室內(nèi)音響系統(tǒng)的作用

1、1969年博納在聲系統(tǒng)增益的文章中，提出計算潛在系統(tǒng)增益的方法。（現(xiàn)代聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)理論）優(yōu)化系統(tǒng)的幾何準(zhǔn)則：傳聲器靠近講話人，以接收講話者的直達(dá)聲；傳聲器距離揚聲器足夠遠(yuǎn)，處于揚聲器的混響聲場中；假如聽音者處于揚聲器的混響場中，就會使聽音區(qū)域的聲壓級在聲系統(tǒng)電路接通時不大于聲系統(tǒng)電路斷路時在傳聲器位置講話人的聲壓級。系統(tǒng)：系統(tǒng)關(guān)閉時傳聲器處的聲壓級與系統(tǒng)打開時聽眾席處的聲壓級差容積不足80m3的小型會議室平均吸聲系數(shù) =0.2表面積111m2講話人的指向性指數(shù)取為3dB，可以計算出一個講話人的臨界距離臨界距離為1m房間常數(shù)為28平方米。第一步：無擴聲時，說話人在傳聲器和聽音人處的聲壓級第

2、二步：有擴聲時，揚聲器在傳聲器及聽音人處的聲壓級第三步：考慮潛在聲學(xué)增益0.6m的傳聲器距離處在直達(dá)聲聲場和混響聲聲場之間的過渡區(qū)域。假定只有直達(dá)聲聲場時聲壓級為70dB，那么傳聲器處總聲壓級為71dB求臨界距離處直達(dá)聲聲壓級？聽音人位置處聲壓級為65.4dB聽音人處于混響聲場中混響聲聲壓級臨界距離處的直達(dá)聲聲壓級0.6m處聲壓級為70dB，那么1m處的聲壓級為？dB=10lg（D1/D2）2=20lg(D1/D2)聽音人距離講話人4.2m，處于說話人的混響聲聲場中。假定揚聲器的指向性指數(shù)為6dB，揚聲器的臨界距離？因為傳聲器出的總聲壓級為71dB，所以揚聲器在聽音人處的聲壓級68dB揚聲器的

3、臨界距離為1.4m，傳聲器處在揚聲器的臨界距離上。聽音人距揚聲器聽音人距揚聲器4.8m，所以聽音人置于揚聲器的混響聲場，所以聽音人置于揚聲器的混響聲場中，揚聲器在聆聽者位置產(chǎn)生的聲壓級也為中，揚聲器在聆聽者位置產(chǎn)生的聲壓級也為68dB。無擴聲時，說話人在傳聲器處的聲壓級為71dB無擴聲時，說話人在聽音人處的聲壓級為65.4dB根據(jù)避免聲反饋的要求，有擴聲時揚聲器在傳聲器處的聲壓級最大為71dB有擴聲時，揚聲器在傳聲器的直達(dá)聲聲壓級為68dB有擴聲時，揚聲器在聽音人處的聲壓級為68dB系統(tǒng)聲學(xué)增益為2.6dB博納強調(diào)，為了獲得最大聲系統(tǒng)增益，傳聲器必須處在講話者的直達(dá)聲場中，并在揚聲器的混響聲場

4、中。音響系統(tǒng)沒有存在的必要音響系統(tǒng)沒有存在的必要計算說話人與揚聲器的臨界距離無擴聲時，說話人在傳聲器及聽音人處的聲壓級有擴聲時，揚聲器在傳聲器及聽音人處的聲壓級計算聲增益計算說話人與揚聲器的臨界距離無擴聲時，說話人在傳聲器及聽音人處的聲壓級2m0 4.2m60 1m70dB60dB傳聲器完全處在講話者的直達(dá)聲場之中。聆聽者處在講話者單獨產(chǎn)生的混響聲場中有擴聲時，揚聲器在傳聲器及聽音人處的聲壓級70dB聆聽者位于揚聲器的主軸上、3倍于42m臨界距離處，揚聲器安置在距揚聲器主軸角度為60，也是在此角度下，3倍于1m的臨界距離處。聆聽者和傳聲器都在揚聲器的混響聲場中。講話者在聆聽者位置產(chǎn)生的聲壓級在

5、擴聲系統(tǒng)斷路時講話者在聆聽者位置產(chǎn)生的聲壓級在擴聲系統(tǒng)斷路時為為60dB60dB，聲系統(tǒng)接通時為，聲系統(tǒng)接通時為70dB70dB，也就是說最大可能，也就是說最大可能增益為增益為10dB10dB。我們說一般系統(tǒng)都要留有。我們說一般系統(tǒng)都要留有6dB6dB的安全的安全余量，那即便是留有安全余量以后，系統(tǒng)仍可在聆聽余量，那即便是留有安全余量以后，系統(tǒng)仍可在聆聽者位置實現(xiàn)者位置實現(xiàn)4dB4dB的增益，雖然這個數(shù)值很小，但是對的增益，雖然這個數(shù)值很小，但是對于聆聽者來說還是可以感覺到聲壓級提高的。于聆聽者來說還是可以感覺到聲壓級提高的。考慮傳聲器的指向性后，如傳聲器的指向性在其主軸為5dB，則傳聲器接到

6、講話人的聲壓比混響聲場大5dB。系統(tǒng)增益增加5dB的可能。在揚聲器與傳聲主軸成75度時，傳聲器的指向性為3dB，而揚聲器在此軸向為-3dB，所以此軸總合的指向性為0dB可查揚聲器和傳聲器沿它們的公共軸的總合臨界距離約為1.3m，因二者間的距離大于這個臨界距離的3倍以上，所以傳聲器仍是處于揚聲器的混響聲場中。因此使用這只指向性傳聲器，可以使系統(tǒng)反饋以前增加系統(tǒng)潛在聲增益5dB。不使用擴聲系統(tǒng)空場=0.2 R=110滿場=0.4 R=293講話者(指向性指數(shù)為3dB)的臨界距離 空場2m 滿場3.4m40只揚聲器以1.5m為中心間隔安裝，在4KHz范圍內(nèi)平滑覆蓋，作用于人耳的聲壓級在整個地面區(qū)域只

7、有2-3dB的差異無擴聲時，說話者在聽音者處產(chǎn)生的聲壓級，空場時59dB，滿場時55dB有擴聲時，房間各處的最大聲壓級為70dB考慮到6dB的安全余量，最大聲學(xué)增益，空場時5dB，滿場時9dB在上面的例子中，計算增益時沒有涉及頻率范圍大多數(shù)聲系統(tǒng)中，主要考慮系統(tǒng)增益使講話者的聲音在整個聆聽區(qū)域放大到適當(dāng)?shù)穆晧杭壱虼?，計算增益的最重要頻段為講話最清晰的頻段，即500Hz-4000Hz在500Hz以下系統(tǒng)的響應(yīng)可以衰減或切除，不會過多降低講話的音質(zhì)在高頻段，由于物體、空氣的強吸聲及揚聲器系統(tǒng)的指向性，2500Hz以上很難有什么反饋頻率確定一個系統(tǒng)能否成功放大人的語言，最好在1000Hz及4000H

8、z的頻率上進(jìn)行計算。低于500Hz的區(qū)域不能簡單忽略，而要在200-500Hz范圍上檢查房間常數(shù)、指向性等。傳聲器處于說話人的直達(dá)聲聲場傳聲器、聽音人處于揚聲器的混響聲聲場系統(tǒng)增益公式 講話者在傳聲器處產(chǎn)生的聲壓級為LDct是說話人的臨界距離，Ds表示說話人到傳聲器間的距離通常是在單一頻帶上進(jìn)行 1KHz中心頻率的倍頻程 粉紅噪聲思考：如何測量？思考：如何測量？語言聲壓級遠(yuǎn)高于環(huán)境噪聲聲壓級。盡量減小空調(diào)系統(tǒng)的噪聲和外界噪聲的影響。一般，噪聲級應(yīng)比最低語言聲壓級小25dB。但對于擴聲聲壓級十分高的聲級，噪聲級可以比講話者聲壓級低10-15dB混響時間。從清晰度講混響時間短些為好，如1.5S或更

9、低直達(dá)聲與混響聲之比。當(dāng)混響時間超過1.5S時，語言清晰度就是混響時間與直達(dá)聲和混響聲之比兩項的函數(shù)評價語言可懂度的方法：輔音的清晰度損失可以當(dāng)做可懂度的唯一指示標(biāo)準(zhǔn)輔音清晰度下降到15%是最大可接受的語言可懂度下降量輔音的損失是混響時間和直混比的函數(shù)當(dāng)聽音人遠(yuǎn)離講話者，輔音清晰度損失增加，即隨著直混比的下降，可懂度也下降。這種關(guān)系在-10dB內(nèi)有效。根據(jù)座位席的大小，房間的聲學(xué)特性常常會有很大不同，計算應(yīng)以“最差情況”條件作為基礎(chǔ)。局部聲學(xué)條件的存在，并不在統(tǒng)計理論的考慮范圍內(nèi)在大的混響空間中，音響系統(tǒng)的設(shè)計始終要有足夠的靈活性音響系統(tǒng)不能無限制的提高輸出，當(dāng)存在大背景噪聲的情況下，可能影響

10、使擴聲系統(tǒng)性能的發(fā)揮教堂假定房間中頻段的混響時間為4S方案一： 在圣壇上方的高處設(shè)置單點揚聲器組假定揚聲器組包括兩個雙輻射號筒 遠(yuǎn)區(qū)覆蓋20*40度 近區(qū)覆蓋90*40度計算出觀眾席中所選點上的直混比，以決定可接受的可懂度條件能否被滿足計算，當(dāng)兩只號筒分別加入1W的功率時，室內(nèi)的混響聲場？因為電聲轉(zhuǎn)換效率=20%所以混響聲壓級=10lg（2W*0.2/610）+126=94dB可以計算出，號筒在遠(yuǎn)處45m處和26m處產(chǎn)生的聲壓級均為為85dB室內(nèi)總聲場室內(nèi)總聲場室內(nèi)混響聲場室內(nèi)混響聲場SPLr=10lgW/R+126(dB)直混比=85-94=-9dB要達(dá)到可接受的可懂度，直混比至少不低于要達(dá)

11、到可接受的可懂度，直混比至少不低于-7dB所設(shè)計的音響系統(tǒng)不能令人滿意所設(shè)計的音響系統(tǒng)不能令人滿意要想改善這樣一個房間的清晰度，可以將揚聲器分散布置，每只揚聲器覆蓋一個小區(qū)域，在此區(qū)域直達(dá)聲與混響聲之比較高方案二：將一些小型揚聲器排列在教堂兩旁，每個揚聲器的覆蓋距離不超過56m，并在系統(tǒng)中加入適當(dāng)?shù)难舆t，可得到自然的放聲共有14只揚聲器，每側(cè)各7只。換能效率=1.2%靈敏度95dB（1w/m）每只揚聲器饋送1W功率總的聲功率為0.17W混響聲聲壓級92dB考慮每個揚聲器最長覆蓋4m4m處直達(dá)聲聲壓級為95-12=83dB直混比為-9dB考慮到聽者距離揚聲器的距離可能小于4m且分布式揚聲器對著聽

12、眾，其吸聲系數(shù)遠(yuǎn)大于0.12考慮用修正的房間常數(shù)R 平均吸聲系數(shù)不再采用房間的平均吸聲系數(shù)，而是使用針對觀眾坐席區(qū)，在1kHz頻帶上的平均吸聲系數(shù)。重新計算后，混響聲壓級為80dB直混比為83-80 =3dB系統(tǒng)能相當(dāng)好的工作延時是取得分布式揚聲器系統(tǒng)聲音自然的方法當(dāng)對一個聲道加入延時，聽音人會明顯的將聲音定位于較早到達(dá)當(dāng)對一個聲道加入延時，聽音人會明顯的將聲音定位于較早到達(dá)的揚聲器一側(cè)的揚聲器一側(cè)兩只揚聲器產(chǎn)生等響度時電平和延時之間的關(guān)系。處在挑臺下面的部分坐席，從中央揚聲器組得不到足夠的覆蓋。因此將小的揚聲器安裝到挑臺下邊，以提供足夠的覆蓋，但信號要延時，以便它們傳到聽眾區(qū)的聲音和由中央揚

13、聲器組傳來的聲音同時到達(dá)。實際上延時一般設(shè)定為20ms系統(tǒng)要均衡意思就是說輸出信號的頻率響應(yīng)要符合一定的要求且要求抑制反饋。所有專業(yè)擴聲系統(tǒng)中采用均衡有兩個原因總體響應(yīng)的調(diào)整反饋控制通過波段均衡及選擇適當(dāng)?shù)膿P聲器，可以得到平滑的符合要求的頻段曲線。當(dāng)系統(tǒng)要求有高增益時，窄帶濾波器就可以成功濾去系統(tǒng)在某一頻率的嘯叫。音響系統(tǒng)通過饋入系統(tǒng)的粉紅噪聲（每倍頻程等功率）來進(jìn)行均衡，并且調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)，以便與房間某一點上的的響應(yīng)曲線吻合最常用的響應(yīng)輪廓線最常用的響應(yīng)輪廓線在進(jìn)行測量的房間某一點上，混響聲聲場是占主導(dǎo)的。利用均衡器進(jìn)行的調(diào)整，實際上是改變由房間的邊界吸收后產(chǎn)生的揚聲器功率響應(yīng)。如果揚聲器的

14、功率響應(yīng)是平滑的，那么一切就成功了；如果揚聲器的功率響應(yīng)是起伏的，均衡會使情況惡化。功率響應(yīng)：混響聲響應(yīng)功率響應(yīng)：混響聲響應(yīng)軸向響應(yīng)：直達(dá)聲響應(yīng)軸向響應(yīng)：直達(dá)聲響應(yīng)這樣一個系統(tǒng)，想通過均衡產(chǎn)生平滑的功率響應(yīng)，按照標(biāo)準(zhǔn)的中等房間均衡步驟，則系統(tǒng)軸上或直達(dá)聲聲場響應(yīng)將在其響應(yīng)上構(gòu)成一對“起伏”量。使語言和音樂聽起來不自然大會堂中整個頻段R的變化房間常數(shù)是頻率的函數(shù)，聲壓級僅由房間內(nèi)房間常數(shù)是頻率的函數(shù)，聲壓級僅由房間內(nèi)lW聲功率聲功率產(chǎn)生，總聲壓級只有產(chǎn)生，總聲壓級只有3dB的變化。最重要的是，如揚聲的變化。最重要的是，如揚聲器系統(tǒng)具有平滑的功率響應(yīng)，會在廳堂內(nèi)產(chǎn)生一個平滑器系統(tǒng)具有平滑的功率響應(yīng)，會在廳堂內(nèi)產(chǎn)生一個平滑的混響聲壓級。功率響應(yīng)愈平滑，就愈不需要均衡，各的混響聲壓級。功率響應(yīng)愈平滑，就愈不需要均衡，各種節(jié)目的聲音愈自然。種節(jié)目的聲音愈自然。a)列出覆蓋面積的要求，一般從中心主揚聲器開始，決定