音响系统

在室内扩声声场设计中，国家有相关的行业标准，标准是量化的指标，靠经验只能定性的分析，不能定量的分析，怎样才能知道一个扩声声场设计达到了国家相关的行业标准（或者是以科学的态度作扩声设计），这需要有定量的分析手段。下面就衡量声音的大小的指标作简单的说明：

扩声系统指标中第一项指标为“最大稳态声压级”，声压级简单讲就是听到的声音大小，单位为dB (分贝)，，在设备指标中声压级相差3 dB为输出功率相差一倍，音箱的最大声压级（也就是音箱的输出的最大声音）是音箱的额定输出功率（非峰值功率）的函数加上音箱灵敏度之和，计算公式为：

音箱最大声压级（SPL）=音箱的灵敏度（1W/m）+10log音箱的额定输出功率

也就是音箱的输出声音大小是由音箱的额定功率与音箱的灵敏度共同决定的。

例如；某音箱（100w,灵敏度90 dB）代入上式：

音箱最大声压级（SPL）=90（1W/m）+10log100=110dB

某音箱（200w,灵敏度87 dB）代入上式：

音箱最大声压级（SPL）=87（1W/m）+10log200=110dB

从以上计算可看出，100w,灵敏度90 dB的音箱与200w,灵敏度87dB的音箱放出来的声音一样大。

以上的是距音箱1米处的声压级，在计算距离音箱多少米处的声压级的为；音箱的最大声压级减去距离的函数，计算公式为：

距音箱某米处的最大声压级（SPL）=音箱最大声压级（dB）-20log距离（米）

例如：计算上面的音箱距离10米处的最大声压级，代入上式：

距音箱10米处的最大声压级（SPL）=110（dB）-20log10（米）=90dB

以上的计算公式是在音箱轴线计算的，如与音箱有轴线偏离角，则需再减偏离角的函数，一般在估算时不做要求，在音箱的辐射角的范围内，音箱轴线与辐射角边缘相差6dB，可根据这进行估算。

在室内有多只音箱的情况下，某点的最大声压级（单声道扩声，就是每只音箱的信息是相同的）的手工计算较为复杂，与室内的临界混响有关（含房间的吸音系数和空间大小），与每只音箱到达此点的延时时间有关，简单的讲就是；每只音箱距此点的最大声压级相加的和的函数在加上此点的临界混响时间内的混响声压级与直达声声压级的差（不知这样表述是否可以说清楚）。

某点的最大声压级=10log(音箱1+音箱2+.......)+（混响声压级-直达声声压级）

以上算式有两个条件：一是某只音箱在此点的最大声压级小于此点其它音箱在此点的最大声压级6dB 一般不予考虑，二是在临界混响声压级小于直达声声压级一般不予考虑。

还需考虑相位干涉问题，在某个频点每只音箱到达此点的延时时间，频率和延时时间可计算出此点的相位，相位干涉问题较复杂，简单的讲就是相位差大于180度，声压级是相减的关系。

计算室内混合声场最好用计算机辅助设计手段（因手工计算公式较为复杂），例如E ASE等进行预测分析，才能较好的设计出扩声声场。

注意：量化的计算是建立在设备指标的准确性和真实性上的，建议采用品牌设备的参数进行计算，进口音响设备的功率指标有EIA和IEC标准，都可以作为计算依据，不过，在EIA标准中是以RMS（平均功率）作为依据，不能以连续程序功率作为依据，在IEC标准中是以连续功率或额定功率作为依据，不能以峰值功率作为依据。

音响系统工程设计学习参考资料

音响系统工程设计是专业扩声系统在厅堂、场馆中的应用。就室内扩声而言，是通过电声设计去控制和改善厅堂音质；就室外扩声而言，则是通过电声设计去控制室外声场音质。以厅堂扩声为例，完整的系统设计应包括整套音响系统设备、信号传输、音箱的声场分布。扩声音响系统设计的最终目的是要保证声源和音响系统未端-音箱同处于一个声场区域内，使观众能感受到声源的真实存在，达到高保真重放的扩声要求。

目前，国内音响工程主要用于公共场所扩声，如：

．报告厅利用扩声系统提高声源在听众席的声压级和清晰度的扩声。

歌舞厅音乐和演唱伴奏的扩声。

．配合影院、歌剧院和地方戏等演出的音响效果。

．大型文艺演出的音响扩声。包括露天演出和室内演出。

．电化教育场馆扩声和音响特技。例如人工混响均衡器等电声措施，以达到某种声学效果。

．对公共场所的背景音乐系统。播放轻音乐和发布通知。

在国外，除了上述用途外，音响工程已开始进入家庭。本章着重讨论厅堂音响系统的设计和音箱的声场布局及立体声扩声系统。通过工程实例介绍，简述了工程设计的具体方法。

第一节音响系统的设计与选型

厅堂音响以自然声为主，要求扩散性良好、声场分布均匀、响度合适、自然度好。厅堂建好以后，需要安装合理的音响系统。采用音响系统的目的是提高响度和声场分布的均匀度，改善厅堂的音质和提高音响效果。

一、扩声系统设计的条件

扩声系统设计为了达到良好的音质，必须满足一些必要的条件，这是进行整个音响系统声学指标设计的基本要求。

．要求有低的背景噪声

用作扩声的厅堂、房间必须要有低的背景噪声。噪声不仅可能来源于室外，而且也有可能来源于室内，如空调、通风设备、光设备运动时产生的噪声等等。应该采取措施尽可能地降低听音环境的噪声。噪声过高会造成电扩声系统的清晰度、可懂度下降，难以使音响系统达到希望的音质，而提高设备输出功率以提高输出声压级时又可能导致声反馈而使系统无法稳定工作。室内噪声控制问题，必须在建造和装修时加以充分的考虑，采取必要的隔音措施。一般影剧院的背景噪声为25～30dB，报告厅为30～35 dB，体育馆为47～56dB。

．应具有均匀合理的声压级

要求室内的声压级按照不同类型的扩声达到一定的值。具体地讲，音乐扩音应达到80～85dB平均声压级，语言扩音为7O～75dB，背景音乐则为60～70dB，且不均匀度应控制在±4dB之内。这就要求电扩声系统应具备足够的输出功率和声增益，室内声场应均匀扩散，近次反射声应得到充分、合理的利用，音箱的幅射特性和摆放位置要合理选定。

．保证清晰度

扩声系统应保证声音的清晰度和语言的可懂度。这一要求对语言扩声的场合尤为重要，一般认为允许的最大辅音清晰度损失率不可超过15％。对于以音乐重放或扩声为主的厅堂，该指标可以适当放宽，但要求有更好的音响效果。

．保证系统能稳定工作

音响系统在达到规定的平均声压级时，应有足够的声反馈稳定度裕量，以保证不会因为反馈而造成系统自激啸叫。一般要求反馈稳定度裕量6dB。

．声象与图像的基本一致

成功的扩声音响系统应保证声象与图像的一致，使观众察觉不到扩声设备的存在，好象是直接听到来自舞台上的声音。

．应具有良好的传输频率特性和较低的失真度

音响系统应具有宽且平坦的频率响应和较低的失真。

二、声场总功率的估算

在音响工程中，完全采用计算的方法定量的分析音箱的特性、摆放位置、驱动音箱的电功率以及高、中、低频的分配比例与所产生的室内声场的关系是存在一定困难的，因为通常情况下系统的设计者无法得到精确计算所必需的全部数据，音箱生产厂商对组合音箱系统往往不给出完整的指向性特性参数，室内建声特性的有关参数一般也不易准确求得。因此，实际工程设计往往是根据经验和一般原则首先选择音箱布局，然后进行估算，确定所需音箱的大致参数和规格指标等，并确定具体摆位和方向，最后通过对场内各点声压的测试和实际试听，对音箱的布置进行调整，必要时还需增补一些辅助音箱。

如前所述，由于一些重要的参数难以精确获得，在实际音响工程中很难精确定量计算室内声场。在参数不确切的情况下，采用一整套复杂的计算过程得到一些并不准确的结论并没有太多的实际价值。因此，在工程设计中往往采用估算的方法，以此作为设计与系统调试的参考性依据。

．估算条件

室内声场的估算方法基于混响声场完全均匀，声源指向性已知且为理想的前提。这两项基本条件满足得越好，估算结果也就越接近实际，反之、误差便会较大。