浅谈应用在各种场合中音响系统的设计

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浅谈应用在各种场合中音响系统的设计

音响系统的设计是一种过程，并不是一种产品。假如它是一种产品的话，它就可以大量生产，并且可用于许多装置中，就像放大器或微音器一样。一种规格即可满足所有场合的设计要求，但往往不能做到完全满足，而且对许多用户来说其使用性能也极差。设计过程由许多零碎资料的收集过程的组成，就像拼图游戏里的零碎图片同时把它们拼装在一起，使得它们之间即不重叠也没有间隙。那么，到底如何设计一种音响系统呢？有的人做起来像是铺开许多音响产品的产品目录活页，然后像投掷飞镖那样用笔画来画去；有的人做起来像是把核桃壳翻来翻去，直到找到核桃肉为止；而有的人则在轻易地计算解答极其深奥的方程式。

关键词：音响系统，影院音响系统，露天演出音响系统，星级宾馆音响系统

音响系统设计

一、关于音响系统设计

音响系统的设计是一种过程，并不是一种产品。作为成功的音响系统设计者，第一种工具是知道。现在的设计者比起25年前的设计者来要幸运得多，因为现在有极其丰富的音响工程知识来源可以利用。众多的，甚至是无数的参考书完全包括了这一领域的各个方面（DavisandDavis，1987；Giddings，1990；Ballou，1991）。有各种可利用的期刊，从学术性的刊物到业务通讯刊物与和本期刊一样的商业性杂志。有各种有声望的学术交流会、讨论会及培训班，可以从各种研究机构，包括我们工业贸易协会，全国音响与文艺物资协会取得来源。各个取得认可的学院与大学也开始提供有关的课程。

从上述这些渠道，可以获得极其大量的知识。但是就知识本身而言，是远远不够的。因此，设计者的第二种工具是经验。有一种人常说，我们都是从别人脸上学会刮胡子的——在我们能够清楚地掌握我们的音响设备究竟能达到何种先进程度之前，我们往往不得不弄坏许多放大器和扬声器。这种说法是有一定的道理的。一个从失败的设计者是维持不了多久的。第三种工具，也就是到目前为止最重要的一种工具，就是良好的判断力。设计者必须对人们有良好的理解，能够作出超过技术性细则的判断，能够作出进入人类内在空间的判断。一种技术上精确的设计，可能由于装配者不懂得装配，或者由于用户不懂得使用而遭到失败。实际的使用者可能不知道如何去使用这个系统，制造商可能因为没有准备好换代的产品而停止继续生产某型号的产品。第四种工具，在过去的十年里它变得特别重要，就是计算机。具体用于音频与声学设计软件的计算机模拟技术（CADS）可以大大加快设计速度，使得它们自己在设计者工具箱里占有一个席位。但是，在这里一定要记住，计算机是不会自己做设计的，只有设计者本人才能设计音响系统。曾经有一个赌徒向一个计算机编程员请教，是否有可能编出一个计算机的程序，可以预报谁将在骞马比赛中腾出，这个编程员回答说：“当然可以，这是非常容易的事，只要假定一匹马是球形的……”

音响设计的技术问题相对说比较单纯。以音箱为例，其基本能完成的就是低频响应和分频器的设计，它需要一定的理论知识。就技术而言，理想的重放声系统应能完全再现其输入的时域波形。换句话讲，它是一个线性系统，具有平坦的频率响应和纯时延的线性相移，但目前实际上这是不可能的。于是扬声器单元的选择就很讲究，扬声器单元的制造学问就更大。在扬声器系统的设计中，单元的选配就不仅仅是以技术要求为准，这其中有个对音色优化和最佳重放问题，它也是以主观听觉和与重放声内容为依据进行的（分频器和分频点的设计也是这样）。这里扬声器单元的生产厂家最伟大。在我们国家的音箱制造厂对单元的处理主要有两种情况。一种是长期坚持自行开发、生产，因为他们懂得好单元的含金量和高附加值成份。虽然收益最大但也最艰苦。另一种是和国外以OEM方式按自己的要求向国外下定单，利用国外的多种优势来发展自己的产品，这也不失为一种捷径。两种方式均要求精通单元的内在品质（物理上和听觉上的）。我不赞成直接购买国外的成品单元。有些厂家以它来做形象（所谓的旗舰，这种做法已经过时了），借以显示自己的实力。另一种直接做成音箱在国内销售。遗憾的是，做得不怎么样的情况还比较普遍，这在历届大展中均能看到。这说明了什么情况呢？

扬声器系统的设计除了上述的单元选择外，还有分频器和分频点的设计、各单元灵敏度的匹配以及箱体的外观、材料、结构的选择，这里就不一一详述了。值得一提的是技术上的设计是靠测量来验证的。一方面是数学模型的误差，另一方面还有系统内各部分的相互作用引起的误差。因此需要对设计作修正。现在，大部分厂家拥有测试软件，从各届大展看到的技术测试报告来看，低频测量问题较大，曲线的平滑阶数选择也有问题。因为从曲线的形态和细节，能看到音色、音质的许多内容，这也是一个基本技术问题。

关于专业音响系统的设计，工程设计人员的注意力一般主要集中在工程规范和国家标准上。其实同样也存在着音色控制问题。随着生活水平的提高，电影院、剧场、音乐厅、体育馆等扩声的音色问题也应引起设计人员的高度重视。工程技术人员处理音色问题相对讲比较简单，他只要选择好器材就行了。除了音箱外，功放、调音台、周边设备在重放声系统中对音色均有影响。一个好的设计人员在考虑工程设计时，除了和厅堂的建筑声学设计很好地配合，设计的系统一方面必须规范和保证可靠性以及国家标准中关于声场规定的有关指标外，也应考虑音色控制问题。建设方一般只考虑的是投资控制和功能要求。在此基础上，设计人员应能较准确地预先告诉建设方最终的声场音色效果。当前，在专业音响器材的领域里，假冒伪劣产品仍旧充斥着市场，怎样从性能、可靠性、音色等多种角度判断商品的价值，仍然是工程技术人员必备的功夫，而国产专业音响器材这块领地还大有文章可做！

二、影院音响系统的设计

影剧院的音响系统普遍采用的是Dolby四声道声频系统，即银幕后的左右主音箱和后部声道，Dolby左右环绕声道各采用六只小型音箱，分布在影剧院墙壁两侧，后声道各采用八只小型音箱，分布在后墙，高度不低于3米。左右主音箱的安置是固定在银幕后的左右两侧，高度要超过2米，还有一个中心声道在银幕后中央，高度要求也在2米以上。

影院音响系统的设计

视听发烧友都知道对室内的重放系统要进行处理，分析如下。

1、影剧院对室外噪音的处理

影剧院室外比较嘈杂，特别是设在市中心时，在影剧院四面墙壁架钉上高度为1m~1.2m的木墙裙，墙裙距离墙面6cm左右，以保证共振板后有一相应空腔来增加低频吸声效果。经过隔音处理后，室外环境噪音不会进入影剧院内。

2、影剧院室内的吸声方法

采用的是 Sonex 泡沫吸声板，该板为深灰色 12 英寸× 12 英寸的方块形，厚度为 8 英寸。该 Sonex 泡沫吸声板吸声系数很高，但对低频的吸收却会随厚度而变，这种吸声板售价是很贵的。

3、地面、顶棚、侧墙的处理

顶棚传来的噪声，尤其对一些质量不高的影院 ( 该影剧院造价和设备共 2000~ 元 ) 顶棚上某些动物的活动产生的噪声会对视听室造成严重的影响。采用的是距房顶。 10cm 处架设吸声吊顶。这样一来，既美化环境又隔音，大大改善了影剧院视听的混响时间。因混响是声音源的组成，确实也为音乐添加了温暖感和空间感，所以混响不可或缺，如重放时没有混响，听到的重放声便会枯燥、干涩和不自然，但也不能过度混响，过度混响后，声音会干巴巴的既不悦耳动听又不自然流畅，重放时也非常难听。

影剧院地面和顶棚如处理得不好，会反射声波，地面的反射会让低音的中段有所削弱，使声音听来显得单薄，顶棚的反射则因行程差较大，影响比侧墙的反射小。视听区的共振频率由房间内的两面墙之间的距离确定，间距越大，共振频率当然就越低，也就是说共振模式将在声波的波长等于室内长度的一倍时发生。影剧院经一个多月的旌工终于在五月上句完工，当天下午试放了电影《渐入佳境》的国外片子。听起来拥有一股幼滑如丝的中至高频段流畅从容的美感，重放声不管在分析力、气质和音乐感染力上都拥有过人的音质。

三、露天演出音响系统设计及调校

露天音响选型及系统设计音响系统设计涉及的因素很广，根据露天音响每次使用的场所不同和环境差别大的特点，宜选择使用临时安装机动型。遵循实用和适用的原则，做到购买的设备不闲置，充分发挥功能且操作简捷等，同时应保持设备文件次性能的一致性，避免出现“不般配”现象。作为露天音响，选型还要考虑恶劣环境下工作的稳定性和耐用性。

同其它音响系统设计一样，露天音响在确立音箱和功放的功率配置时，应掌握配置比例。如果功放功率“裕量”不足，就不能应付突如其来的瞬间峰值，造成音量大，音质粗糙。若瞬间峰值音量是正常音量10dB，要回放平均功率10W的声音就需要一台100W的功放。当调音台推杆过大或者麦克风声反馈造成自激啸叫时，也容易损坏喇叭。对于露天小型音响系统，需要有强大的功率储备。一般室外声场提高3dB声压级，功率需增大10倍，根据声压级=20log（P/P0）可以计算声场的具体数值。当功放连续不失真功率是音箱额定功率的1.2～1.5倍时，可以保证设备安全稳定工作。

露天音响前期准备工作与其它固定型音响系统不同，露天音响前期准备工作尤其重要，包括熟悉场地、电源保障、线缆铺设等。在条件允许的情况下，应提前一天熟悉会场地理位置，确立音响系统布置点。活动当天，做好提前准备，保证万无一失。

音响系统能源来自电网电路，电源电路出现故障，轻者使系统出不了声，重者将毁坏音响器材。因此应保障电源电路正常工作。对于偏远地区，条件不许可而采用临时发电机的，应由专门人员保护。调校工作前，用万用表测量所有电源插座的电压，确立器材接地良好及电源接线相位一致。接地不良或相位错误常会产生干扰和噪声噪声的侵入，导致音响效果劣化。

各种线缆铺设必须根据布局位置准确到位，放线时应小心进行，尽量做到标记明显，作为安装检修时查找的依据，千万不要弄乱线缆。同时各线缆要留下充足的余量，各器材插接件和插接头连接无误。放线时，仔细检查每条线是否有破损或质量低劣情况，一旦有立即全部更换。对于铺设好的线缆，特别是扬声器线路，还要专人保护，避免因会场人员活动频繁导致音箱线断路和短路造成故障，甚至损坏功放。露天音响调校及注意事项在户外，声压会随着距离增加而衰减。为克服该问题，必须提高喇叭置放位置，有条件可吊装扬声器。使前面与后面的距离缩短。同时也能克服因低位音箱声波被前排观众人体吸收，使中高音频损失大，而影响后排观众。对音箱类型，建议采用户外专用音箱或中高音号角扬声器。

确认音箱位置、电源、各线缆连接无误后，可按照先音源（CD、VCD、MD、录像机），调音台、后功放的顺序开机（关机时顺序相反），然后进行调音台调试。

（1）将功放音量控制电位器调到最大位置；调音台伴奏音乐和话筒分路推杆置于0dB；各分路GAIN输入增益处于调好位置；调音台总量推杆处于最小位置；调音台音质补偿旋钮均处在中间位置；

（2）调试伴奏信道，选择熟悉的曲目，注意音量适度，反复调整GAIN增益和EQ音质补偿，直到音效满意为止。

（3）调试话筒信道（话筒声道在调音台的分路一定要按照会场由左至右固定排列），对于电容式话筒应由调音台提供+48V电源。话筒音量调节时，分路推杆处于0dB，调整GAIN输入增益，PEAK（峰值电平指示灯）偶尔闪烁即可。

在户外，现场噪音和声反馈（啸叫）是必须引起重视的。对于前者，可以选择高灵敏度话筒，当呼吸噪音及风的噪音明显时，应加装防风罩，并调整GAIN旋钮保证增益不减。实践证明海绵防风罩不会伤害声音，高频有滑落，但可以利用调音台EQ修正。引起声反馈的原因很多，即使高文件次器材也在所难免。实践中只要采取一些措施，还是能加以抑制的。

（1）使话筒远离音箱，话筒位置尽可能不在音箱声音的辐射区域。

（2）根据现场情况，适当减少话筒声道的音量，若有振铃现象出现，及时将音量降低。主持人或其它人员不得不经过音箱前时，也要注意控制音量。

（3）通过调音台补偿音质，在调试示范演出时，加大音量，直至系统刚产生自激，再将均衡器调节钮从低频开始逐个下调，以有效消除自激啸叫的频点。根据经验，对于出现自激谐振的频率，可在该频率点下拉3～5dB。从根本上消除声反馈很难，除加装反馈抑制器、压限器、移频器外，还应熟练掌握系统各器材性能和积累经验。

星级宾馆的音响系统

四、星级宾馆的音响系统设计

随着我国对外改革开放的进一步深入，星级宾馆的建设在我国已掀起一个高潮。再加上近年来各种新技术、新方法的不断出现，特别是近年来弱电系统发展得特别快，如何做好新时期建筑特别是星级宾馆的弱电系统设计，是摆在我们电气设计人员面前的新课题。本文想就星级宾馆的音响系统设计问题作一下探讨。

（一）星级宾馆音晌系统的设置原则

我们知道，建筑的音响系统一般可分为以下三种：

1、业务性广播系统；

2、服务性广播系统；

3、火灾事故广播系统；

根据《民用建筑电气设计规范》要求，星级宾馆系统应设置服务性广播系统和火灾事故广播系统。服务性广播系统应以满足欣赏性音乐类广播为主，且节目设置不宜超过五套。宾馆的服务性广播系统包括背景音乐和客房音响。

（二）背景音乐和客房音晌系统的设计

星级宾馆应在办公室、走廊、门厅及公共场所设置背景音乐。背景音乐扬声器一般选用3W～5W。客房音响系统顾名思义是在客房内设置供客人休息、时收听的音乐节目。前面已经说过，节目的设置一般不超过五套。　　

1、扬声设备的选择

背景音乐系统平时主要播送背景音乐，给人们提供一个良好的办公、学习环境。在办公室、生活间、更衣室等房间内可按0.05W/m2左右装设。一般会议室、餐厅、商场等大开间宜装设1W～3W扬声器。层高为2.5m左右时，采用1W扬声器；层高为4m以上时，采用3W扬声器。间距均为层高的2.5倍左右。走道扬声器问距按层高的2.5倍左右考虑。客房音响系统一般是在每间标准客房内装设1W的扬声器。扬声器一般均吸顶安装。

2、音频传输方式的选择

音频传输方式一般有两种：定压输出方式和定阻输出方式。定压输出广播范围大，用户增减较方便；定阻输出的广播范围较小，配线简单而且音质较好。但由于定阻输出网络阻抗计算较麻烦，切除用户扬声器时必须用相当的等值阻抗假性负载代替。因此只适用于广播网较小的场所。而星级宾馆的广播范围都比较大，用户也经常增减广播单元，因此星级宾馆的广播网络一般都选用定压输出，功率传送。

客房音响系统的设计还有一种做法是把所有音响节目经调制器混入共用天线系统，通过同轴电缆送入客房，在床头控制柜上装调频接收机把音频信号解调出节省设备。但每个房间使用不方便，现在大型宾馆很少采用这种设计。

3、系统前端设备的选择与设置

如前所述，星级宾馆的音响系统宜选用定压输出，功率传送。下面给出功放设备的容量计算公式：

P=K1×K2×Σ0

式中，P----功放设备输出的总电功率；

P0=Ki×Pi，每分路同时广播的最大电功率；

p1----第i支路设备的额定容量；

Ki----第i支路的同时需要系数；

客房音响系统每套取0.2～0.4；背景音乐系统取0.5～0.6；

K1线路衰耗补偿系数；宾馆音响系统允许衰耗1dB，取1.26；

K2老化系数，一般取1.2～1.4。

例如：某三星级宾馆有320套客房，按每间客房装设四套节目，使用1W扬声器，则每套节目功放设备的容量计算如下：

P=K1×K2×ΣＰ0=1.26×1.4×(320×0.4)=226W

所以，每套节目可选择2台120W的功率放大器，四套节目共八台即可满足要求。

前端设备除了功放单元以外，还有信号源、前置增音机、监听器等。信号源一般可选用立体声调频接收机、自动回带播放录音机、CD唱机等。前置增音机的功能是把信号源来的不同电平的信号进行规整、放大，使不同信号源的电平在进入功放设备时基本一致，以保证每套节目的电平在放大输出后基本一致。

（三）服务性广播（背景音乐和客房音乐）与火灾事故广播的关系

星级宾馆建筑的服务性广播与火灾事故广播均合用扬声器。我国《火灾自动报警系统设计规范》指出，火灾时，应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和广播音响扩音机强制转入火灾事故广播状态。宾馆客房的扬声器应具有火灾事故广播功能。因此，在具有紧急广播功能的宾馆广播音响系统设计中，必须注意：

1、消防报警信号应在系统中具有最高优先权，应具备切断背景音乐和客房音响等状态的功能；

2、应便于消防报警值班人员进行控制；

3、传输电缆和扬声器应具有防火特性；

4、最好设置独立的备用电源设备，在交流电断电的情况下，保证报警广播的实施。

因此，在设计宾馆音响系统时如何使服务性广播与火灾事故广播有机结合，是在设计时需要特别考虑的问题。

其实，实现这种有机结合的方法很多，下面介绍一种简单实用的做法:末端切换系统。我们知道，无论是背景音乐还是客房音响，都是把信号送至扬声器，并在扬声器前端加上音量控制开关。为了使紧急广播不受音量开关的控制，现在火灾报警控制系统都提供一种带地址编码的切换模块，此切换模块在正常情况下，接通服务性广播，一旦有紧急情况，马上能由火灾报警控制室强制切换到紧急广播状态。并可根据火灾事故情况，指挥事故层的上两层及下一层人员疏散。由于这种系统的信号是在末端切换的，所以称之为末端切换系统。需要指出的是，切换模块必须在音量控制开关之后，才能保证火灾事故广播的最高优先权不受音量开关的控制。

（四）音晌前端室的布置与设计

星级宾馆的音响控制室一般均与有线电视前端机房合用。这是因为他们工作时间和服务对象差不多，合在一起，可以减少管理人员，提高效率。大型音响系统的前端一般设有：机房控制室、录播室、资料室、办公室等。每间面积一般可控制在20m2左右。

机房控制室的设备布置应符合下列要求：柜前净距不小于1.5m，柜侧与墙、柜和柜背与墙的净距不应小于0.8m，柜侧要维护时柜间距离不应小于1m。

（五）音晌系统的线路敷设

星级宾馆一般均有弱电竖井，为了减少每套节目的相互干扰和每套节目间的相互干扰，每套节目出线分别穿钢管沿弱电竖井敷设。干线一般采用ZR-BV-500　2.5mm2或4mm2导线，每层支线一般选用ZR-BV-500　1.5mm2导线穿钢管沿吊顶内暗敷。

（六）音晌系统的供电与接地

星级宾馆的电源供电系统均有双电源供电，因此，在音响控制室设一配电箱，此配电箱由双路电源供电，末端互技，以保证音响控制室的供电。另外，一般均设有稳压电源装置及不间断电源装置，从而更好地保证供电可靠性及电能质量。

广播控制室应设置保护接地和工作接地。为减少供电系统对广播音频系统的影响，保护接地和工作接地应分开设置。推荐一种做法是在弱电竖井和强电竖井内各敷设一根40×4的铜带分别作为弱电系统的工作接地和强电系统的保护接地。这种接地在接入大地时是一点接地，总接地电阻不得大于1Ω。这样，就可使弱电系统更好地工作。

综上所述，对音响系统的设计在各场中的应用以影院、露天演出、星级宾馆为例做出了简单的探讨，文章大部分内容来源于音响设计师们的辛勤劳动，也许在文章中有点夸张，或许这是每个设计师处理和认识问题的另一种方法，但目的是想让更多的设计者们在音响产品的设计理念有所开拓。纵观近十年的音响发展，各式各样的产品摆在我们面前，音响设计人人会做，无论是专业还是民用的，依葫芦画瓢也能响。我们的消费者怎样面对这些情况呢？我们的音响设计者自身能够把握住多少，心里有多少“谱”？我想，要以人为本，必须是先以技术为本，这样心里才有个“谱”。纵然“TA”还没有设计出好的产品，可能是因为条件所限，但设计者已具备了良好的基本素质。音响设计还不单纯是技术问题，虽然这是基本问题，但更重要的还是人的那种灵感和悟性，只有通过设计、聆听、调整来控制音色，从而创造出更优秀更高品质的产品来。

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