1、广播音响系统,内容,概述 声学基础 系统组成 厅堂系统 会议系统,概述,广播音响系统，或称电声系统，其涉及面很广，应用广泛，从工厂、学校、宾馆、医院、车站、码头、广场到会场、影剧院、体育馆、歌舞厅等，无不与之有着密切的关系。,公共广播系统,面向公众区（如广场、车站、码头、商场、餐厅、走廊、教室等）和停车场等的公共广播（PA）系统：这种系统主要用于语言广播，因此清晰度是首要问题。而且这种系统往往平时进行背景音乐广播，在出现灾害或紧急情况时，又可切换成紧急广播。,紧急广播,面向宾馆客房的广播音响系统：这种系统包括音响广播和紧急广播，通常由设在客房中的床头柜放送。客房广播含有收音机的调幅（AM）和调
2、频（FM）广播波段和宾馆自播的背景音乐等多个可供自由选择的波段，每个广播均有床头柜扬声器播放。在紧急广播时，客房广播即自动中断，只要紧急广播的内容强切传到床头柜扬声器，这时无论选择器在何位置或关断位置，所有客人均能听到紧急广播。,厅堂扩声系统,以礼堂、剧场、体育场馆为代表的厅堂扩声系统：这是专业性较强的厅堂扩声系统，它不仅摇考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题，两者须统筹兼顾，不可偏废。这类厅堂往往有综合性多用途的要求，不仅可供会场语言扩声使用，还常作文艺演出等。对于大型现场演出的音响系统，电功率少则几万瓦，多则数十万瓦，故要用大功率的扬声器系统和功率放大器，在系统的配置和器材选用方面有一定
3、的要求，还应注意电力线路的负荷问题。,用途分类,语言扩声系统 业务广播 背景音乐 紧急广播 客房音响 音乐扩声系统,室内声学基础,(1)直达声直达声是由声源直接到接收点的声音。在传播过程中，这部分声音不受室内界面的影响，直达声的声强基本上按照与声源距离的平方成反比而衰减。(2)近次反射声近次反射声一般是指在直达声之后相对延迟时间为50ms内到达的反射声。这些短延时的反射声主要是经由室内界面一次、二次以及少数三次等反射后到达接收点的声音，故称近次反射声。(3)混响声在近次反射声后陆续到达的、经过多次反射的声音统称为混响声。在远场，混响声的声强，对于该接收点的声音强度起决定作用，而且其衰减率的大小
4、对音质有重要影响 。,（二）声音的计量 1 声功率W 为了直接表示声源发生能量的大小，可以引入声功率的概念。声功率是指声源在单位时间内以声波的形式辐射出去的总能量，用W表示，单位为W（瓦）。声源声功率是指在某个有限频率范围所辐射的声功率。（注：声功率应与声源的电功率相区分，电功率是声源的输入功率，而声功率是声源的输出功率。）2 声强I 声强是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。声场中某一点的声强，即在单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能，记为I，单位是W/m2 。,3声压P声波在传播过程中，由于传播介质受到压缩，使介质在原有压强的基础上又叠加了一个压强，这个叠加的压强就称为
5、声压，记为p，单位是帕斯卡。任一点的声压都是随时间而不断变化的，每一瞬时的声压称为瞬时声压；某段时间内起伏的声压的均方根值称为有效声压。4声功率级LW 为了直接表示声源发声能量的大小，引用声功率级的概念。声功率级的定义为：式中，Lw 为声功率级，dB；W为声功率，W；W0 为声功率的参考标准，国际上规定选用10-12W。,5声强级LI声强级的定义为式中，LI 为声强级，dB；I为声强，W/m2 ；I0 为声强的参考标准，国际上规定选用10-12W/m2 。6声压级LP声压级的定义为式中， Lp为声压级，dB；p为声压，P0 为声压的参考标准，国际上规定选用210-5N/m2 (Pa)。对于大多
6、数（常温、空气中）噪声测量而言，可以近似认为 LpLI 。,扩声系统的基本组成,扩声系统的作用是把自然声源（如唱歌、演奏、演讲等）的声音信号加以增强，提高听众区的声压级，使远离声源的听众也能清晰地听到声源发出的声音,如图所示。扩声系统包括音源及声学环境、调音台、功率放大器、扬声器及其声学环境等四部分。,扩声系统的主要技术指标,1. 最大声压级Lpm 2. 传声增益G 3. 声场不均匀度 4. 传输频率特性 5. 总噪声 6. 系统失真 7. 语言清晰度,音质评价简介,音质评价的术语很多，有如下几项对音质综合评价的术语。 （1）立体感 即声音有层次、有方位、有空间感和距离感、且失真小、动态范围大
7、。 （2）丰满 即声音厚实、圆润、有足够的响度和亮度、中高频不缺、低频及中频能量充足，混响声适中，失真小，瞬态响应好。 （3）噪声水平 噪声水平低，能提高乐声和语言和清晰度、扩大声音的动态范围，是保真度的重要指标之一。 （4）亲切感 即响应合适，混响适度、音域宽广、失真小、噪声低、声音清晰、自然流畅。听音感觉亲切、自然、有如身临其境。这一术语是对音质相当高的综合评价。,音响系统的组成与功能,音源设备 声音处理设备 扩声设备,声源设备,话筒，又称传声器 ，是声电转换的换能器，通过声波作用到电声元件上产生电压，再转为电能。,动圈话筒,由磁场中运动的导体产生电信号的话筒。是由振膜带动线圈振动，从而使
8、在磁场中的线圈感应出电压。特点：结构牢固，性能稳定，经久耐用，价格较低；频率特性良好，50-15000Hz频率范围内幅频特性曲线平坦；指向性好；无需直流工作电压，使用简便，噪声小。,电容话筒,这类话筒的振膜就是电容器的一个电极，当振膜振动，振膜和固定的后极板间的距离跟着变化，就产生了可变电容量，这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器 一起产生了信号电压。特点：频率特性好，在音频范围内幅频特性曲线平坦，这一点优于动圈话筒；无方向性；灵敏度高，噪声小，音色柔和；输出信号电平比较 大，失真小，瞬态响应性能好，这是动圈话筒所达不到的优点；工作特性不够稳定，低频段灵敏度随着使用时间的增加而下降，寿命比
9、较短，工作时需要直流电源造 成使用不方便。,话筒的阻抗,专业录音室应使用低阻抗话筒，由于可能要用到很长的电缆来连接，所以用低阻抗话筒可减少信号衰减现象。,自激啸叫,在忽略反馈需要时间的情况下，正反馈信号与原输入信号相位相同结果使输入信号变大，当然输出信号一样变大，结果使同相的反馈信号又比上一轮变得更大；如此信号每反馈一次，输出信号便增加一次周而复始，如此循环直到输出信号强度稳定地达到系统设备的满度，这便是自激振荡，扩声上叫声音啸叫了，显然啸叫破坏了系统的正常工作，我们需要的声音被啸叫音淹没了，出不来了；负反馈信号与原输入信号相位相反结果抵消了输入信号的强度，使输出信号在一定程度内不会变大。,声
10、频信号处理,对信号进行修饰，取得特殊效果 改进传输通道质量，减少失真和噪声,不管哪一种广播音响系统，都可以画成如图所示的基本组成方框图，它基本可分为四个部分：节目源部分、信号的放大和处理、传输线路和扬声器系统。,节目源部分：节目源通常有无线电广播（调频、调幅）、普通唱片、激光唱片（CD）和盒式磁带等，相应的节目源设备有FM/AM调谐器、电唱机、激光唱机和录音卡座等。此外，还有传声器（话筒）、电视伴音（包括影碟机、录像机和卫星电视的伴音）、电子乐器等。,放大和新号处理设备：包括调音台、前置放大器和各种控制器及音响加工设备等。这一设备的首要放大任务是信号的放大电压放大和功率，其次是信号的选择，即通
11、过选择开关选择所需要的节目信号。调音台和前置放大器作用和地位相似（当然调音台的功能和性能指标更高），它们的基本功能是完成信号的选择和前置放大，此外还担负对重放声音的音色、音量和音响效果进行各种调整和控制的任务。有时为了更好的进行频率均衡和音色美化，还另外单独接入图示均衡器。总之，这部分是整个广播音响系统的“控制中心”。功率放大器则将前置放大器或调音台送来的信号进行功率放大，通过传输线去推动扬声器放声。,传输线虽然简单，但随着系统和传输方式的不同而有不同的要求。对礼堂、剧场、歌舞厅、卡拉OK厅等，由于功率放大器与扬声器的距离不远，故一般采用低阻大电流的直接馈送方式，传输线即所谓喇叭线要求截面面积
12、粗的多股线，由于这类系统对重放音质要求很高，故常用专用的喇叭线，乃至所谓“发烧线”。而对公共广播系统，由于服务区域广、距离长，为了减少传输线路引起的损耗，往往采用高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高，也不必很粗。在客房广播系统中，有一种与宾馆CATV共用的所谓载波传输系统，这时的传输线就使用CATV的视频电缆，而不能用一般的音频传输线了。,具体地说，从音响设备构成方式来看，基本上为如下两种类型的广播音响系统：,大多数公共广播（PA）属于以前置放大器为中心的广播音响系统，家庭放音系统和一些小型歌舞厅、俱乐部也使用这种系统。KTV包房、家庭影院系统等使用以AV放大器为中心的广播音响系统
13、。应该指出，两者在接线上的区别在于前者音频信号线（A）和视频信号线（V）（若使用电视）是分开的；后者音频信号线（A）和视频信号线（V）则均汇接入AV放大器，同时都从AV放大器输出。,（一）以前置放大器（或AV放大器）为中心的广播音响系统,（二）以调音台为中心的专业音响系统,如图所示，图中的均衡器、压限器和激励器三者的位置前后可互调换，且压限器和激励器视使用场合可有可无，均衡器一般要用（用作房间声学特性校正）。若系统同时具有影像设备（如歌舞厅、卡拉OK厅），则如图下部所示，可见它与以前置放大器为中心的广播音响系统类似，前者音频信号线（A）和视频信号线（V）是分开的。,第二节 厅堂扩声系统,一、厅
14、堂扩声的作用和种类,厅堂扩声的作用首先是用来增强观众席的响度，这里主要指的是“直达声”。换句话说，扩声系统是为了提高观众席直达声的声压级来改善听闻。只有节目信号的声压级高于背景噪声10dB以上才能获得较高的清晰度，高于15dB以上才能获得较好的音质。此外，若直达声过弱还会被混响声所掩蔽，这时不仅会降低了听闻的清晰度，而且声响定位也将发生困难。自然声源的声功率是有限的，因此在室内声学条件不能满足时，经常借助于扩声系统。,扩声系统的种类很多，可以按照它的工作环境、声源性质、工作原理、扬声器布置方式等来分类。,其次，通过电声系统来改善厅堂音质也是一项重要措施。人们借助于扩声系统可以在一定范围内弥补观
15、众厅可能存在的缺陷，例如在许多观众厅的贵宾席区域，常常是直达声不足并缺少近次反射声，不仅带来听闻困难，音质亦差（声音小而干）。利用扩声系统可以增加直达声的声压级，也可以较方便地模拟建声地近次反射声。近年来，还借助电声系统来改变或控制厅堂的声场特性（如混响时间），以适应多功能厅堂的音质需要。此外，根据文艺演出的需要，还往往借助扩声系统来完成对演员音色的美化或加工，完成情节的美化和气氛的渲染等。总之，在建筑中扩声系统设计已成为厅堂音质设计中的一个重要的组成部分。,（一）按工作环境分类：可分为室外扩声系统和室内扩声系统两大类。前者的特点是反射声少，有回声干扰，扩声区域大，条件复杂，干扰声强，音质受气
16、候条件影响比较严重等。后者的特点是对音质要求高，有混响干扰，扩声质量受房间的建筑声学条件音响较大。,（二）按工作原理分类：可分为单通道系统、双通道立体声系统、多通道扩声系统。,（三）按声源性质和使用要求分类：可分为语言扩声系统、音乐扩声系统、语言和音乐兼用的扩声系统。,二、厅堂扩声系统的特性要求,对于室内扩声而言，人们通过建声、电声设计来控制和改善房间的音质。但不少人常常把传声器调音台功率放大器扬声器系统这样一套扩声设备混同于扩声系统，这是很不全面的。扩声系统的声源和最后扩声用的扬声器处于同一声场之内，经过放大了的信号由扬声器辐射的声音会反馈到传声器，存在声反馈问题。因而严格地说扩声系统包括：
17、声源及传声器所处的声学环境，传声器至扬声器这套扩声设备，扬声器和听众区的声学环境（即声场）三个部分。,作为室内扩声系统的基本要求，无论是用于语言扩声还是用于文艺演出扩声，观众席应有合适的响度（主要指直达声）。观众厅内合理的声压级：对于语言，平均值为6570dB左右；对于音乐为8085dB左右。当然还要考虑到它们的动态上限和有观众时的背景噪声级。,扩声系统应具有充分的稳定性。如前所述，扩声系统是个“声音闭环系统”，存在着声反馈问题。这里所谓的稳定性不仅指扩声系统不能发生“自激”（即由声反馈引起的啸叫），而且要留有稳定余量。扩声系统在临界情况下工作，会给声音带来严重失真，这是人们所熟知的，但是从“
18、自激”到“稳定”这段过渡范围，由于声反馈的存在，已经给声音带来的“染色效应”却往往被人们所忽视，这是影响扩声系统声音质量的一个重要因素。,扩声系统还要求有良好的声音自然度或真实感，自然或真实常是借助听音评价所作的概括性的描述。厅堂扩声系统要获得良好的声音自然度，不是一件容易的事，但是十分重要。特别是通俗唱法文艺唱法，一般自然声能很弱，多借助于扩声系统，这时声音的自然度尤为重要（有时还需要加入延时、混响等效果）。所谓真实感可以概括为两个方面：一是声像的一致性；二是声音信号的真实重放，要求排除可能出现的各种信号畸变。,三、扬声器的布置方式,在室内如何布置扬声器，是电声系统设计的重要问题，它与建筑处
19、理的关系也最密切。室内扬声器布置的要求是：,（1）使全部观众席上的声压分布均匀。,（2）多数观众席上的声源方向感良好，即观众听到的扬声器的声音与看到的讲演者、演员在方向上一致。,（3）控制声反馈和避免产生回声干扰。,扬声器的布置方式，大体上可分集中式与分散式以及将两个方式混合并用的三种方式。,（一）集中布置方式,在观众席的前方或前上方（一台是在台口上部或两侧）设置有适当指向性的扬声器或扬声器组合（一般是声柱或扬声器组合，在音质要求不高的厅中也可以是喇叭式扬声器），将扬声器的主轴指向观众的中、后部、这是剧场、礼堂及体育馆等常用的布置方式。其优点是方向感好，观众的听觉和视觉一致，射向天花、墙面的声
20、能较少，直达声较强，清晰度高。集中式布置的例子如图所示。,（二）分散布置方式,在面积较大、天花板很低的厅，用集中式布置无法使声压均匀时，将许多个单个扬声器（一般是直射式扬声器）分散布置在顶棚上。这种方式可以使声压在室内均匀分布，但听众首先听到的是距自己最近的扬声器发出的声音，所以方向感不佳。若设置延时器，将附近的扬声器的发声推迟到一次声源的直达声到达之后，方向感可以明显改善，但在这之后还会有远处的扬声器的声音陆续到达，使清晰度降低，为此必须严格控制各个扬声器的音量与指向性。但除非顶棚很低，否则这是很难做到的。,（三）混合布置方式,在观众厅中，采用集中与分散并用方式有以下几种情况：,（1）集中布
21、置时，扬声器在台口上部，由于台口较高，靠近舞台的观众感到声音是来自头顶，方向感不佳。在这种情况下，常在舞台两侧低处或舞台的前缘布置扬声器，叫做“拉声象扬声器”。,（2）厅的规模较大，前面的扬声器不能使厅的后部有足够的音量。特别是由于有较深的眺台遮挡，下部得不到台口上部扬声器的直达声。在这种情况下，常在眺台下顶棚上分散布置辅助扬声器，为了维持正常的方向感，辅助扬声器前加延时器。,（3）在集中式布置之外，在观众厅顶棚、侧墙以至地面上分散布置扬声器。这些扬声器用于提供电影、戏剧演出时的效果声或接混音响，增加厅内的混响感。,第三节 会议系统的组成与种类,会议系统（Conference Systems）
22、是比较特殊的一种音响系统。它与前面的厅堂扩声等系统不同，虽然像大礼堂听报告的会议，与厅堂扩声类似，但像讨论式的会议、带表决的讨论会议和有翻译的国际会议，则有其特殊性。,作为会议室的排列，通常有两种形式：,1、圆桌会议形式：代表们围着一张桌子或一组桌子就坐，全体代表都能参加会议。,2、讲台讲演形式：讲演者在房间前面的一个讲台或桌子前讲话，那里通常还有一张为主席而设的桌子或操纵台，代表或听众面向讲台就座。发言者与在座的主席、委员及代表能连续参加讨论，听众能在一定限度内提问和讨论。,会议系统主要有如下几种：,1、会议讨论系统（ Conference Discussion Systems）,会议讨论系
23、统是一个可供主席和代表分散自动或集中手动控制传声器的单通路声系统，如图所示。在这个系统中，所有参加讨论的人，都能在其座位上方便地使用传声器，通常是分散扩声的，由一些发出低声级的扬声器组成，置于距代表大于1m处。也可以使用集中的扩声，同时应为旁听者提供扩声。,在这系统中，通常还设有主席“优先权”控制功能，主席通过运用“优先权”（用开关控制），可将与会者的传声器全部关闭，这便于会议主席控制发言次序，掌握会场气氛，并有利于减少噪声及声反馈啸叫的干扰。与会者经过主席“允许”（也用开关控制），即可在自己的位置上发言。系统还应具有供录音和接入扩声系统输出的功能。,会议讨论系统按自动化程度不同可有以下三种控
24、制方式：,（1）手动控制：主席单元和代表单元通过母线连接起来，当某一代表需要发言时，可把自己面前的转换开关扳到“发言”位置，他的话筒即进入工作状态，而其扬声器则同时被切断，以减少声反馈干扰。发言者的话音经过放大器送入母线，使其他代表单元的扬声器都能放出声音。代表发言结束后，将转换开关扳到“收听”位置，使话筒关闭，同时其扬声器进入工作状态。,（2）半自动控制：这种方式也称为声音控制方式，它具有收发自动衰耗、背景噪声抑制和自动电平控制等功能。当与会者对着某一个代表单元的话筒讲话时，该单元的接收通路（包括接收放大器和扬声器）自动关断；讲话停止后，该单元的发言通路（包括话筒和话筒放大器）会自动关断。这
25、种半自动工作方式同样具有主席优先的控制功能。因这种控制方式的结构不太复杂，操作又比较方便，故适于中、小型会议室。,（3）全自动控制：国外生产的大型会议系统多属此种方式，其自动化程度最高，而且往往兼有同声传译和表决功能。发言者可采取即席提出“请求”，经主席允许后发言；也可采取先申请“排队”，然后由计算机控制，按“先入先出”的原则逐个等候发言。此时整个会议程序均交由计算机控制。,2、会议同声传译系统（Conference Simultaneous Intorpetation System）,同声传译系统是在使用不同国家语言的会议等场合，将发言者的语言（原语）同时由译员翻译，并传送给听众的设备系统。
26、系统的构成如图所示。它通常包括四个组成部分：由话筒拾取发言者原语的拾音部分；用扬声器将发言者声音如实地在厅内放送的部分；,译员由耳机收听由控制台送来的发言者的原语，同时进行翻译并用话筒将译语送至控制台的部分；译语由发射机向厅内发送及听众用耳机接受的部分。此外，还有控制上述各部分的系统以及联系各部分的辅助系统等。,（1）按译语的传输方式来分：同声传译系统可分为有线式和无线式两类，而无线式又可分为感应天线式和红外线式两种，其中以红外线式较为先进。,（2）按翻译过程来分：同声传译系统又分直接翻译和二次翻译两种形式。对于直接翻译（如图所示）系统，在使用多种语言的会议系统中，要求译音员懂多种语言。例如，
27、在会议使用汉语、英语、法语、俄语四种语言时，要求译音员能听懂四国语言，这对译音员的要求太严格了。,二次翻译的同声传译系统如图所示。会议发言者的讲话先经第一译音员翻译成各个译音员（二次译音员）都熟悉的一种语言，然后由二次译音员再传译另一种语言。由此可见，二次翻译系统对译音员的要求低一些，二次译音员仅需要懂得两种语言即可，而且二次翻译系统所需的译员室比会议使用语言少一个。但它与直接翻译相比，译出时间稍迟，并且翻译质量会有所降低。,在使用很多种语言（例如8种以上）的多通路同声传译系统时，采用混合方式较为合理，即一部分语言直接翻译，另一部分语言作二次翻译。为此同声传译系统的设备及用房宜根据二次翻译的工
28、作方式设置，同声传译应满足语言清晰的要求。,3、会议表决系统（Conference Voting System）,会议表决系统是一个与分类表决终端网络连接的中心控制数据处理系统，每个表决终端至少设有三种可能选择的按钮：同意、反对、弃权，如图所示。,中心控制台可供主席或工作人员来选择或开动表决程序。在表决结束时，最后的累计结果将清楚地显示给主席/工作人员和代表。表决的程序是：,（1）秘密表决：不能逐个识别表决的结果。,（2）公开表决：能鉴别出每个表决者及其表决结果。,结果的显示可以选择的，有：,（1）直接显示：在表决进行中，显示各个中间结果，在预先选定的表决时间终止时，显示最后的结果。,（2）延
29、时显示：不显示中间结果，只在预先选定的表决时间终止时，显示表决最后的结果。可以预先选定表决的持续时间，可以把时间限定在30s、60s、90s等。或者不予限定（即由主席决定表决的终止）。,此外，推荐的附属设备有：,大型显示器（所有代表都能看见）：显示总数的和/或各自的结果。,视频显示器：显示累计的和/或各自的结果。,打印机：打印出总数的和/或各自的表决结果，以及全部表决数据的文件。,最后，会议系统按安装方式来分有三种不同形式：,（1）固定式：设备和电缆都是固定的，系统的单机是组合成整体的。,（2）半固定式：设备是可移动的或固定的，电缆是固定安装的，系统的某些设备可固定安装在设施中，或放在桌子上。,（3）移动式：系统所有的设备，包括电缆的敷设都是可接插的和可移动的。,
