擴聲系統(tǒng)調整與聲學測試技術

1、擴聲系統(tǒng)調整與擴聲系統(tǒng)調整與聲學測試技術聲學測試技術聲頻工程技術高級培訓班（第一期）一、擴聲系統(tǒng)調整一、擴聲系統(tǒng)調整系統(tǒng)調整的原因：l1 電聲系統(tǒng)與建聲系統(tǒng)的匹配l2 前后級系統(tǒng)信號匹配擴聲系統(tǒng)組成框圖擴聲系統(tǒng)組成框圖電聲系統(tǒng)與建聲系統(tǒng)的匹配電聲系統(tǒng)與建聲系統(tǒng)的匹配l使用頻率均衡器、反饋抑制器等l對某一擴聲場所建筑聲學特性進行補償 吸聲性能過差的 進行衰減 吸聲性能過好的 進行放大 補償人耳聽力特性l用途：平衡音色、找出大致的回饋頻段的幅值，改善傳輸頻率特性前后級系統(tǒng)信號匹配前后級系統(tǒng)信號匹配l使用 壓限器、反饋抑制器、激勵器、噪聲門、聲激勵器、混響效果器、延時器等 壓限器壓限器 l調整壓縮閾

2、值、壓縮比、壓縮時間及釋放時間 用途：防止大動態(tài)信號的失真防止大動態(tài)信號的失真l根據(jù)信號特點選擇適當?shù)霓D折電平，太高不起作用、太低會降低信噪比。輸入信號輸出信號增益轉折點 閾值電平調節(jié)閾值電平調節(jié) 調節(jié)原則為保證全部信號不削波。l動態(tài)范圍不大的信號（語言、交誼舞曲、古典音樂）2:1左右。l動態(tài)范圍較大的信號（流行音樂、迪斯科音樂、搖滾音樂）4:15:1。l無固定數(shù)值。需要一些音樂修養(yǎng)。 壓縮比調節(jié)壓縮比調節(jié) l節(jié)奏速度較慢的信號對應較長的壓縮時間與恢復時間，保證節(jié)目音尾得到完整性與豐滿度；l節(jié)奏速度較快的信號對應較短的壓縮時間與恢復時間；l但需適當，過短會出現(xiàn)信號停頓現(xiàn)象。 壓縮啟動時間與恢復

3、時間壓縮啟動時間與恢復時間l無明確數(shù)據(jù)參數(shù)，調節(jié)量有三個： 激勵電平調節(jié)、頻率調節(jié)、混合深度調節(jié)。 用途：增加高次諧波，美化音色。 聲激勵器聲激勵器 噪聲門 對進入噪聲門的不是很強的噪聲信號進行處理。當信號較小而噪聲變得明確時噪聲門將信號和噪聲都進行很大的衰減，使沒有明顯的噪聲往后傳送。 混響效果器 延時器 自動對嘯叫頻率進行抑制。l嘯叫產(chǎn)生的機理：嘯叫實際上是擴聲系統(tǒng)由于存在正反饋而產(chǎn)生的振蕩。按照振蕩形成的原理，一個系統(tǒng)只有在滿足下述兩個條件時才能形成振蕩，即振幅平衡條件（振幅增益大于0 dB)和相位平衡條件(相位為同相位）。 反饋抑制器（反饋抑制器（1）l避免措施：破壞任一條件。l通常為

4、破壞振幅平衡條件，即降低增益。l原因：破壞一個相位的平衡條件后常常會造成另一個相位平衡條件。 反饋抑制器（反饋抑制器（2）綜合措施：l改善建聲條件（可能的條件下）l選擇較為具有平坦的頻響特性曲線的傳聲器及揚聲器l盡量減少在用傳聲器的數(shù)量（每增加一個傳聲器就會增加一個潛在的威脅）特別是流動傳聲器更視為危險殺手。 反饋抑制器（反饋抑制器（3）l一般反饋抑制器每個通道有多個濾波器（如12個），可根據(jù)情況設置。針對固定傳聲器可設置9個固定較容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點，其余3個作為動態(tài)濾波器。l當應用于移動式傳聲器時，上述設置不盡合理，應少設固定頻率點而增加動態(tài)濾波器。l此時針對移動傳聲器最好能對單個的音箱進

5、行音量調節(jié)，當傳聲器接近某一音箱時適當降低該音箱的音量也是減小嘯叫的一種有效手段。 反饋抑制器（反饋抑制器（4）l使用反饋抑制器不能完全避免嘯叫，首先應該在聲場設計方面采取措施。l在保證聽音質量的情況下降低擴聲增益。 反饋抑制器（反饋抑制器（5）擴聲系統(tǒng)聲學測試技術擴聲系統(tǒng)聲學測試技術l聲學測試系統(tǒng)組成 測試傳聲器 聲學分析儀（采集器、分析軟件、 計算機） 測試發(fā)聲設備傳聲器的選擇傳聲器的選擇l較穩(wěn)定的聲壓靈敏度l較為平坦的幅頻特性 有精度要求！達到2級以上采集器的選擇采集器的選擇l專用聲學測試分析儀l數(shù)據(jù)采集卡l專業(yè)聲卡l板載聲卡 同樣有精度要求 滿足相當于II型聲級計的要求分析軟件分析軟件

6、l眾多 Smart live、Spectra LAB等 分析儀自帶軟件測量條件測量條件l擴聲系統(tǒng)應調整到最佳工作狀態(tài)。測試時系統(tǒng)應按照測量標準進行調節(jié)，達到標準的要求，且測試過程中不應再調節(jié)。l 測試時廳堂內測點的聲壓級至少應高于廳堂總噪聲15dB，混響時間及再生混響時間測量時信噪比至少應滿足35dB的要求。最好進行空場及滿場條件下測量，難以滿足時，也可以僅進行空場條件下的測量。測點選取應符合的條件（測點選取應符合的條件（1）l所有測點離墻1.5m以上，距地面1.2m,混響時間測量時可以在1.2m 1.6m，有樓座的廳堂，測點應包括樓座區(qū)域。對于舞臺或主席臺有擴聲的場所，測點還應包括舞臺區(qū)或主

7、席臺區(qū)。l對于對稱廳堂： 測點可在中心線的一側（包括中心線附近）區(qū)域內選取。 傳輸頻率特性、傳聲增益、最大聲壓級、系統(tǒng)失真和反射時間分布的測點數(shù)宜選全場座席的0.5%，且最好不得少于8點（無樓座場所不得少于5點），測點的分布應當合理并有代表性。測點選取應符合的條件（測點選取應符合的條件（2） 聲場不均勻度的測點數(shù)不得少于全場座席的1/60。它可以是中心線附近，左半場（或右半場）再均勻取12列。每隔幾排進行選點測量。對于大型場所，為減少測量工作量，測點數(shù)可適當減少。 混響時間及再生混響時間的測量，空場時不少于5點，滿場時不少于3點。滿場測點一般應與空場測點一致。測點選取應符合的條件（測點選取應符

8、合的條件（3） 總噪聲及背景噪聲測量只在空場條件下進行。測點選取同上條。 混響時間及反射聲時間分布測量時可增設舞臺上的測點。測點選取應符合的條件（測點選取應符合的條件（4）l對于非對稱廳堂：應增加測點。測點選取應符合的條件（測點選取應符合的條件（5）測量項目測量項目l1、傳輸頻率特性；l2、傳聲增益；l3、聲場不均勻度；l4、最大聲壓級；l5、總噪聲級；l6、語言傳輸指數(shù)（STIPA）（選做） ；l7、早后期聲能比、混響時間（選做）。頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量 可以使用兩種方法（聲輸入法、電輸入法）l廳堂內各測點穩(wěn)態(tài)聲壓的平均值相對于擴聲系統(tǒng)傳聲器處聲壓的幅頻響應。（聲輸入法）l廳堂內各

9、測點穩(wěn)態(tài)聲壓的平均值相對于擴聲設備輸入端電壓的幅頻響應。 （電輸入法）頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲輸入法聲輸入法頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量電輸入法電輸入法測點布置示例測點布置示例頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲輸入法聲輸入法l穩(wěn)態(tài)聲壓的平均值計算方法： 根據(jù)Lspl.n將各測點處相同1/3倍頻程的聲壓聲壓取算術和后，除以測點數(shù)。式中: P0-基準聲壓，P0=2*E-5 Pa; Pn-頻率在測點n上測得的頻帶聲壓。0.lg20PPLnnspl頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲輸入法聲輸入法l求出：式中：P0為基準聲壓，P0=2*E-5 Pa； Pn為該頻率在測點n上測得的頻帶聲壓。

10、20/0.10nsplLnPP l該頻率穩(wěn)態(tài)平均聲壓PF等于各測點上測得的頻帶聲壓的算術平均值， PF=（P1+P2+Pn）/N 式中：N為測點數(shù)。頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲輸入法聲輸入法l將各頻率的平均聲壓按下式取算術平均值，得出傳輸頻率范圍內的平均聲壓PF.AVER: PF.AVER=（PF1+PF2+PFn）/N1式中：PFn 為各1/3倍頻程（或1/1倍頻程）頻帶平均聲壓；N1 為1/3倍頻程（或1/1倍頻程）頻帶的個數(shù)。頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲輸入法聲輸入法l再將平均聲壓換算成穩(wěn)態(tài)聲壓級平均值 0.lg20PPLaverFaverF頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量聲

11、輸入法聲輸入法頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量電輸入法電輸入法l平均聲壓級的計算方法： a)設測點數(shù)為N，第n個測點F頻帶的聲壓級為LF.n，則N個測點的平均聲壓級為： (a)NLNnLNFnF120.10lg20lb)設第i個頻帶的平均聲壓級為Li，則傳輸頻率范圍內的各頻帶平均聲壓級：l (b)l為整個廳堂各個頻率的聲壓級合成為總聲壓級。為整個廳堂各個頻率的聲壓級合成為總聲壓級。此處無頻率表征此處無頻率表征1120.110lg20NLNnLAVERFi頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量電輸入法電輸入法l以b式計算得到的平均聲壓級作為0dB，（如 80-8000Hz)，以a式計算得到的結果作為本

12、廳堂的頻率響應。l以a式結果與b式結果做差，評價其傳輸頻率特性。l電輸入法計算例頻率傳輸特性測量頻率傳輸特性測量電輸入法電輸入法傳聲增益測量傳聲增益測量l傳聲增益是指擴聲系統(tǒng)達最高可用增益時，廳堂內觀眾席各測點穩(wěn)態(tài)聲壓級平均值與系統(tǒng)傳聲器處穩(wěn)態(tài)聲壓級的差值。l測量系統(tǒng)框圖與聲輸入法測頻率傳輸特性一致l使擴聲系統(tǒng)增益達到自激臨界點后下拉6dB。傳聲增益測量傳聲增益測量l在規(guī)定的傳輸頻率范圍內，按1 / 3 倍頻程（或1 /1倍頻程）中心頻率逐點在觀眾廳內各測點上及擴聲系統(tǒng)傳聲器處分別測量聲壓級；然后求出穩(wěn)態(tài)聲壓級平均值。上述穩(wěn)態(tài)聲壓級平均值與擴聲系統(tǒng)傳聲器處穩(wěn)態(tài)聲壓級的差值，即為全場傳輸頻率范圍

13、內的傳聲增益，以dB 表示。傳聲增益測量傳聲增益測量l按式a計算廳堂內各頻帶穩(wěn)態(tài)平均聲壓級，與傳聲器處的各頻帶穩(wěn)態(tài)聲壓級進行比較。l計算例測量總結廳堂的平均某一頻帶聲壓級由各個測點的頻帶聲壓級轉頻帶聲壓級轉換為聲能后進行算數(shù)平均換為聲能后進行算數(shù)平均，再取對數(shù)求其聲壓級作為廳堂該頻帶的聲壓級。Lp1(500Hz)Lp2(500Hz)Lp3(500Hz)Lp4(500Hz)Lp2(500Hz)能量求和再求平均傳輸頻率特性傳輸頻率特性 EXECL計算表運算詳解計算表運算詳解 第一步第一步 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)進行能量轉換的預處理進行能量轉換的預處理 能量轉換能量轉換單一頻率下各個測點的能量平均值單一頻

14、率下各個測點的能量平均值各測點能量平均值至聲壓級的轉換各測點能量平均值至聲壓級的轉換全頻帶能量求合及聲壓級全頻帶能量求合及聲壓級以全頻帶的聲壓級作為基準線，以全頻帶的聲壓級作為基準線， 畫出畫出4 dB容差容差線及各頻帶聲壓級。將頻帶聲壓級與全頻帶的聲線及各頻帶聲壓級。將頻帶聲壓級與全頻帶的聲壓級做差得到傳輸頻率特性曲線。壓級做差得到傳輸頻率特性曲線。傳輸頻率特性曲線傳輸頻率特性曲線傳聲增益?zhèn)髀曉鲆?EXECL 計算表運算詳解計算表運算詳解與傳輸頻率特性相比僅最后計算有差別與傳輸頻率特性相比僅最后計算有差別 傳聲增益結果計算傳聲增益結果計算以傳聲器處的穩(wěn)態(tài)聲壓級作為基準，將廳堂內各頻帶穩(wěn)態(tài)聲壓

15、級與前者做差，其差值為該廳堂的傳聲增益。聲場不均勻度測量聲場不均勻度測量l聲場不均勻度定義為： 廳堂內（有擴聲時）觀眾席處各測點穩(wěn)態(tài)聲壓級的最大差值。l測量原理框圖見圖2或圖3l測量信號用1/3倍頻程粉紅噪聲。l測量通常在1 kHz和4 kHz分別進行；對聲學特性要求高的場所，宜增加100 Hz和8 kHz的測試頻率。 聲場不均勻度測量聲場不均勻度測量 頻率（頻率（Hz） 位置位置 聲壓級聲壓級(dB)1.0 k2.0 k4.0 k第第1點點70.2 69.4 66.5 第第2點點73.2 70.5 66.4 第第3點點72.7 72.0 68.3 第第4點點70.2 72.1 70.1 第第

16、5點點74.1 71.9 68.7 不均勻度不均勻度3.9 2.73.7 minmaxminmaxminmax聲場不均勻度測量聲場不均勻度測量l1 kHz，5個點的最大差值為74.1 - 70.2 = 3.9 dBl 2 kHz，5個點的最大差值為72.1 - 69.4 = 2.7 dB l4 kHz，5個點的最大差值為70.1 - 66.4 = 3.7 dB 最大聲壓級測量最大聲壓級測量l最大聲壓級定義為： 擴聲系統(tǒng)完成調試后，廳堂內各測量點產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)最大聲壓級的平均值。測試系統(tǒng)框圖見圖3（寬帶噪聲、電輸入法）最大聲壓級測量最大聲壓級測量l測量步驟：l將寬帶粉紅噪聲信號直接饋入擴聲系統(tǒng)調音臺

17、輸入端（線路輸入口）；l調節(jié)噪聲源及擴聲系統(tǒng)輸出，使揚聲器系統(tǒng)的輸入電壓相當于系統(tǒng)十分之一至四分之一設計功率的電平值，當聲壓級接近90dB時，可用小于十分之一的設計功率；最大聲壓級測量最大聲壓級測量l用測量系統(tǒng)在規(guī)定廳堂測點上進行測量；l按式a的方法進行平均，并按設計使用功率進行修正，得到使用功率的最大值。最大聲壓級測量最大聲壓級測量式中：PSY-設計使用功率 PCY -測量使用功率 LFAVER -測量使用功率的最大聲壓級 LMAX-設計使用功率時的最大聲壓級CYSYFaverPPLLlg10max擴聲系統(tǒng)總噪聲級擴聲系統(tǒng)總噪聲級l總噪聲級定義為： 擴聲系統(tǒng)達到最高可用增益，廳堂內各測量點擴

18、聲系統(tǒng)所產(chǎn)生的各頻帶的噪聲聲壓級（扣除環(huán)境噪聲影響）平均值，以NR曲線評價。噪聲聲壓級平均值按式a 的計算方法得到。 測量時，廳堂內的設備如通風、空調、調光等產(chǎn)生噪聲設備全部關閉。擴聲系統(tǒng)增益控制置于最高可用增益位置，系統(tǒng)傳聲器不接；以200 等效電阻代替。背景噪聲測量背景噪聲測量l背景噪聲定義為： 擴聲系統(tǒng)不工作時，廳堂內觀眾席處各測點室內噪聲聲壓級的平均值?；祉憰r間測量混響時間測量l混響時間定義為： 室內聲音已達到穩(wěn)定狀態(tài)后，停止聲源，平均聲能自原始值衰減到百萬分之一（60 dB)所需時間?；祉憰r間測量混響時間測量l混響時間測量一般只做空場測量，條件允許宜做滿場測量。l測量頻率不應少于以下6個倍頻程頻率：125Hz,250Hz,500Hz,1000Hz,2000Hz,4000Hz。如有必要，應增加頻率間隔為1/3倍頻程的中心頻率。l測點選擇，滿場時不應少于3個，空場時不應少于5個。非對稱性廳堂應適當增加測點。混響時間衰變曲線示例混響時間衰變曲線示例l絕大多數(shù)情況下，廳堂混響時間很難測得聲壓級完整衰減60 dB 的時間歷程曲線，因此通常可使用從最高聲壓級衰減-5-35 dB（T30)或衰減-5-25 dB （T20)之間的衰減曲線的范圍來決定衰減斜率，進而由此進行推算出衰減60 dB所需的時間（即T6