揚(yáng)聲器的安放位置及聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)教學(xué)提綱

1、精品文檔揚(yáng)聲器的安放位置及聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器最理想的安放位置應(yīng)該是覆蓋區(qū)內(nèi)的任何位置都能聽到相同的響度和清晰度的音 響。因此必須注意，根椐建筑物的功能、體型、空間高度及布局等因素，可分為集中供聲、 分散供聲和分供聲三種供聲方案。良好的公共廣播工程應(yīng)能有效地控制揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)分布鞋 和滿足投射距離的聲壓級(jí)要求揚(yáng)聲器系統(tǒng)：揚(yáng)聲器系統(tǒng)要求整個(gè)系統(tǒng)的匹配，同時(shí)其位置的 選擇也要切合實(shí)際。禮堂、劇場(chǎng)、歌舞廳音色，而揚(yáng)聲器一般用大功率音箱：而公共廣播系 統(tǒng)，由于它對(duì)音色要求不高，一般用 3W-6W 在天花喇叭即好。公共廣播系統(tǒng)設(shè)通常都從聲 揚(yáng)開始（即揚(yáng)聲器的放置位置） ，然后再向后推動(dòng)功率放大器、聲處理系統(tǒng)，

2、調(diào)音臺(tái)、直至筒 和其他音源。這種逐步向后、推進(jìn)的設(shè)計(jì)步驟是十分必然的。因?yàn)槁晥?chǎng)設(shè)計(jì)是滿足系統(tǒng)功能 和音響效果的基礎(chǔ)，它涉及揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行功率和信號(hào)途徑等。只有確定揚(yáng)聲器系統(tǒng)才能進(jìn) 行功率放大器驅(qū)勸功率的計(jì)算和驅(qū)動(dòng)信號(hào)途徑的確定，然后再根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率的分配方案進(jìn)一 步確定信號(hào)處理方案和調(diào)音臺(tái)的造型等。 聲場(chǎng) 聲場(chǎng)設(shè)設(shè)是公共廣播系統(tǒng)的基礎(chǔ)， 涉及系統(tǒng)最 終的音響效果， 但也是非常復(fù)雜繁瑣的工作。 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)飛躍發(fā)展， 現(xiàn)在可采用 EASE3.0 以上的版本的聲學(xué)軟件工具進(jìn)行計(jì)算，最終可獲得滿足預(yù)期要求的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)報(bào)告。聲揚(yáng)設(shè)計(jì) 過程可能需要反復(fù)多次才能達(dá)到要求。 （圖 1）是聲場(chǎng)設(shè)計(jì)的流程式圖 .

3、圖 1 聲揚(yáng)設(shè)計(jì)流程圖 a） 集中供聲顧名思議是把一組揚(yáng)聲器集中安裝在一個(gè)固定位置上的供聲系統(tǒng)。對(duì)于舞臺(tái)劇場(chǎng) 或多功能廳來說，揚(yáng)聲器組通常安裝在靠自然聲源的舞臺(tái)臺(tái)上方左右兩側(cè)（三路揚(yáng)聲器系統(tǒng) 可分為左右三組成安裝）如圖 2和圖 3 所示。由于聲音來自舞臺(tái)方向，與觀眾的視聽方向一 致，聽感自然。為使全部觀眾區(qū)聲場(chǎng)均勻， 揚(yáng)聲器應(yīng)置于較高的信置。 為克服前幾排觀眾區(qū) “頭 頂感”聲像，可在臺(tái)口兩側(cè)或臺(tái)唇部位設(shè)置若干小功率輔助揚(yáng)聲器， 利用哈斯效應(yīng)解決前區(qū)觀 眾聲像一致的問題。 對(duì)四面均有觀眾區(qū)的大型體育館或大型廳堂， 揚(yáng)聲器系統(tǒng)通常以一種 “聲 塔”形式的陣列組合吊在大廳中央。 利用揚(yáng)聲器指向特性

4、即偏軸方向的聲壓隨角增大而逐漸減 少的特性聲場(chǎng)達(dá)到互補(bǔ)的結(jié)果。如果揚(yáng)聲器位置得當(dāng)，可使聲場(chǎng)更為均勻，如圖 5 所示。集 中供聲的優(yōu)點(diǎn)是聲像一致，聽感自然，揚(yáng)聲器之間的聲波干擾小，聲音清晰度高。缺點(diǎn)是對(duì) 于形狀復(fù)雜，又有多層樓廳和眺臺(tái)的廳堂，聲場(chǎng)不易做得均勻，狹長的廳堂，由于投身距離 遠(yuǎn)，后座觀眾區(qū)的聲壓級(jí)可能會(huì)偏低。為此，可利用強(qiáng)指向性的遠(yuǎn)投射揚(yáng)聲器來增強(qiáng)后部觀 眾區(qū)的聲壓級(jí)以及在眺臺(tái)下面的聲影區(qū)適當(dāng)增設(shè)幾個(gè)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，增加這部分區(qū)域的直達(dá)聲 和聲壓級(jí)，抑制混響聲的影響，提高聲音的清晰度。 b） 分散式供聲對(duì)于無法采用集中供聲的 大型或狹長高度又不高（低于 6 米）或空間結(jié)構(gòu)可分為幾部分的大廳

5、，以及對(duì)于難以獲得好 精品文檔精品文檔 的語言清晰度的混響時(shí)間較長的大型禮堂，可采用分散式的供聲。分散式供聲有兩種形式： 一種是以天花喇叭揚(yáng)聲器為供聲單元的分散式供聲，如圖 6 所示。另一種小功率音柱或音箱(功率為25W-60W)為供聲單元的分散式供聲系統(tǒng)。分散式供聲系統(tǒng)能獲得均勻的聲場(chǎng)，并 由于揚(yáng)聲器與聽眾之間的距離較近，可保持較高的直達(dá)聲與混響聲的聲能比。所以在混響時(shí) 間較長的條件下也能獲得較高的清晰度，并且不容易發(fā)生回聲問題。吊頂天花板揚(yáng)聲器大都 是口徑為 130mm-160mm( 5 寸-6.5 寸)的 3W-6W 中頻紙盆揚(yáng)聲器，最大聲壓級(jí)為 90-93db， 1m,適合播放語言節(jié)目

6、，高音與低音與抵音性能較差。天花板揚(yáng)聲器的布局設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)服務(wù) 區(qū)域的體形和空間設(shè)計(jì)，環(huán)境噪聲和揚(yáng)聲器的最大壓級(jí)等參數(shù)綜合考慮。圖7 是揚(yáng)聲器的指向角a=90圓錐形方向圖的服務(wù)區(qū)計(jì)算圖。單元天花板揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)所覆蓋S1為：S1=0.7852( H-1.5) tga2 (m2)當(dāng)a=90時(shí)，(1)式可簡化為：S1=0.785a(H-1.5) 2 (m2)如果需要覆蓋的面積為S，按80%的覆蓋分布，需要的揚(yáng)聲器總數(shù)量 N為：N=S/S1上式中： S 為聲揚(yáng)聲覆蓋的總面積，單位為 m2S1 為單個(gè)揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)覆蓋面積。單位為 m2H 為天花喇叭離地面的高度，單位為 m2小功率天花板揚(yáng)聲器常用于空間高度

7、 H 不大于 5-6m 的會(huì)場(chǎng)或公共場(chǎng)所，例如在一個(gè)高度 H=4m環(huán)境噪聲為 45db(A)的會(huì)場(chǎng)采用天花板揚(yáng)聲器分散式供聲時(shí)，可選用靈敏度為 86db,1W,1m左右的，額定功率為3W的天花板揚(yáng)聲器。為使聽眾能獲得良好清晰度，要求聽 眾處的直達(dá)聲聲壓級(jí)高于環(huán)境噪聲聲壓級(jí) 25db,即45db+25db=70db= 3W揚(yáng)聲器在離揚(yáng)聲器口 1m處的最大聲壓級(jí)為86+4.8db(3W功率衰減為-8db因此到達(dá)聽眾耳朵高度的最高聲壓級(jí)為 90.8-8=82.2db,可滿足良好清晰度的要求。根據(jù)(圖 7)和(圖8)還可算出天花揚(yáng)聲器之間 的音隔距離為： 2(H-1.5)=5m。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在走廊天

8、花喇叭之間的距離在 15米之間，距離墻的喇叭小于 8米。用小型聲 柱的分散式系統(tǒng)也可按上例類似的方法計(jì)算其間隔的距離和聲壓級(jí)等級(jí)參數(shù)。圖 9是聲壓級(jí) 距離衰減的計(jì)算曲線。圖中橫坐標(biāo)為離聲源端口的距離，縱坐標(biāo)為聲壓級(jí)的相對(duì)衰減速 db。 為改善視聽感覺，在禮堂舞臺(tái)上可設(shè)置一個(gè)目標(biāo)揚(yáng)聲器，因?yàn)樵摀P(yáng)聲器沒有延時(shí)單元，所以 容易使聽眾認(rèn)定為聲源。為使前后各揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音能夠同時(shí)到達(dá)各聽眾位置，系統(tǒng)中還 應(yīng)設(shè)如圖10示的延時(shí)單元。延遲時(shí)間 T的計(jì)算如下：T= (D/340) *103( ms)(3式中：D精品文檔精品文檔為觀眾離舞臺(tái)聲源距離與最近聲器聲源的距離差，單位為m。分散式供聲的最大優(yōu)點(diǎn)是聲場(chǎng)均

9、勻，直達(dá)聲與混響聲的聲能比高，它的最大缺點(diǎn)是視聽感覺不一致和多聲源之間的聲音干 擾較大，影響聲音清晰度。采用小功率高密度低聲壓的分散式供聲可在混響時(shí)間較長的特大 型會(huì)場(chǎng)中獲得較好的語言可信度。 c） 分區(qū)式供聲對(duì)于狹長型的禮堂，集中供聲器投射到后面 觀眾區(qū)的聲壓級(jí)會(huì)偏低，具有較深樓臺(tái)和眺臺(tái)的大型劇場(chǎng)，由于樓臺(tái)和眺臺(tái)的遮擋，使主揚(yáng) 聲器的直達(dá)聲無法抵達(dá)，造成樓臺(tái)和眺臺(tái)下面的 “聲影 ”區(qū)。為此必須在禮堂的中、后部及樓 臺(tái)下面的 “聲影”區(qū)內(nèi)布設(shè)若干個(gè)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器來提高這些觀眾區(qū)的聲壓級(jí)和直達(dá)聲， 如圖 11 所 示。這種揚(yáng)聲器的布局稱為分區(qū)式供聲。在分區(qū)式供聲系統(tǒng)中，由于主揚(yáng)聲器與補(bǔ)聲揚(yáng)聲器 之間

10、的距離較大，兩個(gè)聲源到達(dá)聽眾位置的相對(duì)延時(shí)較大，如不經(jīng)延時(shí)處理，到達(dá)中、后觀 眾區(qū)的聲音會(huì)產(chǎn)生重疊效果，影響這部分觀眾區(qū)的聲音清晰度，為防止這種觀象發(fā)生，可在 補(bǔ)聲揚(yáng)聲器的信號(hào)通道中插入一個(gè)延時(shí)單元使兩組揚(yáng)聲器的聲音能夠同時(shí)到達(dá)聽眾區(qū)。為保 證聲像位效果，要求補(bǔ)聲聲揚(yáng)聲器的聲壓級(jí)低于主揚(yáng)聲器的聲壓級(jí)。分區(qū)式供聲的揚(yáng)聲器系 統(tǒng)如果設(shè)計(jì)和調(diào)試不當(dāng)，很容歸產(chǎn)生聲波干擾，影響系統(tǒng)的清晰度。上述三種供聲方案各有 優(yōu)缺點(diǎn)，須因地制宜使用。由于公共廣播覆蓋的區(qū)域較大，因此，從一套系統(tǒng)來看實(shí)際上是 多個(gè)聲場(chǎng)組成。在每個(gè)聲場(chǎng)中，為保證系統(tǒng)聲像感覺一致，音質(zhì)清晰自然，首先考慮集中供 聲方案。D）室內(nèi)揚(yáng)聲器的布置揚(yáng)聲器系統(tǒng)內(nèi)置的合理與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)音響效果， 揚(yáng)聲器的布置的一般應(yīng)遵循以下原則： （