聲頻工程概述

前言（Introduction）擴聲系統包括擴聲設備和聲場組成。主要包括聲源和它周圍的聲環(huán)境，把聲音轉變?yōu)殡娦盘柕脑捦?，放大信號并對信號加工的設備、傳輸線，把信號轉變?yōu)槁曅盘柕膿P聲器和聽眾區(qū)的聲學環(huán)境。擴聲技術有其十分獨特的特點。首先它有非常強的現場性，擴聲一般要求音響時在演出現場實時調控設備，不允許音響師調音時出現一點差錯，否則，有可能造成極不良的后果，故無論在音響系統的設計和現場調音時都要確保演出的正常進行。第二由于擴聲系統包括了把聲音拾取到將聲音播放出來的全部過程，在很大程度上，音箱發(fā)出的聲音很容易傳到話筒而引起聲反饋嘯叫，而在其他系統中，由于話筒的聲音區(qū)域（受聲場）和音箱的放音區(qū)域（擴聲場）不處于同一個空間，故音箱聲音無法通過空間傳到話簡，也就不會產生聲反饋嘯叫，所以，從事擴聲工作的音響師必須要掌握消除聲反饋的方法。第三要保證設備的安全性，擴聲系統聲音變化大，意外情況多，在調音時稍一疏忽，就有可能導致功率放大器或音箱的燒毀，造成不必要的損失，在系統設計和調音時還要注意采取各種措施，盡量減少設備燒毀情況的發(fā)生。建筑聲學是研究建筑設計與聲音關系的科學，其主要研究重點是廳堂內聽音質量、建筑物內外聲音隔離和建筑材料聲學性能等問題。主要根據聲波特性和人對聲音的感覺，從建筑設計、材料、構造等方面進行研究，并提出合理的建筑設計措施，以保證聽音清晰，音質優(yōu)良。建筑聲學系統與電聲系統構成了整個擴聲系統，只要放聲場所為閉合空間，就一定會存在建筑聲學問題，作為一個廳堂，良好的建聲條件是不可或缺的，音響師要充分認識到房間建筑設計的重要性，搞好建聲與電聲的配合。電聲為利用音響設備達到改善音質的方法，主要通過電聲設備的調整，使再現聲音達到好的效果。電聲設備是獲得良好聲音的必要條件，如果音響系統的設備諸單元質量不高，功能不佳，就不可能放送出理想的聲音效果。在某些特殊情況下，電聲設備可以對建聲的缺陷進補償。例如一房間的建聲條件不好，在某些頻率上存在聲音共振，導致放音時這些頻率聲音過強，就可以用均衡器將這些頻率的聲音適當衰減，放音時由于音箱放出的聲音在這些頻率上的音量相對小些，經過房間的加強作用，使得這些頻率的聲音與其他頻率的聲音比例均衡協調。人們對聆聽的享受是不斷向高層次追求的，隨著社會物質文化生活水平的逐步提高，人們在追求高保真音響效果的同時，益發(fā)追求美的、和諧的和悅耳的聲音效果，期望在美好的聲音氛圍中獲得優(yōu)美的聽覺享受，人對聲音的審美關系主要表現在對聲音的認識和聽音感受方面，音響是聽覺的外在形式，是思維與感情的外部表現，人是音響的接受體。音響作為人們欣賞音樂等聽覺藝術作品的媒介、載體和交流語言，在被聆聽者感覺到以后，必然會給人們帶來各種各樣的感受。音響美與聲音效果的完美程度即密切相關，而聲音完美程度不僅取決于聲音的保真程度，還在與聲音是否是優(yōu)美和諧密切相關。欣賞音響美與聽音者的民族、對聲音的理解和感知能力、音樂素養(yǎng)以及心理和生理狀態(tài)等有密切關系。音質即聲音的品質，它包括音響系統的失真度、本底噪聲、清晰度和聲音的還原能力等多方面指標。音質并不完全等同于音色，而實際上音質中包括了音色。音質是音響系統聲音質量的全面概括，故可以這樣講，音質非常好的音響設備，音色一定純正；音質不良的設備，音色不一定好。為了滿足人們對美的聲音效果追求的需要，音響技術不僅在聲音的空間感方面開發(fā)出了雙聲道立體聲系統、四聲道立體聲系統和家庭影劇院系統等，還研制了各種聲音信號加工處理設備，也就是音響周邊設備，可以對聲音信號進行美化和修飾，但是在對聲音信號的加工和處理時，一定也要掌握和控制好調節(jié)的量和度，而掌握好調節(jié)的量和度，就需要不斷提高對聲音的鑒賞能力，否則很有可能造成“畫虎不成反類其犬”，聲音反而不自然、不和諧。將聲音高保真地、良好的再現是電聲系統的最終目的，揚聲器和音箱擔當的就是這個角色，它將聲音信號轉換成聲波，并將聲波輻射出去。音箱和揚聲器從表面上看貌似簡單，但提高其轉換效率，改善其再現音質以及加強其聲波輻射能力確是一件十分不容易的事情?？梢赃@樣說，音箱和揚聲器是電聲系統中最薄弱的一個環(huán)節(jié)，音箱的聲學特性在很大程度上決定了再現聲音的質量。正是由于音箱尚存大量的待解決的問題，存在較大技術改進的空間，所以新技術在揚聲器和音箱方面的應用，對于提高保真度、減少聲環(huán)境對再現聲音的影響和遠距離輻射方面會起到顯著效果。擴聲系統為建聲與電聲結合，擴聲與室內聲學有著十分重要的關系，根據室內聲學理論，聲音在房間傳播由直達聲、早期反射聲和混響聲三部分組成。直達聲是從聲源（即音箱）發(fā)出直接到達聽音者的聲音，是聲音的主要信息。在音響系統中，未經過處理的聲音信號也稱為直達聲。在傳播過程中，直達聲不受室內反射界面的影響，距聲源的距離每增加一倍，直達聲的聲壓級衰減6分貝，音色非常純正，但聽起來發(fā)干，現代音響聲場設計要求充分利用從音箱發(fā)出的直達聲，合理控制反射聲，音箱吊掛是獲得直達聲的最好方案。在聽音區(qū)獲得音箱直達聲的條件是：（1）聽音區(qū)可以看到所有音箱整體；（2）聽音區(qū)位于所有音箱交叉輻射的區(qū)域?；祉懧暿窃缙诜瓷渎暫蟮竭_的、經房間界面多次反射的聲音。合適的混響聲可以使聲音具有環(huán)境感，有利于提高聲音的豐滿度，過強的混響聲會破壞聲音的清晰度?；祉懧暸c直達聲的比例，決定著聽音時聲源的距離感，混響聲比例大時感覺聲源距離較遠，比例小時感覺聲源距離較近。在音響系統中可以通過調節(jié)未經過效果器處理的聲音與經過效果器處理的聲音比例關系，控制距離感，如效果器中設有混響強度調節(jié)鈕，左邊為十（即直達聲）右邊為濕（效果聲），此鈕可調節(jié)聲音中的混響量。早期反射聲亦稱近次反射聲，為直達聲后50毫秒以內到達的、經一次或兩次反射到達聽音者的聲音。在聲場中，合適的早期反射聲可以使聲音加厚、加重，甚至可以加強聲音的響度，但如果它過強就會破壞聲像定位，影響聲音的清晰度在建筑聲學設計中，要合理利用和控制界面的早期反射聲的強度和延時時間量，以獲得最佳聲音效果。二.設備選型說明三.聲學特性與音質國家發(fā)布了《歌舞廳擴聲系統的聲學特性指標與測量方法》和《廳堂擴聲系統的聲學特性指標與測量方法》等技術標準以后，規(guī)定了營業(yè)性歌舞娛樂場所以及各種廳堂所應達到的聲學指標這個標準的實施對于提高我國擴聲系統質量，減少聲污染，避免由于設備燒毀而造成的損失等方面產生了明顯的效果。目前，對音響系統的音質評價一般采用客觀測量和主觀聽音相結合的方法。判斷音響系統音質的依據，通常分為主觀評價（人耳聽音）標準與客觀評價（儀器測量）標準兩方面。音響系統的音質評價，應采用主觀評價與客觀評價相結合的方法，只有音響系統采用此方法。一般來說，主觀評價很差的系統，客觀評價也不會很好；主觀評價很好的系統，客觀評價不會很差；客觀評價很差的系統，主觀評價一定很差；客觀評價很好的系統，主觀評價不會很差?？陀^評價根據儀器測量結果對音響設備的音質進行評價的方法。優(yōu)點是：可以定量評價、結果一致和不受人為因素影響；不足是：有一定的片面性，因為目前的技術指標和測量方法仍不能完全準確地反映復雜的音質，有時儀器客觀測量結果與人耳主觀聽音結果之間會存在一定的差距。主觀評價根據人耳的聽音結果對聲音進行評價的方法，是音質評價的一個十分重要方面。音響系統還原聲音效果的好壞最終還是要由人耳來判斷，故主觀聽音評價的地位和作用不容忽視。主觀評價可以對音質做出定性評價，且具有簡便易行的特點。但評價結果會帶有一定的個人主觀色彩，這種方法對評價者的聽力水平、音樂素養(yǎng)等要求較高我國文化部制定的這個聲學指標測量標準是一種以客觀測量為主礎，兼顧主觀聽音效果的技術標準，其制定目的主要是為了解決現在對歌舞廳等類似的文化娛樂場所的音響效果缺乏科學的評價方法的問題，進一步提高歌舞廳的聲光質量。該標準參考了現行的國際、國內有關技術標準，并結合我國的實際，經過國內有關專家反復多次的論證才制定出來的，從目前的實施情況來看，社會各方面反映是非常好的。其他類型的場所（如劇場等廳堂）根據自身的特點也有自己的聲學特性指標，但所有類型的場所的指標體系是完全一樣的，只是指標要求有所不同，下面重點介紹歌舞廳的聲學特性指標以及相關的技術問題，1.最大聲壓級歌舞廳所能達到的最大穩(wěn)態(tài)聲壓級，即音響系統所能達到的最大音量。一個歌舞廳的最大聲壓級越大，說明該歌舞廳的音響設備的功率儲備就越大，放出聲音的底氣就越足，動態(tài)越大，聲音聽起來就越厚實。例如一個能達到很大聲壓級的音響系統，在放送任何瞬間強弱變化極大的聲音（如雷電交加的聲音）以及巨大的轟鳴聲等聲音效果時，一定能夠勝任自如且游刃有余。a.指標一級迪斯科舞廳110dB—級歌舞廳（達標迪斯科舞廳）103dB二級歌舞廳98dB達標歌舞廳93dBb.影啊因素1）功率放大器和音箱的總功率功放、音箱的總功率越大，其聲壓級就越大，功率每增加10倍，聲壓級增加10dB；功率每增加2倍，聲壓級增加3dB。一般來說，大型迪斯科舞廳如果想要達到一級水平，其功放的總功率一般來說必須超過10千瓦，這就對歌舞廳的音響設備投資規(guī)模提出了要求，也就是說，如果一個舞廳的音響設備投資達不到一定的規(guī)模，就很難達到標準所規(guī)定的聲壓級水平。過去，有個別的營業(yè)性歌舞廳，其音響設備極差，隨便裝上幾個功放和音箱就開業(yè)了，最大聲壓級根本達不到要求，這樣做的本身對消費者來說就是一種欺騙，現在，有了這個指標，就完全可以杜絕發(fā)生這種現象。2）音箱的靈敏度音箱的靈敏度是音箱效率的指標，靈敏度越高，音箱的效率也就越高。音箱的靈敏度指標是這樣得到的：給音箱輸入一個功率為1W的信號、在距音箱1m處對其聲壓級進行測量，聲壓級為多大其靈敏度就為多大。測得聲壓級高的音箱說明其電聲轉換效率也就越高，在同一功率下所能達到的聲壓級也就越高。有些使用者發(fā)現，自己的音箱功率雖然很大，但是卻達不到理想的音量，其主要原因可能就是音箱的靈敏度不夠高。在功率相同的情況下，如果一只音箱的靈敏度比另一只音箱的靈敏度高出3dB，那么這只音箱的聲功率比另一只音箱的聲功率要高出1倍。所以，消費者在購買音箱時，切不可忽略靈敏度這個指標。3）廳的大小和吸音狀況在設備相同的情況下，歌舞廳面積越大、吸音狀況越好，其所能達到的最大聲壓級就越小。由于大型迪斯科舞廳面積較大，故應該在音箱和功放的功率儲備方面留有足夠的余量。有些舞廳為了避免房間混響時間過長，采取了一些吸音措施，在這種情況下，也應該在功放和音箱的功率儲備方面考慮適當的余量。c.解決方案1）利用音箱的最大聲壓級現在，大多數音箱的技術說明書上都有最大聲壓級這個指標，該指標是距音箱1m處的最大音量，利用這個指標，就可以估算出歌舞廳所能達到的最大聲壓級。距離每增加1倍，聲壓級衰減6dB，具體地講，就是假如一個音箱標稱的最大聲壓級是120dB，其實際穩(wěn)態(tài)最大聲壓級一般也就是在110dB左右，如果聽音位置距音箱4m，經過計算，可以知道，在聽音位置所能達到的最大穩(wěn)態(tài)聲壓級為98dB左右。2）利用音箱的靈敏度在前面介紹過，音箱的靈敏度就是給音箱輸入1W的信號，在距音箱1m處所測得的聲壓級。假如一個音箱的功率為200W，且其靈敏度為100dB，經過計算可以知道，在距音箱1m處的最大聲壓級為123dB。得到了這個值，利用第一種方法，就可以算出聽音位置可能獲得的最大聲壓級。2.傳輸頻率特性這個指標是指擴聲系統對聲音的各頻率信號的放大能力。如果這個特性好，則說明音響系統對從低音到高音的放大能力都是一樣的，也就是說，各頻率音量比例能夠真實再現，不會出現某些頻率的聲音不足而某些頻率的聲音過強的（如低音不足、高音尖銳刺耳等）現象傳輸頻率特性也可以稱為房間的頻率響應，對它的要求應該是在音頻范圍內平坦、無較明顯起伏。在目前的設備條件下，將一個房間的頻響調成絕對平直是可以做到的。但是，在制定音響標準時考慮到了客觀測量指標與主觀聽音結果之間的差距。所以，對房間傳輸頻率特性的要求是：在用粉紅噪聲，頻譜分析儀法將頻響調成平直的基礎上，可以用人耳進行主觀聽音修正，對不同等級的歌舞廳，修正允許值不同。等級高的歌舞廳，修正值要求小一些，一旦客觀測量指標與主觀聽音結果相差得太遠，則說明這個房間的擴聲系統存在著嚴重的缺陷，建聲條件必須要加以改善。a.指標一級歌舞廳（迪斯科舞廳）40至80Hz+4/-8dB80至8kHz+4/-4dB8至1.25kHz+4/-8dB二級歌舞廳（達標迪斯科舞廳）63至125Hz+4/-10dB125至4kHz+4/-4dB4至8kHz+4/-10dB達標歌舞廳100至250Hz+4/-10dB250至4kHz+4/-6dB4至6.3kHz+4/-10dBb.影響因素1）聲場對各個頻率吸收（反射）不同由于房間的內裝修材料對不同頻率的吸音系數（或反射量）不同以及共振和聲染色等原因，使得房間內再現聲音會出現某些頻率聲音過強、某些頻率聲音不足的現象，在不同頻率上出現聲音的峰（共鳴與疊加）和谷（吸收與十涉）的現象。2）音箱的頻響和頻散特性由于多種原因，任何一個音箱不可能將其頻率響應做得十分平坦，肯定會出現在某些頻率上靈敏度高些、某些頻率上靈敏度低些。所以，對于不同頻率的聲音重放來說，就會在音量上有所不同。頻散特性是音箱對不同頻率的聲音的輻射能力，即各頻率聲音指向特性的一致性，這個特性好的音箱，可以使聲場各處的均能得到良好的頻率響應。3）房間均衡器的調整現在，幾乎所有的擴聲系統的主通道中都裝有圖示均衡器，用于調整房間再現聲音的各頻率音量比例，以改善房間再現聲音的頻率響應。目前，大多數歌舞廳的均衡器都是根據人耳聽音效果來調整的，但根據人耳的聽音結果調整均衡器會由于使用音量、個人差異和音樂源不規(guī)范等原因而出現一定的差異，這樣就勢必會使均衡器的調整存在很大的不確定性。當然，對于那些即懂音樂又懂音響且資深的專業(yè)音響工作者來說，用聽音方法調整均衡器一般較為準確，但是，也不能保證每次調整結果都很準確，令人信服。c.解決方案1）對房間進行建聲設計通過建筑聲學設計改善房間的頻率響應是一種徹底的解決方法也可以說是一種治本的方法，可以從兩個方面入手：一是房間的內裝修材料要盡可能對各個頻率的聲音均勻吸收，即在各個頻率上的吸音系數基本保持一致，要充分考慮室內裝修材料選用和裝修方案的影響，避免各頻率聲音吸收不一致的現象。二是要避免房間的簡正共振，任何一個空腔都相會產生共振，一旦出現共振就會使房間中某些頻率的聲音得到格外地加強，出現聲染色現象。在建筑聲學設計中，解決房間簡正共振的方法有多種，其中最簡便易行的方法就是將房間的長、寬、高設計成無理數比例（無限不循環(huán)小數）典型的比例有黃金分割比例（0.618:1:1.618）和根式比例等。有些歌舞廳由于基建時沒有考慮建聲問題，其體型不是元理數比例，這也沒有關系，可以通過內部布局和家具擺放來盡量使房間的內部比例達到元理數比例。2）使用頻譜分析儀調整房間均衡目前，房間的均衡最為客觀、科學和準確的調整方法就是粉紅噪聲一頻譜分析儀法。這種方法的調節(jié)過程是：將粉紅噪聲輸入到音響系統，由音箱放出這個聲音在歌舞廳的最佳聽音位用測試話筒進行測量，測試話筒接到頻譜分析儀上，這樣頻譜分析儀就可以顯示出該歌舞廳的頻譜曲線，再根據頻譜測量的結果對均衡器進行調整。待頻響曲線調得平坦以后，播放音樂，由人耳對聲音效果進行評價，如果不滿意，再修正均衡器的調整結果，直到聽音效果滿意。但是，如果修正值超過了標準所限定的范圍，聲音仍不能令人滿意，這說明該歌舞廳存在著嚴重的聲缺陷，必須對電聲和建聲系統進行全面的改造。3）合理選用音箱購買音箱時，在技術指標方面不僅要考慮功率的大小，還要考慮其頻響和頻散特性。音箱的頻響曲線越平坦，則說明它的各頻率聲音還原越一致;音箱的頻散特性越好，則說明它能夠將各個頻率的聲音均勻地傳送到每一個角落。有時，合理地調整音箱的擺放角度，也會對房間的頻率響應（尤其是高頻部分）起到改善的作用。3.傳聲增益擴聲系統的目的就是對聲音進行放大，傳聲增益是對話筒路聲音的放大量，這個指標是這樣測得的：把擴聲系統話筒路的增益（音量）提高，使其處于聲反饋嘯叫臨界點狀態(tài)，同時測量話筒前和聲場中的音量，將聲場中的擴聲聲壓級減去話筒前的聲源聲壓級，這個差值就是這個舞廳的傳聲增益，差值大則說明該舞廳的傳聲增益較好，也就意味著在使用話筒時，可以將拾取聲音的音量開得較大。a.指標一級歌舞廳-6dB二級歌舞廳-8dB達標歌舞廳-10dBb.影響因素傳聲增益的唯一影響因素就是系統的聲反饋狀況。聲反饋的產生機理是：因音箱的音量很大，它的聲音傳到話筒所引起的嘯叫現象。由于聲場頻響曲線在某些頻率上出現峰值以及話筒、音箱在某些頻率上靈敏度偏高，當音量達到一定量時，這些頻率的聲音首先到達聲反饋臨界點，并在這些頻率上產生嘯叫。聲反饋在擴聲中的危害是很大的，不僅會影響話筒的擴聲效果，輕度的聲反饋會導致振鈴失真（聲音的余音有拖尾現象）破壞音質；重度的聲反饋還會導致功放或音箱（尤其是高音頭的損壞，給歌舞廳的經營者造成損失。所以，聲反饋出現后，音響師要馬上將其抑制住。c.解決方案抑制聲反饋嘯叫的具體方法在前面已經論述過了，本節(jié)不在贅述。4.聲場不均勻度聲場不均勻度是聽音區(qū)域范圍的最大音量減去最小音量所得到的差值，它要求聆聽區(qū)各處的音量不能差得大多。聲場不均勻度小，意味著聽音區(qū)各處的聲音大小是一樣的或相差不大，不僅如此，還意味著舞廳各處的音質較為一致、聲場分布均勻合理，對音質控制也有著十分重要的意義。a.指標一級歌舞廳8dB二級歌舞廳8dB三級歌舞廳10dBb.影響因素1）音箱的擺放音箱的擺放方式是影響聲場不均勻度的最為重要的因素。大家知道，距離音箱越近，音量越大，反之則越小。如果一個舞廳的音箱分布及其擺放角度、位置不甚合理，勢必會造成離音箱較近且位于音箱輻射角度內的區(qū)域可以獲得較強的音箱直達聲;而離音箱較遠的區(qū)域（或音箱聲音輻射角度以外的區(qū)域）就很難（甚至不能）獲得較強的聲音，導致舞廳有的地方聲音大，有的地方聲音小。2）歌舞廳面積的大小和構造歌舞廳的面積越大，其聽音的不同區(qū)域與音箱的距離差別就越大，音量差就越大，聲場分布也就越不容易均勻。除此之外，歌舞廳的房間內部布局、結構以及地面、墻面和頂面的吸音材料分布狀況也會對聲場的分布產生影響。3）音箱的指向特性音箱的指向特性實際上就是音箱聲音輻射的分布特性，這個特性越好，聲音的分布越均勻，在面積相同的情況下使用的音箱數量就越少。音箱的指向特性不僅體現在覆蓋角度方面，而且還體現在音箱對聲音的遠射能力方面，現在市場上音箱的牌號很多，大家要注意指向特性這個指標。c.解決方案1）合理擺放音箱廳堂音響工程設計時，要根據其大小和內部結果合理地選擇音箱的擺放方式。例如，對于面積較大的房間，可以采取音箱分散式擺放方案，以便在房間的各個位置均能有音箱距聽音者較近，從而使他們能夠獲得音箱的直達聲;而對于面積不大的房間，則可以采用集中式擺放方式；有時為了使聽音區(qū)域獲得較為充分的直達聲，也可以將音箱吊掛起來。2）選用指向特性好的音箱指向角度大的音箱可以使音箱發(fā)出的聲音分布更加均勻，聲音覆蓋面積大，所以，如果條件允許，選用指向角度大的音箱可以解決聽音區(qū)域左右邊緣音量較小的問題。目前音箱的指向角度最大可以達到90度，如英國天郎對偶同軸音箱就是90度的指向角度，選用此類音箱，可以使聽音區(qū)域在不必使用較多音箱的前提下，就能獲得均勻的聲場。3）注意音箱的遠射能。目前，世界各國的音箱生產廠家越來越注意提高音箱的遠射能力，采取的主要措施有提高音箱的指向性因數（Q）、采用線聲源（狹縫）放音、利用氣流使低音傳得更遠等。遠射能力好的音箱，改變與音箱之間的距離，不會有明顯的音量變化的感覺，甚至在距離音箱遠的地方比近的地方聲音要大，如美國EV公司生產的DMS-1183音箱就是如此。5.總噪聲級總噪聲級指擴聲系統在不輸入有用聲信號時，音箱的本底噪聲。歌舞廳的本底噪聲過高，一方面會使音箱在沒有音樂信號輸入時存在惱人的噪聲，令聽音者感到不快；另一方面會使聲音的信噪比減小，嚴重時甚至會使較弱的聲音信號被本底噪聲所淹沒，對音質產生破壞作用。目前，歌舞廳音響系統的本底噪聲偏高是一個較為普遍的問題，應該引起大家的注意。本底噪聲亦稱背景噪聲。無有用聲信號時音箱發(fā)出的噪聲，包括音響設備噪聲和放音環(huán)境噪聲兩部分，過強的本底噪聲，不僅會使人煩躁，還淹沒聲音中較弱的細節(jié)部分，使聲音的信噪比和動態(tài)范圍減小，再現聲音質量受到破壞。a.指標一級歌舞廳35dB二級歌舞廳40dB達標歌舞廳40dBb.影響因素1）歌舞廳音響工程質量在歌舞廳中，由于存在著市電干擾（如50HZ交流聲）、電磁波干擾、可控硅調光干擾以及強信號干擾，即功放輸出的功率信號對話筒等弱信號的干擾等多種干擾源，從理論上講，完全消除這些干擾是不可能的。但是，如果在音響工程施工時注意質量并且采取多種技術防范措施，將各種干擾的影響降到最低限度是完全有可能的。2）音響系統設計和調試在設計音響系統時，除了要想方設法抑制噪聲以外，還應該注意不要出現由于設計失誤而造成噪聲增加，或者雖然系統中裝有噪聲抑制設備卻不能使其充分發(fā)揮作用的情況。筆者就曾經見過這種情形：一歌舞廳的音響系統本底噪聲很大，查其線路方知，調音臺的插入（INS）口竟然連續(xù)串人了均衡器。壓限器和激勵器等多個設備，這些設備的本底噪聲經過一級級放大，待到從功放輸出時，噪聲已大到不可收拾的地步了；還有些歌舞廳的音響系統中的噪聲門沒有位于功放前，致使噪聲門無法消除其后面的噪聲，出現雖有噪聲門卻仍無法消除全部噪聲的情況，當然，也有由于不會調整噪聲門使之成為虛設的情況。3）音響設備本身的原因有些音響設備由于其技術性能本身的原因，使得輸出信號本底噪聲較高。例如，有些影碟機存在較明顯的高頻量化噪聲，還有些音響設備的抗干擾性能或十擾隔離性能不強，這些都會增加系統的本底噪聲。c.解決方案1）音響工程采取抗干擾措施在音響工程施工中，可以通過采取以下措施解決各種十擾問題：首先，要做好弱信號傳輸屏蔽，例如，盡量采用平衡傳輸方式、焊接時焊點要小、話筒等弱信號線遠離音箱及供電等強信號線。第二，防止可控硅調光干擾，例如，音響和燈光系統不要共用同一個交流電源，音響和燈光的電纜不能串在同一個線管中，音響設備要遠離燈光設備以及音響設備使用超凈交流穩(wěn)壓電源供電等。第三，良好接地。將音響設備的外殼（包括機柜）和串線管良好接地是減少系統本底噪聲的一個十分有效的措施，音響專用地線的接地電阻應小于1歐姆，所以地線要深埋為了使接地電阻長期保持在較低水平，除了在埋地線時要澆鹽水外，還應該在地線周圍撒些大鹽后再用土將地線埋好。2）做好系統設計和調試為了減少音響系統的本底噪聲，在音響系統設計和調試中應注意以下幾方面問題：一是，調音臺的插入（INS）口不要串人設備過多，一般只能插入一個設備。二是，噪聲門一定要位于功放前，這樣就可以保證進入功放的信號沒有噪聲。三是，正確調整噪聲門。噪聲門的調整方法非常簡單，首先讓系統沒有聲音信號輸入，然后將噪聲門的閾值（Threshold）調到最小，慢慢提升閾值，指示燈一亮即停。3）使用降噪器噪聲門雖然可以消除音響系統在沒有音樂信號時的本底噪聲，但是對于音樂演奏過程中的噪聲則無能為力，而降噪器就可以解決這個問題。目前，最先進的降噪器是一種自動智能降噪器，它可以根據在各頻段有無音樂信號，決定是否在各頻段進行濾波，也就是說，降噪器可以在沒有音樂信號的頻段，進行濾波處理，而在有音樂信號的頻段，則不進行濾波處理，這樣就能實時地消除噪聲，使音樂信號不會受到任何損失。4）選購本底噪聲低的音響設備購買音響設備時千萬不要忽略其本底噪聲這個指標，最好將所購設備接到音響系統中，在比較安靜的環(huán)境下進行試聽，根據聽音結果再決定是否購買。6.失真度失真度指音響系統從音源到轉換為聲音的全過程中的失真。它既包括音源、調音臺、均衡器和功率放大器等音響設備本身的非線性失真，也包括音箱將電信號轉化為聲音時所產生的失真。失真度大，聲音聽起來毛糙，如果音箱紙盆損壞，則聲音聽起來發(fā)劈、發(fā)破，十分難聽。信號失真除了會對音質造成破壞以外，還會由于隨失真而產生的人耳無法察覺的高頻諧波（頻率可以超過mkHz）和直流分量（頻率為OHZ）,而燒毀音箱的高音頭和低音單元。所以，音響師一旦發(fā)現聲音信號失真，應及時找到原因，并立即設法制止。a.指標一級歌舞廳7%二級歌舞廳10%達標歌舞廳13%b.影響因素音響系統出現失真，除了音響設備本身的原因以外，最主要的還是由于整個系統信號電平調整不當所引起的。信號過強，會導致信號出現削波失真；音箱功率過載，也會導致聲音失真。c.解決方寨購買設備時，應注意選購失真度小的設備時，更要注意在音響系統聯調時，必須嚴格控制信號電平，不要讓音響系統的任一環(huán)節(jié)出現削波燈（紅燈）閃亮的情況，因為一旦削波燈閃亮，則說明一定是產生了削波失真或信號過載的現象。此外，在確定功放和音箱的功率配備時，也要根據使用聲壓級的要求在功率上留有足夠的余量，以免放音時力不從心、聲嘶力竭，造成重放聲音失真。7.混響時間混響時間是聲音停止發(fā)聲后室內聲壓級衰減60dB所需要的時間。一個房間混響時間的長短對重放音質起著十分重要的作用?；祉憰r間長，聲音含混不清；混響時間短，聲音發(fā)于；混響時間合適，聲音圓潤。那么，歌舞廳的混響時間到底多大合適呢？a.指標歌舞廳在頻率500Hz、廳容積在100立方米至2000立方米的情況下，混響時間的允許范圍如附圖所示。b.影響因素影響房間混響時間的因素有以下三個方面：一是，房間的容積。房間的容積越大，其混響時間越短；反之，則越長。二是，房間表面材料的吸音系數。該系數越大，說明房間的吸音性能越好，混響時間也就越短；反之，就越長。三是房間吸音面的總表面面積。房間吸音面的總表面面積不僅僅是地面、墻面和頂面面積之和，也包括了室內家具等表面面積之和?？偙砻婷娣e越大，吸音面就越大，對聲音吸收的就越多，混響時間就越短，反之則越長。c.解決方案采取控制界面吸音系數來達到最佳混響時間是建筑聲學設計中的一種行之有效的方法，當然建筑聲學中還有許多種控制房間混響時間的方法，在本書的室內聲學設計一節(jié)中已有論述。四.聲場設計擴聲系統由音響設備和聲場兩部分構成，在音響實際工作中，無論是用話筒拾取聲音還是用音箱再現聲音，均不可避免地需要通過聲場來完成，作為一名音響工作者，必須要了解聲場的有關知識，否則就會與高保真音質失之交臂。聲場也稱為音場，為有聲波存在的區(qū)域或空間，即聲源發(fā)出的聲音在空間中傳播的分布情況。由聲音所處的環(huán)境、音箱（話簡）的擺放與布置方式以及音箱（或話簡）的指向特性決定。房間聲場狀況如何，決定著聲音能否良好再現，所以聲場是擴聲系統中十分重要的組成部分，在一個聲場條件很差的房間里，再好的音響設備和音響系統也不能實現理想的聲音效果。不同功能的場所其聲場類型也各有不同，常見的放音場所有劇場、歌舞廳、禮堂、體育館、多功能廳等，由于它們作用不盡相同，在聲場設計時應該充分考慮它們之間的不同之處，根據它們各自的使用特點對聲場進行設計。目前，各種場所按使用對象一般分為語言廳堂、音樂廳堂和多功能廳堂等三類。廳堂擴聲的目的首先是用來增強觀眾席的響度，也就是讓觀眾區(qū)獲得足夠的音量，充分利用“直達聲”是室內聲學設計的基本要求，擴聲系統通過提高觀眾席“直達聲”的聲壓級來改善聽聞。在實踐中人們發(fā)現，只有節(jié)目信號的聲壓級高于背景噪聲10dB以上才能獲得較高的清晰度，高于15dB以上才會獲得較好的音質。此外，如果直達聲過弱還會被混響聲所掩蔽，這時不僅會降低了聽聞的清晰度，而且聲像定位也將發(fā)生困難自然聲源的聲功率是有限的，因此在室內聲學條件不能滿足時，經常借助于擴聲系統。其次，通過擴聲系統來改善廳堂音質也是一項重要措施。人們借助于擴聲系統可以在一定范圍內來彌補觀眾廳可能存在的缺陷，例如，在許多觀眾廳的貴賓度區(qū)域，常常是直達聲不足并缺少近次反射聲，不僅帶來聽聞困難，音質亦差（聲音小而于）。利用擴聲系統可以嗇直達聲的聲壓級，也可以較方便地模擬建聲的近次反射聲。近年來，還興起借助電聲系統來改變或控制廳堂的聲場特性（如混響時間），來適應多功能廳堂的音質需要。此外，根據文藝演出的藝術需要，還彳主彳主借助擴聲系統來完成對賞音色的美化或加工，完成情節(jié)的美化和氣氛的渲染等。總而言之，在建筑中擴聲系統設計已成為廳堂音樂設計中的一個重要的組成部分。作為廳堂擴聲系統的基本要求，無論是用于語言擴聲還是用于文藝演出擴聲，觀眾席處應有合適的響度（主要指直達聲）。觀眾廳內最佳的聲壓級:對于語言為75dB，對于流行音樂為92dB，對于管弦樂則為93dB左右。當然還要考慮到它們的動態(tài)上限和有觀眾時的背景噪聲級擴聲系統應具有充分的穩(wěn)定性，由于它是一個“聲音閉環(huán)系統”，存在著聲反饋問題。這里所謂的穩(wěn)定性不僅指擴聲系統不能發(fā)生“印敷（即由聲反饋引起的嘯叫）”，而且要留有穩(wěn)定余量。擴聲系統在臨界情況下工作，會給聲音帶來嚴重失真，這是人們所熟知的。但是從“自激”到“穩(wěn)定”這段過渡范圍，由于聲反饋的存在，已經給聲音帶來的“染色效應”卻彳主彳主被人們所忽視，這是影響擴聲系統聲音質量的一個重要因素。擴聲系統還要求有良好的聲音自然度或真實感，自然或真實常是借助聽音評價所作的概括性的描述。廳堂擴聲系統要獲得良好的聲音自然度，不是一件容易的事，但是十分重要。特別是通俗唱法、文藝演唱，一般自然聲能很弱，多借助于擴聲系統，這時聲音的自然度尤為重要（有時還需要加入延時、混響等效果）。所謂真實感可以概括為兩個方面：一是聲像的一致性；二是聲音信號的真實重放，要求排除可能出現的各種信號畸變。擴聲系統要求盡可能減少各種建聲缺陷，典型的建聲缺陷有回聲、顫動回聲、聲聚焦和聲染色等?；芈暿锹曇粼趥鞑ヂ窂缴?，遇到反射面比聲波大的障礙物而反射回聲源的聲波。當反射波比入射波延遲50毫秒時，才能成為清晰的回聲。許多密集反射回聲的重疊能夠形成混響聲，它會造成聲音模糊不清的現象，應盡可能避免，但有時也可以利用它創(chuàng)造特殊的聲音效果。顫動回聲是平行墻壁間聲音相互多次反射所引起的聲音顫動現象，屬于嚴重的建聲缺陷，會造成再現聲音音量不穩(wěn)定、音質不良等。最有效的消除方法是避免平行墻壁、采用強吸音材料以及將墻壁表面處理成凹凸不平的漫反射結構等。聲聚焦是凹曲面對聲波形成集中反射的現象，它使聲能集中于某一點或某一區(qū)域，致使局部音量過強，而其他區(qū)域則相對聲音較弱，屬于音質設計缺陷，有可能導致擴聲系統聲反饋嘯叫、聲場不均勻的多種問題。簡正共振是聲音在閉和空間的傳播中，由于反射的作用，會激發(fā)這個房間的某些固有頻率（即簡正頻率）出現房間共振情況。當發(fā)生共振現象時，聲源中的某些頻率被加強了，出現了聲染色現象。此外，還會使房間中某些頻率（主要是低頻）的聲音在空間分布上很不均勻，即出現了某些固定位置上的某些頻率聲音得到加強和某些固定位置上的某些頻率聲音得到減弱的現象，在一些體積較小的矩形房間常常會出現低頻嗡嗡聲，一般就是由于簡正共振引起的。簡正共振是由駐波而產生的，有軸向共振、切向共振和斜向共振三種，會對再現聲音的頻率響應產生影響?？刂品椒ㄓ屑哟蠓块g容積、房間的長寬高采用無理數比例和對室內表面進行吸聲處理或漫反射擴散處理等。要想獲得優(yōu)秀的放音效果，除了需要高質量的音響設備外，音箱的擺放位置和擺放方法對聲音還原也有很大的影響，擁有了一套好的音響設備，并不一定就意味著能夠實現理想的聲音重放，聲音最終是要通過聲場來傳送給聽音者，所以從某種意義上講，聆聽區(qū)域的聲場條件是獲得理想聽音效果的重要保證。聲場是一種聲音的分布情況，影響室內聲場的因素有三個，即放音場地的聲環(huán)境、音箱的聲波輻射特性以及音箱的擺放方法聲環(huán)境是房間的聲學環(huán)境，由房間的建筑聲學條件決定，這個因素在對房間進行建筑設計并根據設計施工完畢后就已經基本上定型了，音響師幾乎無法十預這個因素。音響師在聲場設計中的主要工作是根據音箱的特性合理擺放音箱，使建聲與電聲之間良好配合，這項工作占了決定聲場的三分之二因素，故音箱的特性及其在房間中的擺放位置對于聲音良好再現來說起著舉足輕重的作用，音響師要重視這項工作，千萬不可小視它。1.音箱擺放總原則無論在何種條件和情況下，音箱的擺放要遵守必要的原則，這些原則告訴大家在各種不同的條件和情況下音箱的擺放方法，這些方法是廣大音響工作者和聲學工作者經過多年的探索所總結出來的，是符合科學規(guī)律的，如果不遵守這些原則，在布置音箱時胡來亂來，就不可能得到好的聲音效果。（1）.直射式全頻音箱盡量避免界面反射直射式音箱是聲音直接向外輻射的音箱，從理論上講，它是一種揚聲器直接與空氣耦合的音箱，從外觀上看，它是一種揚聲器喇叭口直接向外設置的音箱。它主要依靠聲波的輻射特性，使揚聲器直接向空間發(fā)送聲能。在一般情況下，直射式音箱的低音輻射角度比高音的輻射角度大，如果將音箱直接放在地面上，低音打到地上被反射后，傳給聽音者，而此時，由于音箱發(fā)出的直達聲所走過的距離短于反射聲所走過的距離，音箱低音的直達聲先期到達人耳，反射聲隨后到達人耳，出現了低音“先來后到”的情況，導致了低音的重影現象。大家知道，低音成分的多寡對于聲音的清晰度和可懂度的影響很大，而且低音本身就有渾濁之感，如果低音出現了重影，就會使聲音聽起來更加渾濁。直射式音箱最好不要直接放在地面上，或位于緊靠墻角的位置，否則聽音區(qū)聽到的低音雖然會被加重，但有含混不清之感。如果房間的地面為對聲音強反射的硬質光滑材料，低音渾濁現象會益發(fā)嚴重。在實踐中，我們可能會發(fā)現這種情況，在層距不高的房間中，用直射式音箱（尤其是全頻直射式音箱）放音，經常會出現低音聽起來渾濁的現象，而這種低音渾濁現象是用均衡器衰減聲音中的低音成分所不可能解決的，聲音中沒有低音則已，一有低音聲音就渾，其主要原因就是低音的反射聲成分太多，低音有嚴重的重影現象存在。為了充分減少低音反射聲的不良影響，直射式低音音箱在擺放時要采取以下兩條措施之一：一是不要直接放在地面或位于緊靠墻角的位置，最好用金屬架將音箱墊高40厘米以上，擺放在距側墻大于40厘米，后墻大于20厘米以上的位置，由于音箱距離反射界面較遠，低音反射聲被明顯減小。二是如果音箱前方地面為強反射材料（硬質光滑材料，如大理石、花崗石地面），將音箱直接放在地面時，也可以采取在音箱前鋪吸音地毯的方法來吸收低音反射聲，但低音不可能被充分吸收，還存在少量的反射。（2）.氣流式低音箱可以利用地面反射氣流式音箱是揚聲器的聲音不直接向外輻射的音箱，按照專業(yè)術語說，它是一種揚聲器振膜（紙盆）不直接與空氣耦合的音箱。在專業(yè)音響領域，氣流式音箱一般為低音音箱。現代的氣流式低音音箱采用了先進的空氣動力學原理，利用只有低音才可能產生的大幅度振膜振動來實現強烈的空氣氣流變化，借助這種氣流變化來加強低音的傳播。氣流式低音音箱不僅由于空氣動力學特性使得低音傳得更遠，還由于其優(yōu)異的聲學特性使低音更加豐厚動聽。目前，典型的氣流式低音箱的技術理論有美國EV公司的氣流團理論和BOSE公司的質量塊理論，依筆者看，這兩個理論大同小異，只是在分析和解釋的物理現象角度方面略有不同罷了。氣流式低音音箱從外觀上能夠很容易地被辨認出來，它是一種低音揚聲器背面向外、正面向內（反扣）或不能直接看到低音揚聲器正面的音箱，目前最常見的是揚聲器內藏式低音箱和揚聲器反扣式低音箱兩種。它們主要依靠聲音傳播的氣流特性，向空間連續(xù)不斷地送出一個個低音氣流團，借助于氣流團來傳播聲波，而不是靠簡單的波輻射特性向空間發(fā)送聲能，低音可以傳得很遠。由原理可知，在擺放時，氣流式與直射式音箱所要遵循的原則和概念有很大的不同。氣流式低音音箱在擺放和安裝方面相對來說比較自由，即可以吊掛在空中，也可以直接放在地面上。但一般地講，如果將氣流式低音音箱放在地面上效果會更佳，這是因為，氣流式低音箱采用氣流傳聲的方式，故其低音帶有一定的指向性（這是典型的EV公司觀點），即使有聲輻射現象存在，但聲輻射的成分所占比例很小，故打到反射界面后的反射聲含量也很小，低音反射聲量適度。低音音箱直接放在地面上，可以充分發(fā)揮地面的作用，相當于把地面作為了低音號角的延伸，如此大的低音號角使得音箱的低音下限頻率聲音的聲阻更加匹配，低音聽起來益發(fā)厚實、豐滿。（3）.聽音區(qū)域要充分獲得音箱的直達聲直達聲是從音箱發(fā)出直接到達聽音者的聲音，其主要特點是音色純正，即音箱發(fā)出的是什么樣的聲音，聽音者聽到的就幾乎就是什么樣的聲音。直達聲沒有經過房間的墻面、地面和頂面的反射，不存在由于室內裝飾材料對聲音反射后產生的聲缺陷，它也不受室內聲學環(huán)境的影響，所以音質有保證，聲音保真度高?，F代室內聲學設計中有一個很重要的原則就是聽音區(qū)域充分利用從音箱發(fā)出的直達聲，盡量控制反射聲。對于一個房間來講，判定聽音區(qū)域是否能夠獲得所有音箱發(fā)出的直達聲的方法很簡單，一般采用視覺法即可。在聽音區(qū)域，如果聽音者能夠看到所有音箱的整體，且位于所有音箱共同交叉輻射的區(qū)域就可以獲得音箱直達聲。在一般情況下，音箱吊掛是房間獲得直達聲的最好方案，但有時由于房間層距較低、空間有限，吊掛音箱可能會受到一定的限制，但筆者認為，如果有條件，最好還是將音箱吊掛起來。很多音箱的高音號角指向角度在60度以內，其水平方向指向角度大、垂直方向指向角度小，如果聽音區(qū)域沒有位于號角的指向角度以內，就無法獲得號角的直達聲，故音箱在水平放置時，其高音揚聲器軸線應與聽音者耳朵的水平高度相一致，當音箱吊掛時，要調整好傾斜的角度，避免影響高音聽音效果。音箱放音時，距離音箱越近的位置，聲音中直達聲所占的比例越大，反射聲的比例越小；距離音箱越遠，反射聲的比例就越大，直達聲的比例越小。在室內聲學中，將直達聲等于反射聲的界限稱為混響半徑，通過簡單的計算，我們就可以知道一個房間的混響半徑為多少。如果聽音區(qū)位于音箱的混響半徑以內，就意味著音箱發(fā)出的直達聲的量要高于房間反射聲的量，那里的聽眾就可以獲得足夠的音箱直達聲。（4）.音箱擺放與房間中心軸線對稱對于室內聲環(huán)境的要求是，建筑的對稱必須與室內聲學對稱相一致，音箱應擺放在與房間中心軸線對稱的位置上，只有實現建筑對稱與聲學對稱的一致，才能為室內提供一個理想、和諧與對稱的聲場，假如音箱的擺放與房間不對稱，也就是說兩只音箱偏向了房間的一邊，在放音時會帶來很多問題，這些問題雖可以用電聲補償的方法亡羊補牢，但最好還是應該盡量避免由于擺放不對稱而帶來的一系列的問題。有些房間本身就是非對稱內部結構或裝修結構，室內聲學已經為非對稱情況了，音箱擺放只能是盡量使聲場對稱，那么聲場不對稱到底會導致哪些問題呢？下面分析一下。用效果器給聲音加效果時，會發(fā)現靠墻較遠的音箱的混響聲效果比距離墻較近的音箱的混響聲效果要明顯些，這是因為距墻較遠的音箱前面的放音空間容積較大，按照容積越大混響時間越長的理論，當然混響感就較強，而距墻較遠的音箱前面的空間較小，混響感肯定要弱一些，廳堂聲學特性的一個重要要求就是要創(chuàng)造均勻的聲場，即聲場中的各個位置音量不能相差太多，如果聲場不均勻，就會使聽音區(qū)域的音量和音色的一致性變差。音箱非對稱擺放，就會造成面對空間較大的音箱的早期反射聲成分少，音量較?。豢臻g較小的音箱早期反射聲成分多，音量較大的后果，聲場均勻度受到破壞。非對稱結構會造成左右聲道音量和音色不平衡，而聲音不平衡為立體聲放音系統的大忌。立體聲放音對，對左右聲道的平衡要求很嚴格，一旦左右聲道音量和音色存在不平衡現象，就會出現聲像向左或向右方向偏移現象，導致立體聲音場受到破壞，有明顯的聲音失重感，播放場面宏大的立體聲音樂時，也無法體現音樂的整體美與和諧美，藝術的感染力遠達不到應有的效果。（5）.音箱箱體容積與房間容積相適在小房間中使用大箱體音箱放音時，要注意箱體的體積是否與房間容積（即房間的長X寬乂高）相適，如果很小的房間中安裝了很大體積的音箱，不僅會在視覺上有不和諧感，在聲音效果方面也有可能引起某些問題。一是會導致反射聲尤其是早期反射聲的量過多，使聲音渾濁，聲像混亂。箱體較大時，音箱的聲音輻射范圍和角度較大，如果將它放在相對較小的房間中，勢必會出現大量的快速、多次反射聲，大量的早期反射聲會導致嚴重的聲音多重重影現象，過多的反射聲必然會導致聲音清晰度變差等一系列音質問題。二是影響再現低音的下限頻率，較低頻率的聲音無法放送。一般來說，箱體較大的音箱的低音下限頻率較低，但一個房間所能再現的低音下限頻率受房間的容積大小限制房間容積越大，下限頻率越低；房間容積越小，下限頻率越高，一個房間所再現的低音下限頻率，可以通過最小容積公式計算出來,如果房間容積較小，即使音箱的低音下限頻率再低，也難以淋漓盡致地發(fā)揮出來。三是音箱的發(fā)音效率下降，最大聲壓級達不到預期值。音箱向空間放送聲音時，房間的聲音要向各處擴散，使各處的聲音能量達到均勻狀態(tài)，當然也會向音箱方向擴散，倘若音箱箱體容積接近房間容積，會導致房間的聲音能量向音箱內部的倒流現象，抵消了一部分音箱送出的能量，致使音箱放送的聲音無法達到預期音量。所以，在小房間中最好使用小箱體音箱放送聲音，大房間可以使用大箱體音箱放音或多只音箱組合成陣的方式放音，在小房間中，大體積音箱的能力并不一定能夠得到充分發(fā)揮，有時還會使音質不理想。2.音箱特性對聲音傳播的影響（1）.聲源類型在聲學基礎一章中，講述了聲源的分類及每類聲源的特點，不同的音箱和不同的使用方法會產生不同的聲源特征。1）點聲源音箱點聲源是聲音從一點發(fā)出的聲源，這種聲源發(fā)出的聲波為球面波，其最典型的特點就是聲像定位穩(wěn)定、準確以及立體聲聲音圖像成像清晰等，所以點聲源音箱最適合在對立體聲效果要求高的放音場所（如環(huán)繞立體聲）中使用。常見的同軸類音箱即屬于點聲源音箱，如天朗對偶同軸純點聲源音箱等，同軸音箱能夠保證再現聲音具有良好的空間感、展開感、縱深感、臨場感、聲像定位感、聲包圍感和聲像的移動感等立體音場感受，除此之外，點聲源音箱的聲場也較均勻，房間混響半徑與音箱指向特性曲線比較接近（為圓形），受再現聲音受聲場影響小。2）線聲源音箱線聲源是聲音從一條線發(fā)出的聲源，這種聲源發(fā)出的聲波為柱面波，由于柱面波只是在某一個方向呈扇面形發(fā)散，另一個垂直方向不發(fā)散，所以從理論上講，其發(fā)出的聲音音量隨著聽音者與音箱之間距離的增加而減少的量要小得多，也就是說，這種音箱的遠射能力很強，可以將聲音送到較遠的地方，改變與音箱之間的距離，不會感覺音量有很大變化。此外，大多數房間的體形為矩形，柱面型波陣面與房間體型相適，可以有效地利用聲波，控制墻面、地面和頂面的發(fā)射聲，減少反射聲帶來的一系列不良影響。聲柱型音箱和EV公司最新生產的E系列全頻音箱就屬于柱面線聲源，它們產生的聲波接近于柱面波，可以將聲音送到較遠的地方。3）面聲源面聲源是聲音從一個大的平面發(fā)出的聲源，這種聲源發(fā)出的波為平面波，理論上講，平面波聲波在傳播時，如果不考慮空氣的吸收的因素，隨著與聲源距離的增加，聲壓級沒有衰減，從目前的情況看，用一只音箱發(fā)出純粹的平面波是不可能的，只能通過多只音箱緊密地靠在一起，組合成平面放音陣來實現。多只音箱組合成的放音陣不僅可以使聲音打的更遠，還能使聲波覆蓋區(qū)域廣闊、聲音響度得到保證，故一般用于面積較大的場所放音，如迪斯科舞廳、體育場館和露天演出等。（2）.指向特性指向特性是指揚聲器在不同方向上對聲音能量輻射的能力，為從音箱發(fā)出的聲音的聲壓級下降-6分貝以內的范圍。音箱的指向性一般用指向性圖形和指向性因數（Q）來描述，指向性圖形為音箱輻射聲波的聲壓級隨輻射角度而變化的圖形，即聲音的有效覆蓋區(qū)域；指向性因數Q）則表示音箱聲音輻射的遠投能力，這個值越大，音箱發(fā)出的聲音傳得就能傳的越遠。音箱的指向特性可以分為水平指向角與垂直指向角，大多數音箱都設計成水平方向輻射角度大，垂直方向輻射角度略小這種方式，這是因為觀眾一般主要是在水平方向分布，而不是在垂直方向分布。音箱指向特性一般用多少度乘以多少度來標注，如60X40表示此音箱水平方向輻射角度為60度、垂直方向輻射角度為40度。指向特性不僅直接影響著聲場的均勻性，還對再現音質有重要影響。位于音箱指向角度覆蓋范圍內的聽音區(qū)域，可獲得音箱發(fā)出的直達聲，響度、音色和音質有保證，如果聽音區(qū)域位于聲音輻射角度以外，聲音效果就不會很理想。在擺放時應盡量避免將墻壁或天花板包括在聲音輻射角度以內，否則就會使墻壁或天花板的反射聲增多，造成聽眾區(qū)的直達聲的聲能比較少，重放音質不良。利用音箱的指向特性還可以減少擴聲系統的聲反饋情況，所謂聲反饋是指音箱的聲音傳到話筒而產生的嘯叫現象，我們完全可以利用音箱的指向特性，使音箱的聲音不容易傳到話筒中去，盡量避免話筒的拾音區(qū)域與音箱聲輻射區(qū)域重合。（3）.頻散特性頻散特性是指音箱各頻率聲音指向特性的一致性，它與聲場的傳輸頻率特性（即頻率響應）有著直接的關系，一般的音箱不同頻率的指向特性是不盡相同的，大多數均符合低音指向角度大（有時近乎無指向性）、高音指向角度小這個規(guī)律，頻散特性不好會造成在位于音箱不同方向時，音箱的頻率響應特性出現差異的情況，主要表現為有嚴重的偏軸染色現象存在。所謂偏軸染色是指當聽音者偏離音箱中心軸線時，有明顯的高音減少、低音增加的感覺，偏軸染色會使房間各處的頻率響應不均勻。良好的頻散特性是聽音區(qū)獲得均勻音色的重要保證，各音箱生產廠家均致力于改善音箱頻散特性的研究。1974年，Ev公司研制出了恒定（常數）指向號角《。號筒），它在一較寬的頻率范圍內（如630Hz至18千KHz）的指向特性是恒定的（變化在6dB內）。近年來，英國天郎公司發(fā)明了郁金香花瓣型號角，它是一種同軸復式號角，也有很好的頻散特性。在廳堂中選用頻散特性好的音箱可以使較廣、寬的范圍內保證良好的音質，同時可以少用號簡，避免過多號筒之間的聲干涉現象。利用頻散特性可以指導不同應用情況下的音箱擺放，在擺放時，要充分考慮到音箱的指向特性與頻率的關系，有些特定的聲音更要注意頻散特性。如對于語言擴聲來說，由于語言的頻率范圍比較窄，考慮過寬的頻率沒有必要，故聲場設計時，要以2KHz附近頻率的指向性曲線為準，其他頻率指向特性曲線只能作為參考。3.擺放方法（1）.集中式擺放音箱對稱地擺在房間中表演區(qū)的一側，對于矩形房間來說，音箱的位置有位于長邊一側與短邊一側兩種。優(yōu)點：1）聽視覺統一。由于音箱位于表演區(qū)一側，聲音來自于表演區(qū)，即聲音的方位與畫面的方位完全相同，視聽和諧一致。2）音質較好。所有音箱均在舞臺方向面向觀眾區(qū)，不存在音箱相對放置的情況，音箱間聲音的干涉情況較少。不足：1）聲場不均勻。距音箱近的位置音量大，距音箱遠的位置音量小，在面積相同的情況下，音箱位于長邊一側的方案要比短邊一側的方案的聲場要均勻些。2）易產生聲反饋。音箱位于舞臺一側，而話筒也要在舞臺上使用，音箱距離舞臺很近，音箱的聲音很容易傳到話筒產生聲反饋嘯叫。集中式擺放時，左右聲道音箱之間距離大致要遵守這樣的原則，當音箱位于長邊一側時，兩只音箱之間的距離應等于其背靠墻邊長的0.5至0.6倍；位于短邊一側時，兩只音箱之間的距離應等于其背靠墻邊長的0.8至0.9倍。（2）.分散式擺放音箱設置在房間四周，這種方案適用于面積較大的廳，后區(qū)裝有有補音音箱和吸頂揚聲器揚聲器放音即屬于此種方式。優(yōu)點：1）聲場均勻。在房間內的任何地方都有音箱聲音覆蓋，不存在各處音量相差太多的情況。2）受聲環(huán)境影響小。音箱距聽眾越近，直達聲的比例越大，音箱分散擺放時，聽音區(qū)的各個位置都有一只音箱距離觀眾較近，能夠獲得較強的直達聲。不足：1）聽視覺不一致。由于畫面來自舞臺方向，而聲音來自四面八方，觀眾沒有感到聲音是從表演區(qū)傳來的，視覺與聽覺出現分離現象。解決的方法是，利用哈斯效應，用延時器將非表演區(qū)域的音箱信號延遲10至30毫秒，同時將這些音箱的音量壓得比表演區(qū)音箱的音量略低些，這樣做就可以使觀眾覺得聲音是來自表演區(qū)了。2）相對放置的音箱間相互有聲干涉現象。聲音一旦出現十涉，將導致對音質的破壞，徹底解決聲干涉很難，但可以一些措施減少它的出現，如避免兩只彼此相對放置的音箱中心軸線重合以及調整它們的水平或垂直角度，總之要盡量使它們不正對。3）.其他擺放方法除了集中和分散兩種典型的擺放方式外，目前還有多種音箱擺放方式，如環(huán)繞式、SIS式和混合式等，這些擺放方式實際上是在集中式和分散式擺放的基礎上變化而來的。環(huán)繞式擺放一般用于環(huán)繞立體聲系統中，在環(huán)繞立體聲系統中，有前置、中置、后置和低音等四類音箱。前置音箱的聲音要求保真度高，擺放在聽音區(qū)的前方左右兩側，最好左右各一只，每側多只音箱會影響立體聲聲像定位，使聲音成像變虛；中置音箱擺放在正前方前置音箱中央，主要播放人聲，作用是保證偏離房間中心軸線時的視聽一致性，有單中置和雙中置（左中、右中）兩種情況；后置音箱擺放在后方，提供環(huán)境聲，如果房間較大，可以將多只沿后墻及側后墻在同一水平高度上布置;低音音箱用于補償超低音，應盡量放在前方中央位置，因為低音如果偏離中央軸太多時人們是完全可以感覺到的。SIS是一種全新的擴聲方式，它采用SIS處理系統對聲音信號進行調控，SIS為英文SpatialImageSystem（空間成像系統）的字頭縮寫，這種系統有左、中、右三組音箱，中置音箱主要放送語言聲，左右音箱放送音樂聲。SIS系統設置的中置聲道對擴聲聲場的改善作用有著特殊的意義，它使中置音箱獲得的并不是簡單的左聲道+右聲道信號,而是經過專門處理的中央信號，可以把語言聲與音樂聲互相分離開來，解決了語言系統與音樂系統同時放音時難以兼顧的問題，即可以保證聽音區(qū)域的語言的清晰度，也可以保證音樂的寬泛頻率響應?；旌鲜綌[放多用于大型場所（如體育場館等）或露天演出中，它也稱為集中分散式擺放，這種擺放形式多樣，一般要根據場地情況決定擺放方式。它即可以采用多只音箱組合成陣吊裝在一起，也可以用支架將音箱集中在一起，還可以在地面疊起若干音箱陣。集中分散式擺放時，由于音箱之間距離很大，會出現不同區(qū)域音箱到達聽音者在時間上有先有后的問題，導致假回聲或聲音的重影現象，如不加以處理，就會破壞音質，采用延時器對先到達的聲音信號進行延時是普遍采用的方法，也可以利用音箱的指向性，將聲音控制在聽音區(qū)域以內。音箱的擺放要與試聽結合起來，在試聽過程中要不斷對音箱的位置、角度進行調整，直到聲音效果滿意時為止。音箱擺放是擴聲系統調整中的一個重要的環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)處理得當，就會獲得高質量的放音效果。五.音響系統設計擴聲系統中電聲設備的合理連接是獲得良好擴聲音質的重要保障，不僅如此，正確的連接也為系統調整和設備的安全性提供了保證。音響周邊設備的正確連接是擴聲系統的首要問題，周邊設備是對聲音信號進行加工處理的設備，它在擴聲系統中的主要作用是美化和修飾聲音，使聽眾得到滿意的聽覺效果和美的享受。但是，聲音信號通過音響設備記錄、放大、處理并進人聲場后會產生各種損失，加之各種聲源本身的聲音質量也并不一定十分優(yōu)秀，所以還音時，如果不對聲音信號加以處理，聲音效果就不會很理想。現代音響周邊設備幾乎可以對聲音信號在頻率、時間和幅度等音質的各方面進行全方位的處理，可以使聲音效果發(fā)生質的飛躍，可以把某個人的聲音變得面目全非，甚至可以將不良的音色變得美妙動聽，有些設備（如壓限器）還可以起到保護功放音箱的作用。可見，周邊設備是現代擴聲系統中不可或缺的。各種周邊設備在擴聲系統中的連接方法大致有三種，即串在主通道、插人某個通道和輸人輸出法（即從調音臺輸出給某周邊設備再從該周邊設備輸出給調音臺某輸人）等，由于每種周邊設備的作用不盡相同，所以，并不是每種周邊設備都有以上三種連接方法，但在主通道除了不串接效果器外，其他設備均可連接，這就會出現這些周邊設備在申接時前后位置究竟如何聯接的問題是不是因為是串聯關系就可以隨便排列？要搞清楚這個問題，必須對系統聯調和周邊設備有一個全面的認識。為了保證聲音效果、可調性和設備的安全性等諸方面因素，各周邊設備在擴聲系統主通道中是有其相對固定位置的，如附圖所示，如果某一設備安裝位置錯誤，則必然會帶來一系列的問題。目前，國內擴聲系統在設計、安裝和使用中存在不少問題，其中最主要的問題就是周邊設備前后位置錯誤，導致系統聯調時周邊設備之間互相牽扯影響，設備效能不能充分發(fā)揮，甚至燒毀設備。每種周邊設備在擴聲系統主通道中都有其各自前后相對的位置，如果位置錯誤，不僅會給調整帶來困難，使設備的效能無法發(fā)揮，甚至還會燒毀功放音箱。所以，廣大專業(yè)音響工作者應該對這個問題引起高度重視。六.擴聲系統聲學設計圖我們采用計算機廳堂聲學設計軟件（EASE），它是一種用于廳堂聲場設計的計算機軟件。存有各種房間體形、吸音材料、揚聲器等資料，可以根據實際需要進行選擇、設計，計算出房間的混響時間，描繪出聲場分布圖、聲線圖和各種聲學特性曲線，為廳堂音質設計和音響工程施工提供了很大的方便。1.聲場聲壓級分布圖a.最佳聽音位的最大聲壓級紅色區(qū)域分貝b.聲場不均勻度最大聲壓級分貝最小聲壓級分貝2.最佳混響時間混響時間表示聲音混響程度的參量，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級減少60分貝所需要的時間，單位為秒。房間的混響長短是由它的吸音量和體積大小所決定的，體積大且吸音量小的房間，混響時間長，吸收強且體積小的房間，混響時間就短?；祉憰r間過短，聲音發(fā)十，枯燥無味，不親切自然；混響時間過長，會使聲音含混不清；合適時聲音圓潤動聽。效果器的混響時間一般調在1至2.5秒之間比較合適，這個參數的量值給人以房間大小的感覺，混響時間長時感覺房間較大，反之較小。調整效果器混響時間參數時時，要根據實際情況靈活掌握，如房間的自然混響時間較長則應調短些、演唱者為女聲和非專業(yè)歌手時可調長些，使用音量大時要調小些?；祉憰r間比率在房間混響時間指標中，以500赫茲混響時間為基準混響時間，考察不同頻率的混響時間與500赫茲混響時間之間比例關系的指標。一般來說，房間的低音的混響時間與500赫茲的混響時間的比率應大于1，且隨著頻率的變低而逐步變大；高音的混響時間與500赫茲的混響時間的比率應小于1，且隨著頻率的變高而逐步變小，如果不符合這個規(guī)律，則說明房間有建聲缺陷。這是因為在聲音的反射和傳播過程中，吸音材料和空氣對聲音中的高頻成分吸收的多、低頻成分吸收的少，就會造成低音混響時間長，高音混響時間短的情況。在效果器中，可以根據實際情況調節(jié)高頻混響時間比，即高頻混響時間與低頻混響時間的比例，這一比值越大（越接近1），高頻衰減過程就越慢，反之則表明高頻衰減迅速。在應用中，音響師可以用它修正房間存在的混響時間比率缺陷，使混響效果聲更加逼真自然。不同類型的廳堂需要的混響時間不盡相同，本廳堂為類型場所，根據國家標準，本的中頻混響時間應該為秒。圖中藍線為不同頻率的