扩声和音响系统

扩声和音响系统

1.扩声和音响系统的基本功能和构成

1.1扩声系统及音响系统的基本功能

因人们自然声源(如演讲、乐器演奏和演唱等)发出的声音能量是有限的，其声压级随着传播距离的增大而迅速衰减；由于环境噪声的影响，使声源的传播距离更短，因此采用电声技术进行扩声，将声源的信号放大，有效地提高声场范围内的声压级，这就是扩声系统所具有的基本功能。由此延伸就出现了在建筑物(群)内，能自成体系、具有更大传播范围的广播系统。它就是综合应用电子学技术、电声技术和建筑声学技术，达到进一步改善和美化音质收听效果的各种类型的音响系统。

1.2扩声和音响系统设备组成

扩声系统通常由节目源(各类话筒、卡座、CD、LD或DVD等)、凋音台(各声源的混合、分配、凋音润色)、信号处理设备(周边器材)、功放和扬声器系统等设备组成。

2.扩声和音响系统的应用类型及设备选型

各类建筑工程的扩声系统按使用功能可分为以下几类：

(1).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。

(2).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0K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，对房间建筑声学条件的影响很大。

(3).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，临时设置的一种便于安装、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、艺术广场和宴会厅等)作文艺演出等使用。

(4).公共音响系统

公共音响系统是为宾馆、商厦和各类大楼提供背景音乐和广播节目，在不少工程中，公共音响系统又兼作紧急广播，公共音响系统的控制功能较多，如选区广播和全呼功能，强切功能、广播优选权功能等，由于扬声器负载多而分散，传输线路距离较长，因此一般都用定电压输出(70V或100V)，对声压级的要求不高，音质要求以中音或中高音为主。

(5).会议系统

会议系统包括会议讨论系统、电子表决系统和同声传译系统，一般用于专业会议中心、宾馆的会议室及大学的教室等场所。

根据使用要求，扩声系统还可分为：

1)语言扩声系统。

2)音乐扩声系统。

3)语言和音乐兼有的扩声系统。

会议厅、报告厅等专用会议场所，应按浯言扩声一级标准设计。

3.扩声和音响系统主要技术指标

扩声系统的技术指标等级，应根据建筑物用途的类别、质量标准和服务对象

等因素综合确定，主要有以下技术指标：

(1)最大声压级。指扩声系统在听众席产生的最高稳态声压级。

(2)最高增益。指扩声系统在厅堂内产生声反馈自激前，临界状态的系统增益减去6dB时的增益。

(3)声反馈。指由扩声系统中扬声器输出能量的一部分反馈到传声器(话筒)而引起的啸叫声或衰变声，

(4)传输频率特性。厅堂内各测点处稳态声压级的平均值，相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。

(5)传声增益：扩声系统达到可用增益时，声场内务测量点处稳态声压级的平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。

(6)声场不均度。扩声时．厅内务测量点处得到的稳态声压级的极大值和极小值的差值以dB表示，

(7)背景噪声：扩声系统不工作时，厅堂内各测量点处室内本底噪声声压级的平均值。

(8)总噪声；扩声系统达到最高有用增益，在没有声信号输入时，厅堂内务测量点处噪声声压级的平均值。

(9)系统失真。扩声系统由输入信号到输出信号全过程中产生的非线性畸变。

(10)混响时间。声源达到稳态，待停止发声后，室内声压级衰减60dB所需的时间。

4.扩声和音响系统设计

4.1.扩声系统的设计

(1)扩声系统的设备互联

扩声系统的各设备之间为使信号能达到最佳传输条件，获得最大的信号噪声比，必须实行阻抗和电平匹配。例如：输入设备与调音台互联的额定阻抗、输出阻抗、额定输出电压、额定负载电压、最大输出电压需达到互联的电气配接优选值；调音台与输出设备互联的输出阻抗、额定输出电压、最大输出电压、额定负载电阻、输出阻抗、额定负载阻抗需达到互联的电器配接优选值。

(2)扩声系统的设备配置及选择

扩声系统的设备配置必须依据场地的面积、高度，室内建筑空间形态、使用环境及工程设计要求达到的声学特性指标等因素综合考虑。首先应考虑选择何种扬声器箱，然后根据扬声器箱的各种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，其次根据扬声器箱的功率要求配以相应容量的功放，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)。

(3)传声器的选择与布置

1)传声器选择：

●选用有利于抑制声反馈的传声器。

●应根据扩声类别的实际情况合理选择传声器的类别，满足语言音乐扩声的

要求。

●传声器的电缆线路超过10m时，应选用平衡、低阻抗型传声锩。

2)传声器布置

合理地布置传声器，可以有效地抑制声反馈，提高听众区的声压级，并且可以改进扩声的音质，传声器的布置应符合以下要求：

●传声器的位置与扬声器(或扬声器系统)的间距尽量大于临界距离，并且位

于扬声器的辐射范围角以外。

●当室内声场不均匀时，传声器均应尽量避免设在声级高的部位。

●传声器远离晶闸管(可控硅)干扰源及辐射范围。对于会议厅、多功能剧场、

体育场(馆)等不同场所，应按需要合理配置不同类型的传声器(包括无线传声器设备)，并且根据最大可能使用情况预留可作备用的传声器插座盒。

(4)功率放大器的配置要求

1)扩声系统的功率馈送要求

●厅堂建筑采用定阻(低阻)输出。

●体育场、广场类建筑、当传输距离较远，采用定压(高阻)输出。

●功率传输采用聚氯乙稀绝缘多股导线，功放设备输出端至最远端扬声器(或

扬声器系统)的导线衰减一般应不大于0.5dB。

2)扩声系统的功放单元要求

扩声系统的功放单元，应根据各工程的具体情况合理地进行配置，一般应符合以下要求：

●对前级分频控制的扩声系统，其分频功率输出端应分别单独配线。

●同一供声范围的不同分路扬声器(或扬声器系统)不应接至同一功率单元，

避免功放故障时造成同一供声范围内失真。

3)功率放大器选择

●功放设备的单元划分应满足负载分组的要求。

●功放设备平均声压级计算的电功率的储备量应满足以下要求：语言扩声时

一般为2．5倍以上；音乐扩声时一般为10倍以上。

●扩声用功放设备应设备用单元，其数量应按使用的重要程度确定。

(5)扬声器的选择与布置

1)民用建筑扬声器的选择：选用扬声器除满足灵敏度、频响、指向性等特性及播放效果的要求外，尚宜符合下列规定：

●办公室、生活间、客房等，可采用1—2W的扬声器箱。

●走廊、门厅及公共活动场所的背景音乐、业务广播等扬声器宜采用3—5W

的。

●在建筑装饰和室内净高允许的情况下，对大空间的场所宜采用声柱(或组合

音箱)。

●在噪声高、潮湿的场所设置扬声器时，应采用号筒扬声器，其声压级应比

环境噪声大10—15dB。

●室外扬声器应采用防潮保护型。

2)扬声器的布置：整个扬声器系统的布置如何，与整个系统的扩声质量密切相关，扬声器布置应考虑以下几方面：

●使整个建筑空间环境的声场均匀；

●视听方向一致、声音亲切自然；

●有利于克服反馈，提高传声增益；

●线路简单，便于维护及调整覆盖面；·

●扬声器发出的声音，要比自然声源延迟5—30ms；

●按扬声器覆盖角(4000—8000Hz为轴线下降6dB)覆盖全部观众席。

3)扬声器布置的方式：扬声器布置应根据建筑功能、体型、空间高度及观众席设置等因素确定，一般分为分散布置、集中布置、混合布置。

4.2.音响广播系统的设计

(1)宾馆客房音响的设计

现代化旅游宾馆建筑均设客房音响。客房音响设置的目的，是为了向客人提供高级的音乐享受，建立优美的休息环境。为了适应人们的不同爱好，应有多套节目供客人选择。节目设置的套数可根据宾馆标准等级而定，一般都在三套以上，国内标准较高的宾馆通常有六套节目，国际上的豪华级宾馆通常设十余套。客房音响的节目选择，音量控制开关及扬声器应安装在床头组拒上，一般选用5—6．5寸纸盆式扬声器。由宾馆中央控制系统控制的客房音洞系统应能切换接人中央紧急广播系统，故在每套客房床头柜的集控板上需设紧急广播自动转接装置(有的系统是采取在每个楼层的广播线路接线箱里)。当紧急广播时，客房音响无论处在开或关的状态均能自动接人事故广播，向客人报警。

(2)会议室音响系统的设计

在会议室，均安装由中央控制系统控制的广播输出控制箱，输出通道数为总系统的输出数，另外还有原地供应的功率放大器，吸顶嵌装的扬声器均由务会议室的控制箱接出，音量由控制板进行控制，在控制板上还有一个功率放大器的输入插座，另有几个嵌入墙的传声器插座，可用来连接一个可移动式放大器和传声器。在紧急广播的情况下，所有音响都会被中断被紧急广播取代。

(3)专业会议厅和多功能厅的音响系统设计

1)背景音乐有一路从中央广播室传送，音量可单独调节。

2)在紧急广播的情况下，所播出的背景音乐被紧急广播取代。

3)自身有一套完整的扩音体系：①具有多路话筒输入的前置和扩大器；②具

有供会议室演出用的有线话筒、无线话筒；③具有供各区与机房联系用的有线对讲机；④具有供召开国际会议用的多国语言即时同声翻译系统；⑤具有提供会议、演讲用的屏幕及投影机、实物投影仪、电子白板、各种型号不同制式的录像机；

⑥具有带话筒和扩音器的移动式讲台；⑦具有专供会议录音用的录音系统；⑧具有提高灯光音响效果的声光控制系统。

4.3.扩声和音响系统的线路敷设与选择

(1)系统的配线要求

1)宾馆客房内的服务性音响宜采用多芯线有色标双绞型的电缆，穿钢管或线槽敷设；

2)其他广播线路应采用有色标铜芯塑料线，穿管或线槽敷设。，

(2)室外广播线路的敷设要求

室外广播线路敷设应按总平面图规划要求确定，当采用埋地敷设时，应符合以下要求：

1)埋地敷设路由不应通过预留用地或规划未定的场所。

2)埋地敷设路由应避开易使电缆损伤的场所，尽量减少与其他管路的交叉跨越。

3)直接埋地敷设电缆应敷设在绿化地带下，当穿越道路时应穿钢管保护。

(3)在可控硅调光设备的场所，广播线路的措施：采用可控硅凋光设备的场所，广播线路的敷设应采用以下防干扰措施。

1)传声器线路宜采用有色标四芯金属屏蔽绞线并穿钢管敷设；

2)调音台(或前级控制台)的进出线路均应采用屏蔽线。

(4)功率放大器输送到扬声器的电缆选择。

1)扬声器的额定功率和沿线功率分配。

2)电缆长度。

3)功率放大器输出电压。

4)最大允许电压降。

5)导线允许电流密度。

6)电缆的力学强度。选用导线的直径按下式计算

A = 0.035(100- n )LP/n—U2

式中 A——导线截面积，mm2；

L——从功率放大器到扬声器的电缆长度，m；

P——输入到扬声器的电功率，W：

U——扩音机的输出电压，V；

n--电缆上的电压降，用功率放大器输出电压的百分率表示。

4.4.系统控制室

(1)．扩声系统控制室位置的选定：扩声系统控制室的位置应能通过观察窗直接观察到舞台活动区(或主席台)以及大部分观众席，一般应设在以下位置。

1)剧院建筑，应设在观众厅后部(设在侧部时，面向舞台的上台侧)。

2)体育场、馆类建筑，应设在主席台侧，若采用电视监控系统作为辅助手段可不受此限制。

3)扩声系统控制室不应与电气(包括灯光控制室)设备机房，特别是设有可控硅设备的机房毗邻或上、下重叠设置。

(2)扩声控制室的土建要求。

扩声控制室的土建及设施要求应符合表18—6—1的规定。

4.5.扩声和音响系统的供电

(1)系统的供电电源要求：

1)仅有一路交流电源供电的工程，应由照明配电箱专路供电，功放设备容量在250W以上的应设专用配电箱。

2)有两路电源供电的工程，可采用两路电源末端自切供电。

3)交流电源电压偏移值一般不超过±10％，当电压偏移不能满足设备的限制要求时，在该设备供电电源处增设自切稳压装置。

4)交流电源容量一股为终期扩声设备耗电容量的1．5—2倍。

5)体育场(馆)剧院、厅堂等重要公共活动场所的扩声系统，应从变配电所内的低压叉电屏（柜)供给两路独立电源于扩声控制室配电箱(柜)内自切供电。

(2)系统供电电源的抗干扰措施。

扩声系统的供电电源的外部干扰，尤其是舞台的可控硅调光设备常引起正弦波畸变，使电能质量下降，严重干扰扩声系统的音质效果，应采取以下抗干扰措

施。

1)舞台调光照明供电与扩声系统的供电分别设置电源变压器。

2)当不能采取两台变压器分别供电时，则电声系统可采用1：1隔离变压器及交流电子稳压电源供电。

3)对可控硅调光系统采用带抗干扰滤波线路供电。

4)电声系统应设备用电源。

4.6.扩声和音响系统的工作接地

（1）单独设置专用接地装置，接地电阻不大于4，广播设备的电路工作接地点、传声器输入屏蔽线接地、功率放大器输出变压器接地端等，均应接至该接地装置，并构成一点接地系统。

(2)广播设备的外露可导电部分，均应接至电气专用保护地线。

(3)当建筑物的接地系统采用综合接地方法时，扩声系统的接地应用专用线与其可靠连接，接地引线应采用多芯绝缘电缆，线芯截面不应小于16mm2。

5.同声传译系统

经常需要将一种语言同时翻译成两种及两种以上的语言的会议厅、堂，应设同声传译设施。

5.1.同声传译系统分类

同声传译的信号输送方式一般分为有线、无线两种。

(1)有线同声传译系统：

简单有线同声传译系统。发言人前放置传声器，它的输出经放大器放大后送到译音室的耳机插孔。译音员把发言人的语言译出用另一个传声器接收，然后由译音室的放大器把它放大到需要的电子，通过分配的网络送到大厅内接收面板输入端。每个听众可以在发言同时用另一种语言来收听。’

多种语言的同声传译系统。对于每一种语言都有相应的译音员室、放大器和较复杂的分配网络。在听众处常常设有音量调节器选择开关或多对耳机插孔以便选择需要的语言。

有线同声传译的特点是操作使用方便，保密性好，但因用线路来传送多种语言信号，故线路复杂，听众不能离开自己的座位。

(2)无线同声传译系统：

无线同声传译系统。它的设备比较复杂，除了低频放大器以外，还有发射机、天线系统、小型无线电接收机等。实际上这是一套无线通信系统，故听众可以在走动时听取发言，甚至在大厅周围的休息室内听报告。这种系统的缺点是保密性差，另外这种设备需较熟练的技术人员维护。

(3)直接感应式同声传译系统

近年来国外成功地应用了基于低频电磁场原理的同声传译系统，为了保证良好的房间内接收，需辅设环形铜线圈，若用大功率低频放大器馈电、则环形线圈内外有较均匀的低频电磁场；如电磁场甚强，接收信号可以直接用带有铁磁天线的耳机，也可以使用包括输入铁心线圈晶体管放大器和微型耳机的接收设备。磁感应装置通常是单通路的，必要时可以在一个大厅内同时使用两路装置，使听众可以选择两种语言中的一种。这时应该使室内两组感应线圈互相垂直．为了选择节目，可以调节接收设备耦合线圈的方向，并在整个接收时间内维持最佳位置。

磁感应系统具有无线同声传译系统的优点，但不需要发射机、装置容易，因此它开始应蹋于电影院、剧院、博物馆和展览会内，甚至在大型现代化企业中也得到应用。

低频放大器的功率决定于服务区大小和建筑的结构，特别是室内金属结构的情况。

5.2.直接翻译和二次翻译

浯言同声传译装置有直接翻译和二次翻译两种形式。直接翻译需要懂多种语言的译音员，而二次翻译仅需要懂两种语言的译音员。

普通直接翻译系统，译音员室的译音员直接听发言的讲话，并译成指定的语言。对一种语言总可以找到一个熟悉发言人和听众的译音员。但是在多种语言情况下，这种要求对译音员就太严格了。例如，当会议的语言有汉语、俄语、法语、英语四种时，要求译音员能听懂四种语言。如果译音员只懂2—3种语言，则就要求每个译音室配2—3个译音员了。因此直接翻译系统虽简单，但在实际中很少采用。

语言同声翻译系统也可以这样设计；发言人的讲话先翻译成各译音员都熟悉

的一种语言，然后由固定的译音员再转译成另一种语言。这就是二次翻译系统。二次翻译系统的主要特点，是译音员不根据发言人的语言来翻译，而以某种语言作为译音员的公共语言，因此二次翻译系统对译音员的要求就抵一些。二次翻译系统所需译音员室的数量比会议使用语言少一个。和直接翻译相比，译出时间消迟，并且翻译质量也较差。

具有8种语言以上的多通路语言同声传译系统，使用混合方式较合理，即一部分语言直接翻译，另一部分语言做二次翻译。

近年来运用的一种红外线同声传译系统，可以同时传送15种不同语言。系统包括若干红外线辐射器，每个辐射器可以覆盖30—50m2面积。接收用红外线光电接收机。15种不同的语言节目用时间分隔制实行传送。

同声传译系统信号输送方式具体选用应满足如下要求：

(1)设置固定座席并有保密要求的场所，宜采用有线式。在听众的座席上应设有耳机插口，音量调节和分路选择开关的收听盒。

(2)不设固定座席的场所，宜采用无线式。当采用感应同声传译设备时，在不影响接收效果的前提下，天线宜沿吊顶、装修墙面或无抗静电措施的地毯下敷设；

(3)如有特殊需要时，宜采用有线和无线混合方式。

5.3.同声传译设备及其同声传译室

同声传译系统的设备及用户宜根据二次翻译的工作方式设置，同声传译应满足语言清晰的要求。

同声传译需设专用的译音室并符合以下规定：

(1)靠近会议大厅(或观众厅)，译音员可以从观察窗清楚地了望主席台(或观众席)的主要部分。观察窗应采用中间有空气层的双层玻璃隔声窗。

(2)译音室与机房设联系信号，室外设译音工作指示信号。

(3)译音员之间应加隔音板，有条件时设置隔音间，奉底噪声不应高于N，200

(4)译音室应设空调设施，并做好消声处理。

(5)译音室应作声学处理。