提高多媒体会议音视频信噪比的施工技术措施浅析

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提高多媒体会议音视频信噪比的施工技
术措施浅析
摘要:随着我国经济的快速发展,高效、便捷的多媒体会议被广泛应用于各
个领域。

但多媒体会议系统常因设备之间的匹配问题、施工的技术问题、会议室
的环境问题等产生噪音而影响整个系统声音效果和图象质量。

为确保多媒体会议
有良好的音视频效果,要求会议系统有“干净”的电源供电系统;降低会场外的
噪音干扰;会场良好的电磁屏蔽系统和接地系统;优良、规范的施工工艺及调试
技术等。

关键词:噪音;干扰;施工工艺;电源
引言
多媒体会议是一个集计算机系统、通讯系统、多媒体网络、摄录像系统、大
屏显示系统、语言拾音系统、音视频处理系统、音响扩声系统、集中控制系统于
一体的现代化多媒体会议系统。

在会议过程中由于各种内、外在原因总是存在着
噪声干扰,多媒体会议噪声是决定会场音视频信号质量问题的关键,因此必须对
噪声问题给予足够的重视。

本文浅析多媒体会议噪音产生的原因及在施工、调试
过程采取有关技术措施提高信噪比的方法,为召开优质的多媒体会议提供保障。

1.
多媒体会议噪声产生的主要原因
多媒体会议室的音频系统质量主要受建筑声学、环境噪音、电声处理及施工
工艺的影响;视频系统质量主要受会场环境、施工工艺的影响。

建筑声学对多媒
体会场的影响主要受室内几何尺寸与声波波长比的影响,通常在建筑设计中考虑。

噪声干扰,除与噪声强度有关外,还与噪声的频率范围、持续时间、重复出现的
次数以及人的听觉范围、心理、生理等因素有关。

音频噪声表现的主要形式有:
哼声、扑扑声、咝咝声、嗞嗞声、嗡嗡声等;视频噪声的主要体现有:图象的清
晰度下降,图象画面出现网纹、波纹、横纹、纵纹、图像抖动、雪花等干扰现象。

1.1 环境噪音
会场内的环境噪音主要包括室外环境噪音、室内通风空调设备产生的噪音、
会场舞台灯光设备的噪音、室内其他机电产生的噪音、会场人员的噪音、会议设
备产生的噪音等。

1.2 电声设备噪音
电声设备噪音主要包括会场供电电源产生的交流电源噪音、音响设备产生的
本底噪音及电声处理设备受电磁场干扰而产生的噪音等。

1.3 施工工艺产生的噪音
多媒体会议工程会场的噪音主要受施工工艺的影响,因施工工艺产生的噪音
比较复杂是本文研究的重点对象。

施工工艺产生的噪音既有可能是持续性的交流
噪音、电磁噪音、本底噪音,也有可能是非持续性的各种噪音。

2. 提高多媒体会议系统信噪比的施工方法
多媒体会议系统信噪比是指多媒体会议系统中输入的电平信号与噪声的比例,当输入信号源(分子)一定时,只有降低噪声(分母)才能提高系统的信噪比。

降低噪声应根据会场情况采取不同的措施,如环境噪音较大应首先通过会场围护
结构降低环境噪音,再通过施工技术降低工艺噪音,最后通过系统调试将系统的
输入噪音降到最低,以提高系统的信噪比。

2.1 降低会场环境噪音的技术措施
会场环境噪音分为会场外产生的环境噪音及会场内产生的环境噪音,对会场
外产生的环境噪音可采取提高会场建筑隔声措施来降低,根据环境噪音的对会场
的影响程度,会场建筑外墙可采用隔音砖、双层中空隔音墙、增加外墙厚度等措
施进行有效降噪;增加外墙门、窗材料的刚度、密度及厚度,可采用断桥铝合金
+中空玻璃窗户,如室外环境噪音较大还可采用内、外双层中空玻璃外窗进行隔
声降噪处理。

会场内环境噪音比较常见的为会场内的通风空调设备的噪音、照明灯光噪音
及装修装饰材料因音响系统运行时产生的震动噪音。

通风空调设备的运行时产生
的振动噪音可采用减震安装方式进行降噪,如将风机与吊杆之间的刚性连接改为
软性连接安装,在风机与支架之间加垫软木垫或橡胶垫等;风口出风时产生的噪
音一般为出风口质量问题,应采用优质的出风口降低噪音。

会场灯光的噪音一般为会场照明设备运行时产生的噪音及舞台灯光设备运行
噪音。

为降低会场灯光噪音对会议的影响,应采用优质照明设备降低设备运行的
产生的噪音,在照明设备安装时应注意灯光设备与装修层之间的连接,避免因安
装不当在设备运行进与装修层之间产生振动噪音,在灯光设备安装中应保证电气
线路之间的接触良好,避免因电气连接不良产生的嗞嗞声;舞台灯光设备应选用
低热量的新型灯光,如LED灯等低热量灯光,降低灯光排风扇的噪音。

2.2 交流噪声处理的技术措施
交流电源电产生的噪声对音视频系统的干扰较大,音频系统常表现为嗡嗡声
或尖刺的嗞嗞声,对视频系统的影响常为图像抖动、白噪点等。

为避免交流电源对系统产生的噪声影响,应确保多媒体会议系统的供电电源
比较“干净”。

由于多媒体会议室所在大楼的动力设备、空调设备、灯光的使
用等,将大量谐波电流注人电网,造成电力系统中的多次谐波,电压波形畸变,
用这种受到“污染”的电源向音频和视频设备供电时,会造成危害严重影响音
频和视频系统信噪比。

为了有效地消除电源中各谐波的干扰,确保以较“干净”的电源向音频和视频系统供电,必须将会场内计算机和音视频设备供电系统与动
力设备、空调、照明等设备用电分开供电。

对于较为严谨的场合其供电线路还应
使用隔离变压器将音频视频设备与其它用电设备隔离;将机房内的音视频设备接
入用带电源波器的电源时序器以杜绝电源干扰的产生。

同一会场内音频系统设备的电源相位必须同相,同一会场内的视频设备最好
能与音频系统电源同相位;为保证音频系统中不产生交流声,如视频系统与音频
系统不能同相供电,则应在视频系统设备中输出的音频信号采用光电转换传输。

多媒体会议系统各设备的三芯电源插头与插座连线时应为左零右相顶端接地,大
部分电气生产厂家的插头插座都标有 L (相)、N (零)、E (地)。

如果某
一台设备电源线插头和插座相线和零线接反,当音频设备互连时由于电源相位相反,那么在音频设备与接地点之间就会有电压存在,它将使电声系统产生交流声。

因此同一套系统内的各设备使用的电源相位要一致。

多媒体会议系统的音视频设备必须确保接地良好,保证各设备自带的三芯电
源插头与电源的接地端连接良好,设备接地不仅能保护操作人员不会触电,同时
它还可能降低给系统带来交流声的影响。

2.3 电磁噪音处理的技术措施
多媒体会议系统的电磁干扰可分为外部电磁干扰及内部电磁干扰。

外部电磁
干扰可采用法拉第笼式对设备机房进行屏蔽处理及对机房设备进行接地处理,系
统内部的电磁干扰主要为施工工艺不当。

系统内部的电磁干扰,主要是提高线路抗干扰能力的前提,根据电磁感应理论,交流电源线周围存在着磁场,电磁场将对信号线产生干扰使音视频系统产生
噪声。

由BI/d(B-磁场强度 I-导线中电流d-电源导线与信号线之间距离),
可知交流电源线产生的磁场强度和导线中的电流成正比与距导线距离成反比。


以多媒体会议系统中的信号线不能与电源线同线槽或同管敷设,若交叉、平行敷
设时要保持相当的距离;更不能用扎带将电源线和信号线捆绑在一起。

交流电源
线和信号(音频、视频)线应分别用敷设在金属管内并保持一定的距离,以避免
对音视频系统造成干扰。

2.4降低噪音的施工工艺措施
多媒体会议系统工程是一项涉及了多项技术的复杂工程,它的所有技术特点
和指标全部包含在理论设计里面,而设计是在充分综合了各种条件,经过严格计
算后完成的,要想达到设计的要求,工程的施工就必须严格按设计进行,而工程
的最终质量也与工程的施工密切相关。

再好的设备、再好的会场环境,如果没有
良好的施工工艺,将会使会议系统产生各种干扰,如:音响的本底噪音、交流噪
音、电磁干扰声或间歇性的不明干扰声,视频的图像模糊、抖动、白噪点、雪花点、纵横纹等。

如果没有丰富的施工经验及精湛的施工工艺技术是肯定不行的,
但在工程施工中如仅凭经验进行,工程的质量肯定难以保证,所以要求施工应严
格按照有关的国家和行业技术标准、规范执行。

多媒体会议系统工程在施工中需
要涉及各种不同的工种,这些工种的施工技术要求和安全措施要求都不尽相同,
有关的技术标准和施工规范就是针对相应工作的特点制定的,在施工中应严格遵
守这些技术标和施工规范,工程的质量和安全才能得到很好地保证。

2.4.1 管线的敷设工艺
音视频系统工程一般都有大量的各种类型的线缆,如话筒线、音箱线、音频线、SYV同轴视频线、VGA线、HDMI线、DVI线、SDI线、信号控制线、网线等,
这些线缆都需要预先铺设在预埋的管线里,或者与系统连接后铺设在控制室的某
一个位置。

首先,铺设前要将各种线缆按照设计要求分类放好线,放线时应该小
心进行,尽量一一作好明显的标记,作为安装和检修的查找依据,同时一定要留
下充足的富余量,线缆中间绝对不允许接头,放好线后仔细检查每条线是否有破
损或质量低劣的情况,一旦有就应该立即全部更换;铺设的线缆必须依照设计要
求的位置准确到位;其次,因为线缆的铺设只有一次机会,基本上没有返工的可能,所以铺设时要对照设计图纸,掌握合理的方法进行,绝对不能希望图快而蛮干,否则就可能带来不必要的麻烦。

在线槽里铺设线缆时尽量将一类的线缆捆扎
在一起,以利于铺设,否则,在铺设时难免的来回抽动就可能使线缆相互缠绕;
最后,在线缆铺设时要求施工人员相互协调配合,动作和用力要一致均匀,如果
遇到转弯、挂碰的时候,一定要小心,协同解决,并且要确保多媒体会议系统的
线缆与强电线缆保持一定的距离。

2.4.2 设备安装连接工艺
这是一项需要细致认真和技术性的工作,所以应该由技术过硬、责任心强的
熟练技术员进行,在线路的连接时,安装前首先要求必须确保在无电状态下进行,因为音视频会议系统设备的电源供应要求不尽相同,如果在安装时就提供电源,
不仅安全性差,而且很容易损坏设备;其次,要求施工符合电器安装规范,因为
电器安装规范是检验方式是否合理的标准,所以按照规范施工与否,达到预期的
工程质量是完全不同的。

各种线缆的焊接前必须保证其二端均未接入设备的状态下进行,因多媒体会
议设备内有复杂的电子元器件,当有一端在接入设备的情况下进行施焊极易造成
设备的损坏。

焊接前应先将线缆端部被氧化部分电缆剪切掉,然后将线缆护套层
剥开1CM左右;会议系统的线缆一般为多股铜芯软线且芯线较细,在剥线时最好
使用专用剥线钳进行剥离,以免伤及线缆内的铜芯,手法精准的技工可以使用剥
线刀对线缆进护套层进行环绕刻划后剥离护套层,但应注意避免伤及线芯。

线缆
在剥开护套层后应及时进行掏锡处理;如线缆被氧化后焊接在接插件上,看似焊
接牢固实则接触不良,会给系统造成难以排查出原因的噪声。

各类线缆与接插件
的连接应尽量采用焊接接连,焊接前应先对接插件的焊脚进行掏锡,然后将掏过
焊锡的线缆端部切除,留与接插件适配的长度(一般为2-5mm各类接插件焊接所
需的长度不等)后再与接插件的焊脚进行焊接连接。

多媒体会议系统中所需的接插件各类较多,大型工程中需要用的6.35mm大
二芯插头、6.35mm大三芯、3.25mm二芯插头、3.25mm三芯插头、RCA头、卡侬
插头、NL4专业音箱插头、数字会议专业插头、VGA插头、Q9插头、HDMI接头等
各种类型、数量非常大,经常需要几个人同时制作很长时间才能完成,如果在焊
接前不了解正确的连接方法和焊接方法,返工就会相当麻烦,所以一定要弄清楚
并规划好后再进行施焊。

音频线路中有平衡连接与非平衡连接之分,所谓平衡是指一对信号传输线的
两根芯线对地阻抗相等(有三芯);非平衡方式是指两根信号传输线中其中一根
接地(只有二芯)。

当有共模干扰存在时,由于平衡接法的两个端子上所受到的
干扰信号数值相差不多而极性相反,干扰信号在平衡传输的负载上可以互相抵消,所以平衡电路具有较好的抗干扰能力。

在电声系统中为了提高系统的抗干扰能力
提高信噪比,系统中信号的连接应尽量采用平衡传输方式。

在平衡连接的音频线
路中6.35mm及3.25mm的三芯接头,尖端为信号的“+”极应与音频线的正极进
行焊接,中间的“环”为信号的负极应与音频线的负极进行焊接,尾端为接地端
应与线缆的屏蔽电缆进行焊接;卡侬插头的“1”端为接地极应与音频信号线的
屏蔽电缆进行焊接,“2”为正端应与音频信号线的正极进行焊接,“3”为负极
应与音频信号线的负极进行焊接。

非平衡与非平衡信号可以直接馈送信号,一般不会引起干扰(不排除线间干扰),非平衡接头常见于音源设备输出端及非专业音频设备中,非平衡音频接头
常用的有6.35mm大二芯接头、3.25mm二芯接头及RCA接头。

非平衡接头与音频
信号线的焊接时,需将电缆的屏蔽线和负极线合并焊接在非平衡的接头的负极上。

二芯接头的“尖端”为信号的正极,RCA接头的“芯”为正极,应与音频信号线
的正极进行焊接,RCA接头及二芯接头的“环”均为负极,应与音频信号线的屏
蔽及负极进行焊接。

多媒体会议系统中一般会包含音源设备、拾音设备、电声处理设备及扩声设备,因音源设备都为非平衡信号输出,而专业调音台或专业数字音频处理器等专
业音频设备的信号输入端均为平衡输入接口,音源的信号输出接入至调音台或数
字音频处理器是就不可避免的涉及到非平衡到平衡间的转换问题,而平衡与非平
衡之间相互转换不当,极易引起干扰,故在施工中应着重应对平衡与非平衡的转换。

平衡与非平衡的连接中,一般情况下是将平衡端的负极和接地极并接入非平
衡端的负极中;如DVD的音频输出接入调音台中,应将音频信号线一端的负极和
屏蔽层焊接在RCA接头的环端上,正极焊接在RCA接头的芯端,将信号线的另一
端正极、负极、屏蔽层分别与6.35mm大三芯插头的尖端、中间环、尾端进行焊接。

在工程的具体实施中还应根据现场情况而定,有些特殊情况下需要将平衡端
的接地极进行悬空,即将音频信号线二端的正极分别与平衡插头及非平衡端插头
的正极进行焊接,在非平衡插头端则将音频信号线的负极和屏蔽层共同焊接在其
负极上,而在平衡接头端则将音频信号线的负极与其负极端进行焊接,平衡接头
的接地端则进行悬空(即不与音频信号线的屏蔽层焊接)。

在工程的实施过程中,有个特别容易混淆的平衡与非平衡连接,即3.25mm
立体声接插件与专业音频设备的连接问题;如电脑的音频输出接口,很多经验不
足的技术人员看到是三芯插孔就误认为中平衡接头,在进行连接时常将其二端采
用平衡连接方式焊接而造成系统的噪声。

常见的立体声非平衡信号接口设备有:
电脑音频口、视频(VGA、HDMI、DVI)矩阵的音频接口、polycom Group300视频
会议终端的音频接口等,这些产品在与调音台进行连接时应将3.25mm插头的尖端、环端、尾端分别与音频信号线一端的正极、负极、接地极进行焊接,音频信号线的另一端应焊接在二个6.35mm的大二芯插头,即音频信号线的正极和负极分别焊接在二个6.35mm大二芯插头的尖端,音频信号线的屏蔽层则分别与二个6.35mm的大二芯插头的环端进行焊接;当与数字音频处理器进行连接时,应将3.25mm插头的尖端、环端、尾端分别与音频信号线一端的正极、负极、接地极进行焊接,音频信号线另一端的屏蔽层应一分为二,将信号线的正极、负极和屏蔽线分别掏焊锡后卡接在数字音频处理器的凤凰插上;如作为单道输入应将音频信号线的正极和负极同时接入凤凰插的“+”端,信号线的屏蔽层分别接入凤凰插的“-”端及“接地”端;如作为立体声输入接入数字处理器,则应将音频信号线的正极、负极分别接入二个输入接口凤凰插的“+”端,信号线的屏蔽层则分别与二个输入接口凤凰插的“-”端及“接地”端进行卡接。

3. 提高多媒体会议系统信噪比的设备调试方法
多媒体会议系统的调试,是一项既需要技术和经验又需要认真和细致精神的工作,当设计和施工都符合要求时,调试不合理、不细致,不仅不能达到工程的的设计效果,而且还有可能使设备工作在不正常状态。

所以在调试要充分认识到这项工作的重要性。

调试前要仔细确认每一台设备是否安装、连接正确,认真向施工人员询问施工遗留的可能影响使用的有关问题;调试前必须再次认真地阅读所有的设备说明书,仔细查阅设计图纸的标注和连接方式;调试前一定要确认供电线路和供电电压没有任何问题;调试前应该保证现场有关人员到位;调试前还要准备相应的测试仪器和工具。

多媒体会议系统进行常规性调试后如出现噪声现象,首先应进行设备间的连接正确性检查,当确认设备间的连接及线缆焊接没问题后,再进行电声处理。

进行电声处理前,应先检查是输入部分产生的噪声还是输出部分产生的噪声,方法是先将功率放大器开到75%位置,再将数字音频处理器全部静音后,听会场内有没有噪音,如有噪音一般是本底噪音或交流噪声,这时的本底噪音都较轻只有在音箱处才能听到轻微的咝咝声,可不作处理,如是交流噪声,多半是施工不规范
的原因造成的,如音箱线没有穿金属管保护,音箱线距离强电电源线距离较近引
进的,应对音箱线进行穿金属护套管并与强电线缆保持一定的距离即可解决。

音频处理器全部静音后会场无噪音,当开启音频处理器的输出端后会场有噪
音时,应检查音频处理器的输出信号与功放之间的线缆连接是否正确,音频处理
器与功放之间的连接线缆应确保为平衡式连接,并检查各焊脚焊接是否可靠,线
序是否焊接正确。

当开启音频处理器的输出信号无噪音,而打开输入信号后有噪
音时就应检查和输入源的问题,其方法是将输入信号源每打开一路,听听会场内
有无噪音,以确认是哪路输入信号引起的系统噪音,再对该路输入信号进行检查。

信号输入噪音可分为设备间的匹配问题引起的噪声和设备自带的噪声及线缆
连接不当引起的噪声。

如是设备自带的噪声应进行更换设备;设备匹配问题一般
出现在音源设备与调音台或数字音频处理器之间,因音源设备一般没有接地线缆
不能与调音台共地而产生的噪声,此时可将音源设备的外壳进行接地处理;连接
问题引起的噪声多为平衡与非平衡之间的连接所至,可按上述平衡转非平衡连接
的施工方法进行处理。

在会议中经常会遇到会场内的电脑音频接入到系统中就会
出现噪声,此时首先应检查线缆连接是否正确,因电脑的音频接口为3.25mm的
立体声输出,应确保其与系统的线缆连接正确;有时会遇到当PC机不接入交流
电源时无噪音,而当PC机接入交流电源后就有交流声,这是会场内与PC机连接
的电源插座和机房内的音频设备的供电电源不同相位造成的,所以会场的插座应
尽量与机房内设备的电源同相位,或在PC机的音频输出端加音频隔离器后再接
入系统内即可解决。

在硬件设备连接正确后仍有噪音时,可通过数字音频处理器进行电声处理。

如为输入信号源有噪音,可在音频处理器软件上将此路信号的Gate打开,设置
其门限电平(一般可为-30db以下,具体视现场情况而定),启动时间及释放时
间可调到10ms;如整个系统有噪音则可将数字音频处理器输出至功放通道上的Gate打开。

在复杂的噪声中还可调整音频处理器的扩展器及压缩器。

4. 结束语
因新型冠状肺炎在全球的爆发,多媒体会议系统的应用在各行业内普及,从业人员也在飞速增多。

本文浅析多媒体会议系统中常会遇到的噪声的原因,及在施工中对各种常见噪声的处理措施,以期为行业内的设计及施工人员提供些许借鉴。

会议系统涉及到多学科,期待相关的行业专家为多媒体会议的发展提供技术支持。

参考文献:
[1]梁华歌舞厅音像与调音调光技术[M]北京:人民邮电出版社2000.6.
[2]刘颖生控制室设备安置中应注意的几个问题[J]音响技术2000增刊.
[3]曹祥灯光音响视频设计[M]北京:中国建筑工业出版社2000.7.
[3]邓国荣提高多媒体教室视听信噪比的措施现代教育技术 2001年第3期。

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