻尼匹配，功率放大器應有較大的阻尼系數(shù)，高保真功率放大器的阻尼系數(shù)設計在20100。1.1.6 信噪比功率放大器的信噪比是由輸入級晶體管和反饋電阻決定的，通常功率放大器的信噪比應高于前置系統(tǒng)的信噪比，較好的功率放大器信噪比應達到100110dB。1.1.7分離

11、度雙通道立體聲功率放大器的分離度可用左、右兩通道的信號串音衰減來表示。理想狀態(tài)下的串音衰減應為無窮大，保證左、右兩通道完全分離，實際的高保真立體聲功率放大器的串音衰減應70dB。1.2 EPCPA系列影院功率放大器EPCPA系列影院功率放大器是南京音霸音響電子系統(tǒng)工程有限公司根據(jù)數(shù)字立體聲還音的基本要求與“THX”系統(tǒng)的推薦而研制的新型大功率、低失真功率放大器。1.2.1產品性能指標（見表2）表 2 CPA系列影院功率放大器主要電性能指標項目CPA401CPA801CPA1201CPA2401CPA3601額定輸出功率，W8300300×2400×2600×2 8

12、50×2額定輸出功率，W4450450×2600×2900×21300×2額定輸出功率，W橋接8監(jiān)聽 10W900 120018002600 額定頻率范圍，Hz20-20K 總諧波失真，0.2 % 輸入靈敏度，V1.1 輸入阻抗，20K（平衡輸入） 10K（不平衡輸入）串音衰減，dB 50 信噪比，Db（ A計權）100 注： 所有技術指標均為實測結果。 1.2.2 產品主要性能特點功率放大器設計的重點是解決大功率與低失真的一對矛盾。并使其具有足夠的動態(tài)余量并保證其工作可靠。該產品的所有關鍵元件，諸如晶體管與大功率管、電解電容、運放集成電路等全

13、部進口，并進行嚴格的篩選，嚴格的配對，嚴格的老化，在電路設計上全部采用國外先進的設計理念與技術。其主要技術特點為：1.2.2.1 互補反饋對管群式“地輸出”電路，讓大功率晶體管體直接接觸到散熱器上，而其間不加任何絕緣云母片，并配合大型散熱器及變速風機，加速大功率管的散熱能力，確保功率放大器在長期使用條件下溫升很低、使可靠性提高、輸出功率持續(xù)不斷。 1.2.2.2 采用先進的層壓電源設計，每個聲道均由獨立電源供電，其中CPA3601設計為雙變壓器供電形式，這樣能使輸出電流供給有力，大大地提高了聲道的分離度。1.2.2.3 功放設計有直輸出保護，輸出短路保護，開機、關機沖電流保護及溫度保護電路。1

14、.2.2.4在工藝結構設計上，力求簡潔、精致，同時更注意其工作的長期穩(wěn)定可靠。例如，采用性能優(yōu)良的帶狀條形散熱器，并在功放內部設計了順暢的散熱器通道，控制變速風機轉速，可產生較大的散熱面，以利快速散熱確保輸出功放管的一致冷卻效果。此外從產品的噴漆到商標的印制，無一不作精雕細啄。 第二章 揚聲器的基本技術特性與典型產品介紹2.1 揚聲器的基本技術特性揚聲器的基本技術特性是衡量揚聲器品質優(yōu)劣的主要依據(jù)，對于音響系統(tǒng)設計人員來說，了解各類揚聲器的基本特性，一是在選型與功放的配接上有更多的主動性與靈活性，二是在聲場設計時，可以根據(jù)揚聲器的指向特性獲得最佳的聲覆蓋和音響效果。確定揚聲器基本技術特性的主要

15、性能指標有功率、靈敏度、頻率響應、阻抗、非線性失真、指向性等。2.1.1 功率揚聲器的功率是衡量揚聲器工作可靠性的重要指標，確定揚聲器功率應有二個原則：1）揚聲器應能承受此功率長期連續(xù)工作，2）饋給揚聲器此功率，揚聲器的非線性失真不應超過規(guī)定值。揚聲器的功率是輸入電功率的有效值，揚聲器的功率應考核兩個指標：1）額定噪聲功率，這是指揚聲器在額定頻率范圍內饋以長時間的粉紅噪聲信號進行負荷而不產生永久性損壞的功率，在揚聲器商標上通常標這種功率值。 國外揚聲器所標出的額定功率通常為饋以粉紅噪聲信號連續(xù)工作2小時的功率。2）長期最大功率，這是指揚聲器在額定頻率范圍內饋以粉紅噪聲信號，揚聲器承受持續(xù)時間1

16、秒，時間間隔2秒，重復10次而不產生永入性損壞功率，長期最大功率一般為額定功率的2-4倍。揚聲器的額定功率與功率放大器的額定功率為截然不同的兩個概念， 功放的額定功率是指最大不削波（無削波失真）功率。特別是晶體管功放，多為定阻輸出，其輸出功率隨匹配阻抗而變化，由于其輸出特性較硬（相對于電子管功放），過了過荷點，將出現(xiàn)明顯失真，因此不能滿輸出功率使用，應留有25倍功率余量，這對降低失真十分有利。因此在進行功放與揚聲器配接時，不必苛求二者功率完全一致，應該要求功放輸出功率要大些，有關功率的確定方法在系統(tǒng)設計部分討論.2.1.2 阻抗與阻抗曲線揚聲器的阻抗是揚聲器音圈輸入端電壓與通過音圈電流的比值，

17、這一比值決定于音圈直流電阻、電感以及揚聲器在幅射聲波時引入的幅射阻抗，因此，阻抗是隨頻率而變的。圖4示出了揚聲器在恒流或恒壓條件下，阻抗模量隨頻率變化的曲線。阻抗曲線中低頻范圍內阻抗最大值處頻率為揚聲器的諧振頻率，用fo表示。在最大值后的最小值就定義為揚聲器的額定阻抗Z，通常額定阻抗要高于音圈直 圖4 揚聲器阻抗曲線流阻抗10%20%。 圖4 揚聲器阻抗曲線2.1.3 頻率響應和有效頻率范圍頻率響應是指在饋給揚聲器電壓（一般為1/10額定噪聲功率電壓）不變情況下，揚聲器在參考軸上距參考點為一定距離時輸出聲壓隨頻率變化特性，它反映了揚聲器對不同頻率聲波的幅射能力。頻率響應通常用揚聲器輸出聲壓級隨

18、頻率變化曲線表示，稱為頻率響應曲線，如圖5所示。在頻率響應曲線中找出聲壓級最大區(qū)域取一個倍頻程帶寬，測得聲壓級并下降10dB劃一平行于橫坐標直線，與頻響曲線的高低兩端分別交于f1和f2兩點，f1和f2對應頻率間隔為有效頻率范圍。對于各值頻率寬度小于1/8倍頻程部分，不計算在內。圖5 典型頻率響應曲線有效頻率范圍是表示揚聲器重放聲音的工作狀態(tài)和調和音色能力，不同用途，不同場合下的揚聲器應具有不同有有效頻率范圍。例如，作為立體聲音響系統(tǒng)重放時，必須選用具有寬有效頻率范圍的揚聲器。2.1.4 特性靈敏度（級）揚聲器的特性靈敏度定義為在有效頻率范圍內，饋給揚聲器以相當于在額定阻抗上消耗1W電功率的粉紅

19、噪聲電壓時，在參考軸上距參考點1m處所產生的聲壓，用dB表示。其定義表示為：式中，Lp為換算為1m 1w時的聲壓級，Pr為在r處測得的聲壓，Po=2×10-5Pa為參考聲壓，W為測試時饋給揚聲器的功率。Wo=1W為參考功率，r為測試距離，ro=1m為參考距離。2.1.5 非線性失真揚聲器的失真是由振幅非線性引起的，通常也包括諧波失真，互調失真、差額失真和瞬態(tài)失真。2.1.6 指向特性揚聲器的指向特性是描述揚聲器向空間各個方向幅射聲波的能力，其實質是表示揚聲器所產生的聲壓在空間的分布狀況，一般以水平和垂直兩個方向的幅射角來表示。了解揚聲器的指向性，對控制揚聲器聲場十分重要。2.1.6.

20、1描述揚聲器指向性方法 2.1.6.1.1指向性圖形：它為聲壓隨聲波幅射方向變化的一簇曲線，這簇曲線中，每一條曲線分別描述某一頻率的指向特性，并以極坐標表示，見圖6。 2.1.6.1.2指向性頻率響應：它為在不同聲波幅射方向，聲壓隨 頻率變化而變化的一簇曲線，每一條曲線分別描述某一方向的頻率響應特性， 并用對數(shù)坐標表示，見圖7。 圖6 指向性圖形 圖7 指向性頻率響應2.1.6.2 指向性因數(shù)Q和指向性指數(shù)DI在實際工程設計中常用揚聲器的指向性因數(shù)Q和指向性指數(shù)DI來描述其指向特性。指向性指數(shù)是指揚聲器在給定軸線方向上某一點的聲強級與在該點上由一全向點聲源幅射相等的功率產生的聲強級之比。指向性

21、因數(shù)是指上述同一點上產生的兩個聲強級之差。指向性因數(shù)Q和指向性指數(shù)DI之間關系如下： 圖8 指向性指數(shù)與指向性因數(shù) 圖8中，具有一定指向特性的揚聲器與全向性點聲源幅射功率相同，此時在相同距離處的聲壓級卻不相同。由于揚聲器的指向性因數(shù)為Q，因此揚聲器的幅射聲壓級要較全向點聲源高一個指向性指數(shù)DI值。當給定了揚聲器聲壓級下降6dB的水平覆蓋角和垂直覆蓋角后，指向性因數(shù)Q和指向性指數(shù)DI值，可由莫羅依（C.T.Molloy）公式計算出。圖9是Molloy公式水平覆蓋角和垂直覆蓋角的示意。需要指出的是利用Molloy公式計算出的Q和DI，僅在揚聲器的實際水平與垂直覆蓋角范圍內才有效，而且對于工作波長遠

22、大于揚聲器本身尺度情況，公式不成立。因此，利用Molloy公式計算Q和DI，大多用于高頻號筒式揚聲器中。例如，EP -PH2311、PH2314、PH2318型號筒，其水平指向角=900，垂直指向角=400，由公式可以計算出：Q=12.86，DI=11.09dB。EP -PH2319型號筒，其水平指向角=900，垂直指向角=500，由公式可以計算出：Q=10.35，DI=10.15dB。圖9 Molloy公式角度圖2.2 EP -CPS系列數(shù)字立體聲揚聲器系統(tǒng)：自音霸揚聲器的系統(tǒng)進入市場以來， 圖9 Molloy公式角度圖一直致力于電影還音系統(tǒng)。EP-CPS系列數(shù)字立體聲揚聲器系統(tǒng)以其精湛的技

23、術、卓越的性能、可靠的質量，優(yōu)質的性價比，贏得了中國和世界眾多國家電影院的信賴。在2002年EP-CPS揚聲器系統(tǒng)與EP-CPA功率放大器一道，獲得了國家科技成果鑒定和數(shù)字立體聲影院還音設備的示范項目驗收。2.2.1 EP -CPS系列數(shù)字立體聲揚聲器系統(tǒng)主要電聲性能指標見表3：表3 CPS數(shù)字立體聲揚聲器系統(tǒng)主要電聲性能指標類別型號阻抗 額定功率 W最大功率 W頻率范圍Hz靈敏度dB失真 指向特性水平垂直主揚聲器CPS42114600120040-16K100290°40°CPS42124600120040-16K100CPS4213830060040-16K97CPS4

24、2144600120040-16K 106次低頻揚聲器CPS4241830060035-500952 -CPS42424600120040-50098環(huán)繞聲揚聲器CPS4283810020050-16K912 100°100°CPS4284815030050-16K96注： 所有技術指標均為實測結果2.2.2 產品主要性能特點：根據(jù)數(shù)字立體聲電影還音的基本要求與“THX”系統(tǒng)的推薦值，該產品在系統(tǒng)設計方面，低音追求大功率、低失真，而高音則注重指向性的控制和功率承受能力，整個系統(tǒng)考慮平直的聲壓頻率特性，功率的合理分配。2.2.2.1 全部主揚聲器與次低頻揚聲器的單元均分別采用

25、為PW1503型15"低音揚聲器與PW1801型18"低音揚聲器，低音的振動質量設計得較大，磁路系統(tǒng)設計為具有對稱特性的通風冷卻式“VGC”磁路，大大改善了音圈散熱條件，有效地抑制了低頻失真；帶加強筋的線性紙盆與帶阻尼膠的布質懸掛系統(tǒng)連接的振動組件，確保最大偏移線性和嚴密的受控瞬態(tài)響應，提高了低頻揚聲器的功率承受能力，改善了阻尼特性。 2.2.2.2恒定指向性雙徑向號筒的應用，可以按設計的復蓋角度在有效的頻率范圍內提供均勻的聲蓋，保證所有頻率到達觀眾廳每個座位，以獲得多聲道數(shù)字立體聲電影的還音聲場效果。所設計的揚聲器系統(tǒng)中CPS4211的高音號筒為PH2311（尺寸：790

26、×790 ×900 指向性：900×400），CPS4212的號筒為PH2318（尺寸：450×280×240 指向性：900×400），CPS4213的高音號筒為PH2319（尺寸：760×380×290，指向性：900×500，、CPS4214的中音號筒與高音號筒分別為PH2331（尺寸：760×140×270，指向性：900×500），CPS4284的高音號筒為PH2104（尺寸：210×190×112，指向性：1000×1000）。所有主

27、揚聲器的號筒均設計為方向可任意調節(jié)，以滿足不同影院聲場條件的聲覆蓋需要。2.2.2.3高音驅動器的設計指導思想為“大音圈、大振膜、大磁路結構”。其中CPS4211、CPS4212的高音音圈為4"，CPS4213、CPS4214的高音音圈為3"。輕如薄紙，比鋼還硬的鉆石紋鈦合金振膜、KAPTON骨架矩形截面銅包鋁線音圈，這樣可降低振動系統(tǒng)質量，提高驅動器的功率承受能力，曲面導向均衡控制器的設計，有效地展寬了帶寬和平滑的無峰響應，大大地改善高音的音質和音色。2.2.2.4系統(tǒng)低頻揚聲器箱全部采用直接幅射式倒相結構，箱體容積與倒相口均采用了計算機輔助設計。箱體為硬質膠板（側板厚1

28、8，面板厚25）榫木聯(lián)接結構，確保系統(tǒng)的低頻響應平滑、延伸值低、均衡特性好，無共振現(xiàn)象。2.2.2.5 為確保數(shù)字立體聲電影的還音要求，全部主揚聲器系統(tǒng)均設計為電子分頻，高、低音系統(tǒng)被分別驅動。除CPS4213外，其余主揚聲器均為號筒外置結構。兩種環(huán)繞聲揚聲器系統(tǒng)（CPS4283、4284）為內置分頻結構，其分頻網(wǎng)絡可專門切換，對高頻預加重，以符合ISO2969“X”特性曲線要求。其音箱結構設計為150的傾斜角，并配套設計貼掛墻面的安裝支架，對安裝與調節(jié)環(huán)繞聲場十分方便。 2.2.2.6考慮到國內目前專業(yè)揚聲器的基礎制造工藝條件較差，部分部件與材料尚不能過關，揚聲器的主要關鍵另部件全部采用國際

29、采購方式，從國外進口。進口的另部件主要為：全部的高音音圈音膜組件，15"與18"低音揚聲器紙盆與音圈，大功率高、低音揚聲器用磁體（220），紙盆用阻尼軟化膠、高音磁隙用磁流體，大功率低音揚聲器用音圈編織線等等。從多年的設計生產與使用實踐中，我們深深地感受到這種做法對提高揚聲器的音質、音色條件、提高的揚聲器的可靠性十分有利，使產品能與國外進口產品相媲美，提高市場競爭力。第三章 影院音響系統(tǒng)設計3.1 影院音響系統(tǒng)設計的技術要求：3.1.1 足夠的響度（聲壓級）影院觀眾廳內，在沒有噪聲干擾情況下，觀眾聽到的重放聲應既不感到費力，又不感到震耳。通常要求有85dB的平均聲壓級，考慮

30、到音樂高潮的不失真重放，可再留有10dB余量，SR系統(tǒng)應有15-20dB余量，數(shù)字立體聲系統(tǒng)應有20-30dB動態(tài)余量。3.1.2 均勻的聲場分布：聲場分布均勻，可保證整個廳堂內各點聲能分布均勻，各區(qū)域內觀眾聽到的響度基本一致。通常，均勻的聲場分布應保證整個廳堂內最大聲壓級和最小壓級之間不超過6dB，最大聲壓級（或最小地質壓級）與平均聲壓級之間不超過3dB。3.1.3 合適的混響時間混響時間是影響影院觀眾廳音質的一個重要參數(shù)，混響時間控制合適就能提高語言清晰度和音色豐滿度，有助聲像定位，同時增加響度和聲擴散。對于電影立體聲所要求的觀眾廳最佳混響時間，可按其實際容積V（單位：立方米）由公式求得，

31、亦可由圖10中查得（均以500-1000Hz為基準）：3.1.4 具有良好過渡特性的頻率特性：廳堂內聲場頻率特性可以兩個方面評價，一個是混響時間頻率行性，另一個是聲場特性的頻率特性?；祉憰r間頻率特性是指廳堂內所要求考核的各頻段在各個頻率的不均勻性，通常要求廳堂混響時間頻率特性具有平滑的過渡，沒有較大的起伏，并且允許低頻混響時間稍有提高，高頻混響時間稍有降低。對于電影立體聲要求的混響時頻率特性的允差范圍可參見表4和圖11。圖10 觀眾廳內所要求的混響時間與其容積的對應關系2.1.3 頻率響應和有效頻率范圍頻率響應是指在饋給揚聲器電壓（一般為1/10額定噪聲功率電壓）不變情況下，揚聲器在參考軸上距

32、參考點為一定距離時輸出聲壓隨頻率變化特性，它反映了揚聲器對不同頻率聲波的幅射能力。頻率響應通常用揚聲器輸出聲壓級隨頻率變化曲線表示，稱為頻率響應曲線，如圖5所示。在頻率響應曲線中找出聲壓級最大區(qū)域取一個倍頻程帶寬，測得聲壓級并下降10dB劃一平行于橫坐標直線，與頻響曲線的高低兩端分別交于f1和f2兩點，f1和f2對應頻率間隔為有效頻率范圍。對于各值頻率寬度小于1/8倍頻程部分，不計算在內。表4 混響時間倍頻程段頻率特性頻率（Hz）63125 2505001k2k4k8k1.0-1.51.0-1.21.0-1.11.01.00.8-1.00.7-1.006-0.9圖11混響時間倍頻程段頻率特性表

33、聲場特性頻率特性，是指各聲道在廳堂內的各個區(qū)域、各個頻段內聲級的不均勻度，理想的這一頻率特性應為一條平直直線，實際上由于受到廳堂聲學條件和設備條理影響，不可能完全平直，但只能有±3dB容差。對于電影立體聲系統(tǒng)，其頻率特性應符合ISO2969X曲線要求（見圖12），各聲道的具體要求在第3.2節(jié)說明圖12 ISO2969X特性曲線3.1.5信噪比應滿足要求：噪聲對正常聽覺會產生干擾和掩蔽作用，影院內噪聲應低于42dB(A)，或符合NC35噪聲曲線要求，SR型立體聲影院內噪聲應低于38dB（A），或符合NC30噪聲曲線要求，數(shù)字立體聲影院內噪聲低于35dB(A)，或符合NC25噪聲曲線要求

34、。以保證重放信號在最小聲壓級位置上應大于30dB的信噪比。3.1.6 最大供聲距離為了保證電影還音直達聲的主導作用，最大供聲距離應為臨界距離的34倍。式中：Q為揚聲器的指向性因數(shù)，R為觀眾廳內的房間常數(shù)。3.1.7 消除音質缺陷回聲、顫動回聲、聲聚焦、強前次，長延遲反射聲等音質缺陷會破壞電影重放的音質，應予以消除。3.2 觀眾廳電聲技術特性3.2.1 主聲道3.2.1.1 主聲道宜采用電子分頻網(wǎng)絡3.2.1.2 主聲道的峰值聲壓級為103dB，宜留有3dB的功率裕量。3.2.1.3 主聲道的頻率特性應符合表5。表5主聲道的頻率特性倍頻程中心頻率f頻率特性要求允差 50Hz以下-6dB/倍頻程

35、±3dB50Hz2KHz平直2KHz10KHz-3dB/倍頻程10KHz16KHz-6dB/倍頻程3.2.2 環(huán)繞聲道3.2.2.1 左、右兩邊環(huán)繞聲道的峰值聲壓級均為100dB，并均宜留3dB功率裕量。3.2.2.2 環(huán)繞聲道的頻率特性應符合表6。表6 環(huán)繞聲道的頻率特性倍頻程中心頻率f頻率特性要求允差 100Hz以下-4dB/倍頻程 ±3dB100Hz=4KHz平直4KHz-8KHz-4dB/倍頻程8KHz以上-9dB/倍頻程3.2.3 次低頻聲道3.2.3.1 次低頻的峰值聲壓級為113dB。3.2.3.2 次低頻的頻率范圍為 20-120Hz3.3 影院音響系統(tǒng)的總

36、體設計根據(jù)上述要求，可對影院音響系統(tǒng)進行總體設計，其內容包括聲源總功率的估算，設備選型，系統(tǒng)連接等方面內容。3.3.1聲源總功率的估算實用聲壓級的計算，可近似表述為：其中：Lp：電影廳內距離r處聲場聲壓級Ls:揚聲器的靈敏度W：揚聲器的驅動功率r：測試距離，對于主聲道與次低頻聲道r可取放映距離的2/3，對于環(huán)繞聲道，r可取電影廳的寬度R：房間常數(shù)n：放聲揚聲器的數(shù)量式是在各聲道距離r處軸向測試的聲壓級，倘偏離軸向角度，則應為：其中，D(）為揚聲器的指向性函數(shù)，20 lgD()為偏離軸向角度后的聲壓級衰減量，實際應用中，電影廳內各聲道的指向性覆蓋必須保證均勻到位，因此只要在具有恒定指向性揚聲器的

37、覆蓋范圍內，其衰減量也必定在6dB之內。根據(jù)式驗算各聲道峰值聲壓級的具體步驟為： 根據(jù)電影廳的容積，按“標準”要求進行該電影廳的建聲設計，求出電影廳的平均吸聲系數(shù)。吸聲量S，同時計算出房間常數(shù)R。 由電影廳的放映距離，選擇合適的主揚聲器，次低頻揚聲器、環(huán)繞聲揚聲器及相應數(shù)量，并查出對應揚聲器的靈敏度，功率及指向性因數(shù)等項技術參數(shù)，同時選擇與之相匹配的功率放大器。 對于采用多數(shù)量揚聲器的聲場，應將其數(shù)量n統(tǒng)計上，如果采用多臺功率放大器驅動，則其驅動功率也應乘以n倍。 對于偏離軸向的聲場，應將其指向性函數(shù)值（即偏離軸向傾斜角的衰減dB值）一并計入。由公式或可以計算出各聲道揚聲器的峰值聲壓級，然后對

38、照“標準”驗證，只要有3dB的余量就足夠了。 計算時須注意，主揚聲器的左、中、右三路均分別覆蓋整個電影廳聲場，應單獨進行計算，環(huán)繞聲揚聲器由多臺構成左、右（或左后、右后）聲道，可按各聲道分別計算，次低頻揚聲器可由多臺構成，并由多臺功率放大器分別驅動，計算時應考慮互耦效應。 實際工程中,往往是知道了電影廳的幾何尺寸與混響時間，如何根據(jù)標準中所規(guī)定的各聲道聲壓級，去進行定性分析與定量估算，進而選擇對應功率值的揚聲器與功率放大器。為估算方便，可對式進行如下簡化， 設定揚聲器為恒定指向性，其指向性有度為水平900，垂直400，根據(jù)Molloy公式可以計算出：Q=12.8。 略去4/R，視混響聲場為直達

39、聲場，將略去部分作為功率余量的一部分 測試點在各聲道的軸線上，與聲源相距r，將Q/4的比值近似為1。由上述簡化原則，式可變?yōu)椋簽榍蟪鏊韫β?數(shù)值，式可變?yōu)槔?，電影廳內所用EP-CPS4211型主揚聲器的靈敏度為100dB，測量點距主揚聲器距離為24m，求出獲得85dB的平均聲壓級所需要驅動功率（WP）與達到103dB的最大聲壓級所需要驅動功率（WD）。根據(jù)上述功率要求，可以確定主揚聲器系統(tǒng)的功率要求，選擇合適的功率放大器。同樣也可以根據(jù)次低頻揚聲器和環(huán)繞聲揚聲器的聲場聲級要求，采用同樣計算方法可以先選定次低頻揚聲器和環(huán)繞聲揚聲器的型號和數(shù)量。由揚聲器系統(tǒng)總的功率數(shù)量以及分布狀況，選用合適的

40、功率放大器，確定放大器的功率及數(shù)量（包括備用數(shù)量）。在確定了揚聲器與功率放大器的型號、數(shù)量后，選定了控制機柜，最后作出各聲道揚聲器聲場分部設計和以揚聲器位置及管線分布為主的施工工藝圖。3.3.2 設備選型一個優(yōu)良的音響系統(tǒng)，應由優(yōu)良的硬件音響設備來支撐，下面簡要介紹影院音響系統(tǒng)的設備選型原則3.3.2.1 主揚聲器 指向性恒定，指向性為水平900，垂直400。 根據(jù)觀眾廳的大小以及所采用的立體聲制試可選用200w/400w-600w/1200w功率的不同類型揚聲器 頻率響應平直，頻響范圍為50-16KHz。 失直度小于2%3.3.2.2 次低頻揚聲器 低頻諧振頻率在20Hz左右。 可選用300

41、W/600W-600W/1200W功率的不同類型揚聲器 根據(jù)觀眾廳的大小以及所采用的立體聲制試，須選用28臺相對應功率的揚聲器，利用揚聲器的互耦效應，提高其功率承受能力。3.3.2.3 環(huán)繞聲揚聲器指向性以100度×100度為佳。頻率響應應達到70-12.5KHz。根據(jù)觀眾廳狀況可選用6-32臺，分數(shù)路控制。3.3.2.4 功率放大器與功率分配。根據(jù)立體聲處理器是器的輸出要求，功率放大器的輸入靈敏度以0dB+4dB為佳，輸入阻抗須大于10k。用于單聲道影院的功率放大器而應配置前置放大器，前置放大器的閉環(huán)增益應不低于60dB。 功率放大器的輸出功率應大于揚聲器的實際使用最大功率。 其它

42、技術指標應符合國家一級機的標準，其輸出阻抗適應性要強。 有過載和短路保護裝置，保證機器的性能穩(wěn)定，安全可靠。 機架與接插件符合IEC標準，確保與標準19英寸機架配合。 六聲道立體聲有左、中、右、左環(huán)、右環(huán)、次低頻六路輸出，由于環(huán)繞聲與次低頻揚聲器還需分組驅動，須留有一定備用數(shù)量。理想狀況下，至少需配備48臺功率放大器，采用電子分頻的系統(tǒng)應配有612臺功率放大器。3.4 電影廳聲場設計3.4.1主揚聲器系統(tǒng)三組主揚聲器置于銀幕后構成陣面型立體聲重放系統(tǒng)，使觀眾既有明確的方向感，又能隨畫面影像移動而感到聲像稱動，克服聲像空洞現(xiàn)象。三組揚聲器的電聲性能應基本一致。即：相位特性與頻率特性應一致，經(jīng)調整

43、后聲級相同，通道串音串減應大于30dB。主揚聲器系統(tǒng)的聲場設計要點為： 主揚聲器的間距應盡可能大，為了擴大立體聲聲強平衡區(qū)，主揚聲器間距至少應大于5m，對于小型立體聲影廳，其間距也不得小于3.5m。 揚聲器的安裝高度應以其高音號筒中心定位，其位置基本處于銀幕的2/3高度處，揚聲器應靠近銀幕，但不觸及銀幕。 高音的俯仰角調整應以在觀眾廳內獲得均勻的聲擴散為原則，這就要借助揚聲器和垂直指向特性去控制。例如：EP-PH2311型恒定圖13高音垂直覆蓋角調整圖指向性號筒，當偏離中心軸為130時，其衰減為-3dB；偏高20度時，衰減-6dB；偏離30度時，衰減-9dB。設計時，可將揚聲器中心輻射軸對準觀

44、眾席最遠區(qū)，利用“平方反比定律”使得揚聲器的距離衰減差值與偏軸衰減差值幾乎接近，從而保證均勻的聲場覆蓋，如圖13所示。通常在影院中，可將揚聲器輻射軸線對準后墻中下部，注意到垂直輻射角外沿對觀眾廳前區(qū)的聲覆蓋，這可通過作圖法和實際聲場測量調整到最佳位置。圖13 高音垂直覆蓋角調整圖圖14 主揚聲器水平覆蓋范圍調整圖 左（右）路揚聲器的水平覆蓋范圍調整原則為： 水平覆蓋角外沿（-6dB）應能包含第一排右（左）側座位； 側墻對主揚聲器輻射聲波的反射要小。調整前可根據(jù)觀眾廳中心線間距離AR以及A點到揚聲器輻射軸線與中心線交點的距離AB，由下式計算出揚聲器水平面與廳堂水平線的夾角 =arctg（AR/A

45、B） 計算和調整水平覆蓋角時，應盡量使揚聲器水平覆蓋角外沿與側墻平行，避免反射和回聲出現(xiàn)。3.4.2 次低頻揚聲器次低頻揚聲器擔負20200Hz頻段還音，由于人耳聽覺特性對低頻特別不靈敏，低頻 圖14 主揚聲器水平覆蓋范圍調整圖 揚聲器的效率又十分低，設計中應充分考慮。3.4.2.1可根據(jù)影院大小及對低頻效果聲的要求，將二臺、四臺甚至八臺揚聲器組合在一塊，用對應數(shù)臺功放分別驅動，利用互耦效應，成倍地提高系統(tǒng)效率。3.4.2.2揚聲器可以集中置于銀幕后舞臺中心或中路揚聲器一側，有條件時也可利用障板固定連接，以使低頻幅聲能盡可能地向前輻射，減少聲波的后輻射，造成不必要的聲能損失。揚聲器可以直接放在

46、舞臺地面，利用舞臺地面，利用地面反射聲加重次低頻。第三章 影院音響系統(tǒng)設計3.4.3 環(huán)繞揚聲器環(huán)繞聲揚聲器與主揚聲器系統(tǒng)構成波陣面型平面環(huán)繞立體聲系統(tǒng)。環(huán)繞聲揚聲器系統(tǒng)的良好設計可配合主揚聲器的聲像定位，增強整個電影立體聲信息的空間感、分布感和方位感。環(huán)繞聲揚聲器系統(tǒng)的聲場設計應要求：在觀眾廳內有均勻的聲波覆蓋，要有足夠的功率余量，其位置確定，應保證主揚聲器聲場對環(huán)繞聲聲場的“優(yōu)先效應”。具體可從以下兩個方面考慮：3.4.3.1 布置環(huán)繞聲揚聲器的布置應根據(jù)影院觀眾廳的大?。ㄩL度、寬度和高度）來具體確定，即由觀眾廳中放映距離確定銀幕前第一只揚聲器的位置以及各個揚聲器之間距離，由觀眾廳的寬度和

47、高度確定揚聲器的懸掛高度和傾斜角度。 水平位置確定：水平位置確定首先要確定第一只揚聲器的安裝位置，一般考慮以下兩個條件：a) 與銀幕要有一定距離，避免前區(qū)揚聲器產生“環(huán)繞聲從前方發(fā)出”效應，b) 前區(qū)第一只揚聲器與后墻揚聲器間距的聲延遲，應盡量控制在“優(yōu)先效應”所規(guī)定的時域內，以利在整個環(huán)繞聲聲場中，主揚聲器聲場“優(yōu)先效應”的調整。鑒于“優(yōu)先效應”，環(huán)繞聲揚聲器的前后位置如果超過18m，其前后聲場的延時將超過50ms，這對主揚聲器與環(huán)繞聲揚聲器的聲場調整十分不利。 安裝高度調整：揚聲器的安裝高度應選取適當，通常較高的揚聲器安裝有利于擴大立體聲聆聽范圍，而且易于形成空間感。 揚聲器的安裝高度定量

48、計算，可按下式：式中：H揚聲器距地面高度(m)， D觀眾廳寬度(m)，a邊走道寬度（若無邊走道可取1m1.2m）。. 傾斜角度確定：揚聲器的聲場均勻特性可以利用揚聲器的距離衰減差值（符合1/r2定律）和偏軸衰減差值（指向特性）去相互補償獲得。通常側墻揚聲器對稱懸掛，只要安裝高度符合式，其傾斜角度值計算也十分方便arctg(H/D) 對于懸掛在觀眾廳后墻上的揚聲器，其傾斜角度也可以按式進行計算，只是在取H值時還要考慮觀眾廳后部起坡高度，D值可取觀眾廳后墻距銀幕距離2/3處。有時為了安裝方便，只要知道揚聲器的高度L，利用計算出揚聲器上部距墻寬度T，以寬度T去確定揚聲器的傾斜角度。圖15 環(huán)繞聲揚聲

49、器安裝高度與傾斜角 揚聲器間距確定：揚聲器應等距安裝，為了保證若干只揚聲器聲束交迭，而創(chuàng)造均勻、寬闊的環(huán)繞聲聲場覆蓋范圍，應根據(jù)揚聲器的指向性，按圖16所確定的它們-6dB點重合相交位置，然后由式計算出揚聲器的間距L。式中：y觀眾耳朵高度，取y=1.1m。對于側墻揚聲器Z = 2a·tg 對于后墻揚聲器Z = 2b·tg a、b分別為側墻和后墻走道寬度，通?？扇=1m1.2m，b=1m1.5m。為置于H高度揚聲器指向性角度，通對于100度*100度指向性揚聲器，可取=80度*85度。圖16 環(huán)繞聲揚聲器間距示意圖 頂棚揚聲器:在觀眾廳跨度較大，且沒有樓座的影院，其頂部可以

50、適當布置26臺揚聲器，頂部揚聲器可以增強觀眾廳中部環(huán)繞聲聲級，以補償觀眾廳環(huán)繞聲聲場的均勻覆蓋，頂棚揚聲器宜采用1000*1000 指向性揚聲器，揚聲器間距仍可利用式進行計算，式中應有： 3.4.3.2 匹配環(huán)繞聲揚聲器可根據(jù)影院觀眾廳的體積以及揚聲器的功率，靈敏度而適當選取，并串成若干組與功放配接，其選取原則為合適的功率容量與聲壓級，恰當?shù)牟⒋绞健?功率匹配：功率匹配是指當選取一定數(shù)量揚聲器后，如何根據(jù)聲場條件去選用合適的功放。功放的匹配功率可由式求得。 聲級匹配：銀幕后主揚聲器直達聲場，在較完善設計的廳堂中，一般前區(qū)的聲級要高于后區(qū)約23dB，為了使環(huán)繞聲聲場與主揚聲器聲場在觀眾廳各部位

51、聲級基本一致，建議將環(huán)繞聲道分成兩路，分別由兩路功率驅動，一路覆蓋觀眾廳前區(qū)，一路覆蓋觀眾廳后區(qū)，對應于主揚聲器聲道的直達聲場，環(huán)繞聲揚聲器前區(qū)聲級可經(jīng)略高于后區(qū)的23dB。 阻抗匹配：當多臺揚聲器與功放輸出連接時，必須注意多臺揚聲器并串后的最終阻抗是否能和功放的輸出阻抗相匹配。揚聲器并串后的最終阻抗應控制在416，應注意過低阻抗將會使功放過載并失真，溫升增高，可靠性下降，過高阻抗將使輸出功率下降，不能獲得正常額定功率，均為設計所不能允許。為了達到阻抗匹配要求，揚聲器可按表7所給連接方式進行配接，然后分一路或二路或三路去與功放饋接，表7中推薦采用先并后串方式的好處在于，當一臺揚聲器工作不正常時

52、，整路揚聲器仍可正常工作。 阻尼匹配：作為高保真重放系統(tǒng)，還應注意揚聲器連接線阻抗對阻尼系數(shù)的降低，最低應保證阻尼系數(shù)值大于10，因此，環(huán)繞聲揚聲器的邊接導線應選擇線路較大的多股導線（BVR系列），選擇要求為引線阻抗應不大于揚聲器額定阻抗的1/10。表7 推薦揚聲器連接方式表單臺阻抗臺數(shù)連接方式最終阻抗在250W功率驅動下每臺揚聲器承受功率442并2串462.5W 62并3串642W 82并4串831.2W93并3串428W102并5串1025W 123并4串5.320.8W164并4串415.6W842并2串862.5W62并3串1242W 63并2串5.342W84并2串431.2W93并3串828W123并4串10.620.8W124并3串620.8W164并4串815.6W 3.5 電影廳設備的配置：根據(jù)電影廳的容積、設計要求、所確定的立體聲制式和所選用設備的技術性能，可以作一個比較合理的設備配置，表8為根據(jù)電影廳放映距離，選用音霸牌數(shù)字立體聲影院還音設備的基本設備配置，由于各個電影廳的容積差異較大，其中環(huán)繞聲揚聲器的數(shù)量應根據(jù)實際需要量確定。圖16、圖17、圖18、圖19分別示出四種不同放映距離電影廳的設備配置與連接。表8 四種放映距離電影廳立體聲電影還音設備基本配置參考表影廳放映距離電影立體聲處理器電子分頻器功率放大器主揚聲器環(huán)繞聲揚聲器次低頻揚聲器32m以