专业扩声系统的组成和分类

• 作者: admin
• 来源: HASIN
• 日期: 2017-07-04
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        扩声音响系统的组成和分类；自然声源（如演讲、乐器演奏和演唱等）发出的声音能；在民用建筑工程中，扩声系统按用途可分为以下几类：一、室外扩声系统  室外扩声系统主要用于体育场、广场、公园，艺术广场。室外系统以语言扩声为主，兼用音乐和演出功能；二、室内扩声系统  室内扩声系统是应用最广泛的系统，包括各类剧场、礼堂；三、流动演出系统  扩声系统有固定安装和流动系统两大类；

扩声音响系统的组成和分类

        自然声源（如演讲、乐器演奏和演唱等）发出的声音能量是很有限的，其声压级随传播距离的增大而迅速衰减，由于环境噪声的影响，使声源的传播距离减至更短，因此在公众活动场所必须用电声技术进行扩声，将声源的信号放大，提高听众区的声压级，保证每位听众能获得适当的声压级。近年来，随着电子技术、电声技术和建声技术的快速发展，使扩声系统的音质有了极大提高，满足了人们对系统音质越来越高要求的需要。 扩声系统通常由节目源（各类话筒、卡座、CD、LD、或DVD等）、调音台（各声源的混合、分配、调音润色）、信号处理设备（周边器材）、功放和扬声器系统等设备组成。

在民用建筑工程中，扩声系统按用途可分为以下几类：

一、室外扩声系统

       室外扩声系统主要用于体育场、广场、公园、艺术广场等。它的特点是服务区域面积大，空间宽旷，声音传播以直达声为主。如果四周有高楼大厦等建筑物，扬声器的布局又不尽合理，因声波多次反射而形成超过50ms以上的延迟，会引起双重声或多重专长，甚至会出现回声等问题，影响声音质清晰度和声像的定位。

       室外系统以语言扩声为主，兼用音乐和演出功能。音质受环境和气候条件影响大，干扰声大，条件复杂，因此需要有很大的扩声功率。

二、室内扩声系统

       室内扩声系统是应用最广泛的系统，包括各类剧场、礼堂、体育馆、歌舞厅、卡拉OK厅等，它的专业性较强，不仅要考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题，不仅要作语言扩声，还要能供各种文艺演出使用，对音质的要求很高，受高度间建筑声学条件的影响较大。

三、流动演出系统

       扩声系统有固定安装和流动系统两大类。流动系统是在固定系统的声学特性条件不能满足文艺演出使用时临时安装的一种便于安装、调试和使用的高性能、轻便的扩声系统。常用于各种大型场地（如体育场、体育馆、艺术广场和大宴会厅等）作文艺演出时使用。这种系统的投资较大，通常由专业单位提供出租使用。

四、公共广播系统

       公共广播系统为宾馆、商厦和各类大楼提供背景音乐和广播节目，近几所来公共广播系统又兼作紧急广播。公共广播系统的控制功能较多，如选区广播和全呼功能，强切功能，优选广播权功能等。由于扬声器负载多而分散，传输线路很长，因此一般都用定电压输出（70V或100V），声压级要求不高，音质要求以中音或中高音为主。

五、会议系统

       会议系统包括会议讨论系统、表决系统和同声传译系统。近年来发展很快，广泛用于会议中心、宾馆、集团公司、会场和大学教室等场所。

扩声系统的声学特性标准和音质主观评价

       当今社会上有一种误解，认为扩声音响系统非常简单，只要把话筒（包括其他声源）调音台、功放和扬声器箱连接起来就能组成一个扩声工程。这种理解造成了许多业主花了不小投资，只能得到的是语言扩声模糊不清，反馈啸叫使声音开不响，重放音乐变调无味，听众感到头脑发胀的痛苦结果。为此我国已制订了多个国家专业标准，给设计施工和监理验收提供了依据。扩声系统其实是一项复杂系统工程，它涉及电声技术、建声技术和乐声艺术（调音）三者密切配合的边缘科学。扩声系统的音响效果不仅与系统的综合性能（音响器材、系统设计和设备配置的合理性和系统调试的正确性等）有关，还与声音传播的环境——建筑声学特性密切相关。当然扩声系统本身特性的好坏是音响效果的基础，因为即使有良好地声学环境，如果扩声系统的特性很差，那么其效果肯定不会好。而良好的声学环境则是获得良好音响效果的保证，它们两者是相辅相成的。

        音响效果的评价通常称为“音质评价”。系统的综合性能可由“客观测量”和“主观评价”两个评价体系来反映。客观测量标准可用仪器来测定系统的声学特性，是音质评价的基础，我国已参考国际上有关标准制订了多个相应的国家标准。但对于声音的柔和度、丰满度、透明度、浑浊度、清晰度、平衡度和声音的染色等还无法用仪器来测定，因此只能用“主观评价”的方法进行。主观评价和客观测量两种既不能相互代替又不是互相对立的，决不会出现差的客观测量和好的主观评价结果。

一、主观评价

性能良好的扩声系统其主观评价应能达到：

低音：150Hz以下应是丰满、柔和而富有弹性；

中低音：150~500Hz，应是浑厚有力而不混浊；

中高音：500~5000Hz，应是明亮透彻而不生硬；

高音：5000Hz，应是纤细、圆润而不尖锐刺耳。

二、综合感觉

低音丰满、柔和、有弹性；中音有力而不混浊；高音通透明亮而不刺耳；要求有一个平坦的频率响应特性。

        对人声来说：讲话：200~4000Hz/6300Hz，100Hz以下要切除。 对音乐来说：音乐信号的频谱范围极宽；低音-中高音表现的是乐声的基音；高音表现的是乐声的泛音（谐波），表现为乐声的细腻感、清晰度和声像定位。

对演唱来说：男声的频响特性为100Hz~8000Hz；女声的频响特性为180Hz~10000HzZ。

        音乐重放和歌星演唱的声音要有“音乐味”，所谓音乐味可理解为：如果一个歌手演唱时，把自己的感情溶化在她的演唱中，大家听起来一定会感到她很“投入”。但如果只是照谱念词地唱，大家会感到她没“味”了。同样，我们的专业音响系统播放出的声音希望能听出艺术家在演奏时那种投入的感情，而绝不愿意听到的是刻板的演奏和演唱。

三、音质主观评价的条件

1、主观评价专用节目源。国家技术监督局已监制做成了GSBN-6001《主观评价节目源实物标准样品（CD片）》。

2、按评价规则组成5~7人的评价人员及制定评价统计方法。

3、评价用听音室的技术性能。

四、音质客观评价的国家标准

1、中华人民共和国文化行业歌舞厅专业标准WH 0301——93《歌舞厅扩声系统的声学特性指标与测量方法》。注：1）一级歌舞厅声场不均匀度舞池与座席分别考核。2）二、三级歌舞厅除噪声外，所有指标仅在舞池考 核。3）歌舞厅扩声系统的声压级，正常使用应在96dB以下为宜，短时间最大声压级应控制在110dB以内。

2、广播电影电视部厅堂扩声专业标准GYJ 125《厅常扩声系统的声学特性指标》

3、建设部体育馆行业标准

        体育馆扩声系统的声池特性指标分为三级。一级和二级为语言扩声（集会、体育活动），兼用于文艺演出；比赛场地的扩声特性指标可按观众席同级或降低一级（不含流动或返送系统的扩声特性）。

系统主要设备的选择和配置

       改革开放以来，随着人民生活水平的不断改善和提高，精神文明建设的条件也在同步改善和发展，全国各地的歌舞厅、俱乐部和各种多功能厅越建越多，规模越来越大；各种大型体育比赛场馆和跨世纪的现代化大剧院、艺术中心也正在蓬勃发展和兴建。但也应该看到，在已建成的工程中，很多扩声系统由于设备配套不合理或没能正确调试，或是室内建筑声学条件没有处理好等因素，使许多性能优良的音响器材没能物尽其用发挥其全部作用，达不到预期的效果，既浪费了投资，又不能满足人们日益提高的音乐欣赏能力的要求。

一、如何正确选择和合理配置音响器材

       音响器材的选择和配套必须根据场地的面积、高度、房间体形和使用环境及最后要求达到的声学特性指标等因素全盘综合考虑。根据投资情况，首先考虑的是选用何种扬声器箱，然后根据扬声器箱的各项技术参数进行声场的初步计算并确定扬声器箱的品种和数量。根据扬声器箱的功率要求与以相应数量的功放。最后再选用相应档次的调音台、周边器材（均衡器、压缩/限幅器、效果器、反馈抑制器、电子分频器等）和节目声源（各类有线/无线话筒、CD机、LD机和卡座等）。

1、如何选择扬声器箱

      场声器箱是扩声系统的喉舌，直接影响声音的音质，是音响系统最关键的部分。它如歌星的嗓子，有了好的歌喉，才能唱出优美动听的歌曲。因此选择声音宏亮、音质优美、失真极微、工作可靠、性能/价格比高的扬声器箱是广大用户共同关心和追求的目标。
      人声和乐声是一种随机信号，其波形十分复杂，可闻声音的频谱范围一般为20Hz~20kHz；其中语言的频谱范围约为150Hz~4kHz左右；各种音乐的频谱范围可达40Hz~18kHz；各频谱的能量分布以低音和中低音最大，中高音次之，高音最小（约为中、低音的1/10左右）。要使扬声器能重放出这些随机信号，确保重放出的声音优美动听、逼真自然，必须具有足够宽广的频率响应特性，足够的声压级和大的信号动态范围。我们还希望能用相对较小的信号功率输入获得足够大的声压级输出，即要求扬声器具有高的电——声转换效率——高的声压灵敏度（SPL）。此外，我们还要求扬声器在输入过载的情况下不会立即损坏，即要有高的工作可靠性。 用户要求性能价格比高的产品。最后还要考虑产品的配套方式、外形结构和吊挂方法等条件。

扬声箱的技术参数很多，在选用时必须重点考虑以下几个主要技术参数：

（1）扬声器箱的声压灵敏度（SPL）和最大声压级（SPLmax）

      扬声器箱的声压灵敏度SPL是指向扬声器箱输入1W电信号功率（粉红噪声功率），在它前方的轴线上1m的地方测得的声压级。如果两种扬声器的声压灵敏度相差3dB，那么，在同样的距离上达到同样的声压级，SPL高的扬声器箱使用的数量比SPL低的扬声器箱数量少，使用功放的数量也可相应减少，有效地降低了系统造价和减少声源之间的干扰。扬声器的声压灵敏度实际上是一种电——声转换效率的体现。由于各种器牌的扬声器箱及其使用的扬声器单元采用的设计、选用的材料和生产制造工艺等诸方面的差异，因此SPL的差异也很大。
       扬声器箱的实际功率承受能力远大于1W，一般都在100~2000W之间，因此实际使用时都可输入这个允许的功率——标称功率（AES-2 国际标准）。当扬声器输入这个标称功率时，在其前方轴线上1m处测得的声压级，我们称为最大声压级，用SPLmax表示。这个SPLmax是我们实际中可使用的最大声压级。例如一个扬声器的声压灵敏度SPL=100dB，1W，1m，扬声器箱的最大输入功率（AES-2）为1000W，则SPLmax=SPL+30dB（1000W的分贝功率值）=100dB+30dB=130dB，1m。如果在服务区内这个声压级还不能满足要求，那么可用增加同样型号的扬声器箱提高声压级或改用更大功率或更大SPL的其他型号的扬声器箱。

注意：两个相同声压级的扬声器箱叠积合成时，其合成声压级仅增加3dB，例：1个音箱——SPL合成声压级90dB；2个音箱——93dB；4个音箱——96dB；8个音箱——99dB。

      这里引出了一个性能价格比的经济核算问题。例如一个SPL1=90dB的扬声器箱，单价为5000元，另一种音箱的SPL2=99dB，价格为2万元，如果系统要求达到99dB的声压级，那么SPL低的扬声器箱要用8个，还需用8倍的功率推动，增加了投资成本。因此不能简单地以扬声器数量的多少来判断能达到的声压级大小和系统的好坏。用叠积扬声器的数量来提高声压级的方法是不可取的，它不仅增加了投资成本，而且使音质变坏（各音箱之间的声音干扰产生梳状滤波器特性）。

（2）2分类（2 路系统）和3分类（3路系统）的区别

        音频信号的频谱范围很宽，任何一种扬声器单元都无法满足音乐重放的要求。因为一般12in以上大口径的扬声器单元，低音特性很好，失真不大，但超过1.5kHz以上的声音信号，它就无能为力了；1~2in的高音扬声器单元（或高音压缩驱动器）重放3kHz以上的声音信号性能很能好，但无法播放中音和低音信号。为此，由低音、中音和高音三种不同频率响应特性组成的“全音域”扬声器箱诞生了。这种3路（3分频）扬声器箱使用了3种不同频率响应特性的扬声器单元，因此必然有两个频率交叉点(俗称分频点），分频点的频度位置与使用的扬声器单元特性有关，如果分频点的设置与扬声器单元的频响特性不相符，就会使合成的频率特性出现凹凸起伏，影响放音音质，因此扬声器箱的分频器设计和制造也是不可忽视的关键问题。
      3路扬声器系统的频响特性平坦、音质自然悦耳，尤其是对人声的表现能力更为出色，因此用在一些要求较高的文艺演出使用的扩声系统中，是音乐厅、歌舞厅和剧院扩声系统的最佳选择。
      2路扬声器系统省掉了一个中频扬声器单元，采用了一种折衷的方法，把低频扬声器单元的频率特性向上移动，高频扬声器单元的频率特性向下移动，通过分频器把这两种频率特性巧妙的衔接起来。2路扬声器系统的结构简单，省掉了一个中音单元，体积也较小些，价格当然也便宜不小，但它的高频和低频特性范围不免减少了一些，对人声的表现能力也略差些。它广泛使用于各类舞厅和迪斯科厅。由于音乐中的低音能量很大，尽管全音域扬声器箱的频谱特性很宽很平坦，但低音力度仍然不能满足文艺演出和歌舞厅等使用的要求，因此通常还需专门增加15in以上大口径的超低音扬声器箱，使系统的低音力度更大，声音更丰满、更柔和。如果系统中已使用了3分频扬声器系统，那么增加超低音扬声器箱后，就成为性能十分完美的4路（4分频）系统了。

（3）扬声器箱指向特性的应用

      扬声器箱发出的声音在低频段（低于250Hz）是无方向性的，即在各方向均匀传播。但在中、高音频段时，声音的传播呈现较强的方向性，这个指向特性（各类音箱均不相同）在系统设计中可加以利用。优良的恒定指向特性可在扩声现场把声波集中到听众区，避开声波强烈的反射面和多声源引起的声波相互干扰，有利于提高声音的清晰度。

      扬声器的指向特性可用“指向性指数DI”来表示，它的含意是在扬声器轴线方向上某一点的声压级与在该点上一个没有反射面的全向辐射的点声源辐射相等，功率产生的声压级之差。它与扬声器辐射相等。功率产生的声压级之差。它与扬声器的辐射频率有关，可用极坐标画图表示。另外还有一个表达方法称为“指向性因数Q”。DI与Q之间的关系如下：DI=10tgQ，Q=10DI/10。

      极座标图能清楚地表示出扬声器在水平面内辐射波束的宽度。与扬声器轴线上同样距离而偏离轴线角度后声压级下降6dB的偏离夹角称为水平覆盖角H（垂直覆盖角V）。

H下V与DI和Q的关系式如下：

DI=10lg[1800/arcsin(sinH/2*sinV/2)]; Q=1800/arcsin(sinH/2*sinV/2) 扬声器箱指向特性的应用：

        扬声器箱的指向特性也与手电筒的聚光特性相类似。若只要扩声系统能发出声音而不管音质如何、清晰度如何及声场分布如何等，那么什么档次的扬声器箱都能办得到。一个好的扩声工程必须能有效地控制声场的分布和考虑满足声压级要求的可能投射的距离。指向性优劣足以影响工程的效果。扬声器箱的指向特性使偏轴方向的声压级随偏角的增大而逐渐减小。另一方面声压级又随着传播距离的增加而按距离的平方成反比的减小。如果扬声器箱的位置布置得确当，就可以使两种衰减互相补偿，从而使声场更为均匀。如果扩声的服务区的覆盖范围较大，单只全音域扬声器箱已无法满足声场覆盖的要求，此时需要将多只音箱组合起来增加覆盖角度。