音響系統(tǒng)介紹

1、第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 第第9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.1 室內聲學設計考慮室內聲學設計考慮9.2 音響設備配置選擇音響設備配置選擇 9.3 音響系統(tǒng)的組合原則音響系統(tǒng)的組合原則 9.4 家庭影院家庭影院AV系統(tǒng)系統(tǒng) 9.5 卡拉卡拉OK歌舞廳設計實例歌舞廳設計實例 思考題與習題思考題與習題 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.1 室內聲學設計考慮室內聲學設計考慮 室內聲場的顯著特點是存在著直達聲, 近次反射聲, 混響聲, 存在著聲共振和聲反饋現象。 室內聲學設計應該考慮室內聲學特性的基本要求及其室內聲學環(huán)境的改造措施。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.1.1室內聲學特性的

2、基本要求 聆聽音響系統(tǒng)重現的語言和音樂時, 一個優(yōu)良的聽音環(huán)境應具備下述的聲學特性。 1. 具有合適的響度 在沒有嚴重噪聲干擾的情況下, 聆聽來自揚聲器重現的聲音, 應具有合適的響度（聲壓級）, 使聽者感到既不費力又不震耳。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 聲能分布均勻 在觀眾席的各個座位上聽到的聲音響度應比較均勻。通過音質設計, 應使觀眾席各個區(qū)域的聲壓級差別不要太大, 室內聲場不均勻度約在3 dB之內。 3. 滿足信噪比要求 噪聲對人們的正常聽覺產生干擾和掩蔽作用。不同用途的室內聽音環(huán)境, 其允許的噪聲級不盡相同, 通常在室內最小聲壓級的位置上, 信噪比應該大于 30 dB。 第第

3、9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 4. 選擇合適的混響時間 在 2.4.2 節(jié)曾經講到, 一個房間的混響時間不同, 其音響效果亦不同。 混響時間過短, 清晰度高, 但會使人感到聲音干悶。 混響時間過長, 混響聲會掩蓋或干擾后面發(fā)出的聲音, 從而降低了清晰度。 最佳混響時間的選擇與聽音場所及用途有關。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 混響時間與房間的容積, 面積及吸聲材料的吸聲系數有關。 為使用方便, 這里再次列出 2.4.2 節(jié)給出的混響時間T60的估算公式（賽賓公式）: T60=0.16V/(S) (9 - 1) 式中V為房間的容積, 單位為m3; S為室內總表面積, 單位為m2； 為室內表面

4、積的平均吸聲系數, 可用下式求得: iiinSSSSSSSSSA21111111(9 - 2) 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 5. 保證室內各處頻率響應均衡 室內音響系統(tǒng)應保證各處頻率響應均衡。 要求 1254 000 Hz內起伏為 610 dB; 1008 000 Hz內起伏為 1015 dB。 如果室內存在聲聚焦, 死聲點, 駐波, 聲共振等聲學缺陷, 就會破壞頻率均衡。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.1.2 室內聲學環(huán)境的改造措施 室內聲學環(huán)境, 特別是家庭聽音環(huán)境, 通常都是在建造好的房間內進行改造的。 一般可以采取下述措施。 1. 選擇合適的房間形狀與尺寸 房間的聲共振會

5、使某些頻率被特別地加強了, 產生聲染色現象。 此外, 這種房間聲共振還表現為使某些頻率（主要是低頻）的聲音在室內空間的分布不均勻, 產生駐波, 導致聲能分布不均勻。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 裝飾吸聲材料 在室內裝飾吸聲材料, 可以改變吸聲量, 把混響時間調節(jié)為最佳時間。 3. 采取隔音措施 進行適當的隔音處理, 如密封的雙層窗, 特制的隔音門等, 可減小環(huán)境噪聲的影響, 提高信噪比。 4. 合理選配功率放大器 功率放大器應輸出足夠的電功率, 使室內聲壓級滿足聽音的響度要求。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 5. 根據需要選配音頻處理設備 適當選配房間均衡器等設備, 可以有效地

6、補償房間的聲學缺陷。 6. 正確安放揚聲器系統(tǒng) 正確地選配和安放揚聲器系統(tǒng), 是改善室內聲學特性, 獲得優(yōu)質聲音的重要環(huán)節(jié)。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.2 音響設備配置選擇原則音響設備配置選擇原則 9.2.1 調音臺, 房間均衡器 音響系統(tǒng)根據不同用途可配置不同的音頻處理設備, 通過調整和補償, 達到改善音質之目的。 調音臺和房間均衡器, 是歌舞廳一類營業(yè)性音樂場所經常選配的音頻處理設備。 下面簡要介紹它們的基本功能。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 1. 調音臺 調音臺是專業(yè)音響系統(tǒng)的主控設備, 具有多種控制功能。 它由輸入單元和總控單元兩部分組成。 2. 房間均衡器 房間均衡

7、器實際上也是一種圖示均衡器, 只是它的頻率均衡點可多達 1 點。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.2.2 功率放大器配置方法 已經講到, 人們在聆聽音響系統(tǒng)重現的話音和欣賞音樂時, 要達到音質優(yōu)美和高質量欣賞的程度, 應有合適的響度（聲壓級）。 從圖 - 所示的等響曲線可知, 對于聆聽優(yōu)質話音, 要求基準聲壓級為 左右, 在 300500 Hz范圍內具有比較平坦的等響曲線; 對于高質量欣賞音樂, 要求基準聲壓級為 8090 , 在 501 500 Hz 范圍內具有比較平坦的等響曲線。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 從表面看, 室內聲音的響度決定于聲壓級, 其實它與音頻功率放大器輸出的

8、電功率及揚聲器系統(tǒng)的換能效率有關, 還與房間的容積和形狀有關。 那么, 功率放大器應該輸出多大電功率, 才能保證室內具有合適的響度呢? 這涉及到功率放大器的配置問題。 通常有兩種工程估算方法。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 1. 用揚聲器系統(tǒng)靈敏度計算功放應輸出的電功率。 揚聲器系統(tǒng)靈敏度是指它的電聲換能效率, 定義為當向揚聲器系統(tǒng)輸入 1 W電功率時, 在有效頻率范圍內, 其正面軸線 1 m處所測得的聲壓級, 單位為dB/(Wm-1), 一般在80120 dB/(Wm-1)之間。 下面介紹用揚聲器系統(tǒng)靈敏度估算功放所應輸出功率的方法。 (1) 選擇 1 m處最低基準聲壓級 通常選擇在 1

9、 m處高質量欣賞音樂所需的最低基準聲壓級為SPL1=90 dB。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) 考慮距離因素 若把室內聲場近似為自由聲場, 則根據自由聲場中聲壓與距離的反比定律, 可算得距離每增加 1 倍時, 聲壓級將衰減 6 dB。 為了在距離d m處也獲得 90 dB的基準聲壓級, 那么, 在距離 1 m處應增加的聲壓級為 SPL2=6log2 d dB (9 - 3) 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (3) 考慮聲壓級裕量 為補償環(huán)境噪聲對聽音效果的影響, 通常應使基準聲壓級有 3 dB的裕量。 考慮到功率放大器的安全和信號的瞬態(tài)幅值范圍, 一般還要留有余地, 折算為將基準

10、聲壓級提高 1018 dB。 通常將上述兩項裕量估計為SPL3=1320 dB。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (4) 計算功放所應輸出的功率 考慮上述 3 個因素, 為保證在d m處基準聲壓級達 90 dB, 1 m處的基準聲壓級應為 SPL=SPL1+SPL2+SPL3 =(90+6log2 d+18) dB =(108+6log2 d) dB (9 - 4) 式中取SPL3=18 dB。 設揚聲器系統(tǒng)靈敏度為SPLA, 則功放應輸出的功率可用下式估算: WPEASPLSPL321 (9 - 5) 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 用房間容積估算功放應輸出的電功率 在一般中, 低

11、檔音響系統(tǒng)中, 可用房間容積簡單地估算功率放大器應輸出的電功率。 對于以語音擴聲為主的音響系統(tǒng), 可按每立方米容積為 0.3 W計算, 即 PE=V0.3 W (9 - 6) 式中V為房間容積, 單位為m3。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.2.3 音響設備的配接方式 音響系統(tǒng)中各設備之間須用接插件和傳輸線進行連接, 稱為配接。 音響設備的配接十分重要, 如果配接不好, 就會明顯影響整個系統(tǒng)的放聲質量。 1. 平衡與不平衡傳輸 音響設備之間的信號傳輸方式有兩種, 即平衡傳輸與不平衡傳輸。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 平衡傳輸是指傳輸線的兩根芯線對地阻抗相等, 可用中心抽頭接地的傳輸

12、線變壓器或差分電路輸入, 輸出平衡信號。 當有共模干擾存在時, 由于兩個端子上感應的干擾信號值相近, 在負載上可以互相抵消, 因而具有較好的抗干擾能力。 在專業(yè)音響系統(tǒng)中, 傳輸低電平的話筒信號時,通常采用這種平衡傳輸方式。 不平衡傳輸是指兩根信號傳輸線中, 一根傳輸信號, 一根接地, 其抗干擾能力較差, 但價格便宜, 在家用音響系統(tǒng)中采用較多。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 連接線 音響系統(tǒng)中的連接線主要有 3 種不同類型: (1) 低電平傳輸線: 也稱為話筒線, 主要用于傳送零點幾到幾個mV的低電平話筒信號。 (2) 標準電平傳輸線: 也稱為音頻線, 主要用于傳輸各種音頻設備之間

13、電平在 1 V左右的信號。 (3) 高電平大電流傳輸線: 也稱為音箱線, 用于連接功率放大器與揚聲器系統(tǒng), 音箱線不需屏蔽層。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 3. 接插件 音響系統(tǒng)中的連接線與接插件一起完成設備間的信號傳輸任務, 常見的接插件有以下幾種: (1) 卡儂(CANNON): 是專業(yè)音響系統(tǒng)中常用的一種接插件, 分為公插與母插, 主要用于話筒信號這類平衡信號的傳輸。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) 6.25 mm插頭: 也稱直插, 其二芯直插主要用于非平衡信號的傳輸連接, 如設備間短距離信號傳輸及揚聲器系統(tǒng)的連接; 其三芯直插可與卡儂對應使用, 用于傳輸平衡信號的連接。

14、 (3) 針形插頭: 也稱蓮花頭, 是一種常見的非平衡傳輸接插件。 4. 阻抗匹配和電平匹配 音響設備互連時, 應注意阻抗匹配和電平匹配, 否則會引起失真, 過載或無法推動。 國標GB9031-88規(guī)定了家用音響系統(tǒng)的配接要求。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.3 音響系統(tǒng)的組合原則音響系統(tǒng)的組合原則 9.3.1 音響系統(tǒng)的組合方式 音響設備的正確組合, 是十分重要的問題。 一般的組合方式是將房間均衡器置于功率放大器之前, 音質控制設備處于調音臺與房間均衡器之間。 圖 9 - 1 所示的為一種組合方式。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 圖 9 - 1 音響系統(tǒng)的組合方式 第第9 9章章

15、 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.3.2 揚聲器系統(tǒng)的安放形式 揚聲器系統(tǒng)安放形式一般分為 3 種, 如何選擇安放形式要根據實際場地及用途而確定。 (1) 集中式: 即將音箱堆放在舞臺兩側或懸掛于其兩邊。 這種方式多用于面積不太大的歌舞廳。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) 分散式: 分散式安放形式, 主要用于以擴聲為主的語言音響系統(tǒng)中, 為保證語言清晰度, 使直達聲的聲壓級大于混響聲壓級, 將揚聲器系統(tǒng)分散懸掛在聲場中各個位置, 每一揚聲器系統(tǒng)均服務于指定的區(qū)域, 通過調節(jié)延時器, 使各區(qū)域的聽眾幾乎同時聽到從各揚聲器系統(tǒng)傳來的直達聲。 (3) 混合式: 以上兩種方式結合的安放形式, 將主要的

16、發(fā)聲揚聲器系統(tǒng)集中安放, 對主揚聲器系統(tǒng)不能照顧到的區(qū)域, 用輔助揚聲器系統(tǒng)進行補聲。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 無論采用何種安放形式, 都應注意以下幾點: (1) 盡量使揚聲器系統(tǒng)的輻射面傾向聽眾, 最好使高音揚聲器與聽眾的耳際在同一平面上。 (2) 揚聲器系統(tǒng)必須保持同相工作, 避免低頻聲波干涉相消。 (3) 超低音音箱因指向性不強, 可靈活安放。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.4 家庭影院家庭影院AV系統(tǒng)系統(tǒng) 9.4.1 家庭影院AV系統(tǒng)的組成 1. 家庭影院AV設備 家庭影院AV系統(tǒng)應包括以下基本設備: (1) 激光視盤機(VCD): 作為家庭影院的節(jié)目源設備, 激光視

17、盤機(VCD)是首選設備。 它的價格適中, 圖像質量與VHS錄像機的質量相當, 音質可與CD唱機的比美。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) AV功率放大器: AV功率放大器是一種新型高保真放大設備。 (3) 揚聲器系統(tǒng): 家庭影院應配置主音箱一對, 中置音箱一個及環(huán)繞音箱一對, 必要時可選配超低音音箱。 (4) 彩色電視接收機: 家庭影院中必須配備大屏幕彩色電視機一臺。 (5) 其它設備: 家庭影院還可配置音質控制設備, 如均衡器, 數字混響器等, 以提高放音質量; 還可選配卡拉OK設備, 以組成卡拉OK演唱系統(tǒng)等。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 家庭影院系統(tǒng)組成 一個完整的

18、家庭影院組成框圖及其接線圖如圖 9 - 2 所示。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 圖 9 2 家庭影院典型接線圖 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.4.2 家庭影院的揚聲器系統(tǒng) 在家庭影院中, 由于采用了多聲道放音系統(tǒng), 因而揚聲器系統(tǒng)除配置一對主置音箱(L與R)外, 還需配置一對環(huán)繞聲音箱S及防磁的中置音箱C, 更考究的還要配置一個超低音系統(tǒng), 組成所謂的 5.1 聲道揚聲器系統(tǒng)。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 1. 家庭影院揚聲器系統(tǒng)的性能要求 滿足家庭影院要求的揚聲器系統(tǒng)應具有以下特征: (1) 主聲道(左, 中, 右)揚聲器系統(tǒng)頻率響應必須平坦, 要有良好的功率承受能力和較

19、小的失真。 最好是 3 個揚聲器系統(tǒng)一致, 使得聲像保持一致。 此外, 還需有良好的方向性, 即水平方向寬, 垂直方向窄。 (2) 超重低音揚聲器系統(tǒng)要有足夠低的頻率響應, 及較大的功率承受能力。 (3) 環(huán)繞聲音箱具有較平坦的頻響特性及一定的指向性。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 家庭影院揚聲器系統(tǒng)的主要性能參數其參數如表 9 - 1所示。表 9 - 1 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 3. 家庭影院揚聲器系統(tǒng)的安放形式 家庭影院AV系統(tǒng)經常擺設在客廳或臥室內, 盡管具體的情況有一定的差別, 但共同的特點是房間小(1030 m2), 室內高度低(H3 m), 四周墻壁及地面, 天

20、花板均為混凝土結構, 且家具多。 (1) 主音箱安放的形式 在房間中安放主音箱L和R時, 應遵循的原則是保持其聲學特性上的左右對稱, 如圖 9 - 3 所示的 3 種擺放形式均為對稱形式。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) 中置音箱的安放形式 中置音箱作為家庭影院中播放以對白等有關聲像定位信息的揚聲器系統(tǒng), 一般放置在電視機上方。 (3) 環(huán)繞音箱的安放形式 環(huán)繞音箱播放的是有關三維空間后聲場的聲像信息, 所以一般懸掛在聽音者的后墻壁上。 家庭影院典型分布圖如圖 9 - 4 所示。第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 圖 9 - 3 主音箱 3 種擺放方式 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng)

21、 圖 9 - 4 家庭影院典型分布圖 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.5 卡拉卡拉OK歌舞廳設計實例歌舞廳設計實例 9.5.1 混響時間與吸聲材料的選定 1. 設計考慮 卡拉OK歌舞廳在建筑聲學特性上的要求是: 室內聲場盡可能均勻, 有適當的混響時間, 且室內無明顯的死聲點, 聲聚焦, 駐波和顫動回聲等缺陷。圖 9 - 5 所示是某卡拉OK歌舞廳平面略圖。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 圖 9 - 5 卡拉OK歌舞廳平面圖 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 混響時間計算(1) 表面積計算地面和天花板面積: S1= R2140 m2兩側面墻壁面積: S2=(15.6+16.3)4

22、128 m2窗簾表面積: S3= D = 3.14(15.6+16.3)2433 m2灰墻面積: S4=S2-(15.6+16.3)1.2=90 m2夾板墻裙面積: S5=S2-S4=38 m2天花板舞池面積: S6=R21=3.142.5+2=20 m2天花板纖維吸聲板面積: S7=S1-S6120 m2360603606061第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (2) 吸聲量計算地面: A1=1S1=0.01140=1.4 m2窗簾: A3=3S3=0.4533=14.9 m2 灰墻: A4=4S4=0.02590=2.25 m2墻裙: A5=5S5=0.0838=3 m2天花板舞池: A6

23、=6S6=0.520=10 m2天花板吸聲板: A7=7S7=0.38120=45.6 m2總吸聲量: A=A1+A3+A4+A5+A6+A7=77.15 m2總表面積: S=S1+S3+S4+S5+S6+S7=441 m2平均吸聲系數: =A/S=0.175總體積: V=1404=560 m3第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) (3) 混響時間計算sT16. 1441175. 056016. 060上述的計算表明, 所選定的吸聲材料可保證T60在 1.2 s附近, 這基本上符合設計要求。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.5.2 音頻視頻系統(tǒng)設計及連接 1. 輸出電功率估算 按簡單計算公式

24、可得: PE=V0.5=5600.5=280 (W) 按揚聲器系統(tǒng)靈敏度計算: 選定 86 dB為最低基準聲壓級要求, 取聲壓級裕量為13 dB, 最遠距離d=16 m, 則SPL=86+13+6log2 16=123 dB。 選定靈敏度級SPLA=102 dB/(W/m)的MARSHALL PSP8508揚聲器系統(tǒng), 則 PE=2(123-102)/3=27=256 (W)第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 功率放大器的選定 選定英橋 920 功率放大器, 在 8 負載下可輸出兩路 450 W的額定功率。 3. 音視頻設備清單 傳聲器Shure58 近講傳聲器 3 只 先鋒CLD-172

25、0影碟機 2 臺 韻樂 8 路調音臺(帶數字混響器) 1 臺 APHEXC型聲音激勵器 1 臺 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 英橋 31 段房間均衡器 1 臺 英橋 900 功率放大器 1 臺 MARSHALL PSP8508音箱 1 對 松下M9000 攝像機 1 臺 夏普AV-2000SC制轉器 1 臺 10 25英寸彩色電視機 5 臺 11 夏普 14 英寸彩色監(jiān)視器 1 臺 12 音視頻切換器,分配器各 1 臺 13 VmS100P畫中畫處理器 1 臺14 5.5 英寸黑白監(jiān)視器 1 臺第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 4. 系統(tǒng)連接圖 系統(tǒng)連接圖如圖 9 - 6 所示。第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 圖 9 - 6 卡拉OK歌舞廳音頻視頻系統(tǒng)連接圖 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 9.5.3 卡拉OK音響系統(tǒng)的安裝與調試 1. 安裝 卡拉OK音響系統(tǒng)的安裝應在土建基本完成, 室內裝修開始之時進行。 首先要根據房間的具體條件, 確定揚聲器系統(tǒng)的安放形式與揚聲器系統(tǒng)的確切位置; 然后通過線管將所需連接的音頻視頻電纜, 音箱線, 話筒線等引送到位; 最后在室內裝修基本完成之后, 安裝各種音頻視頻設備。 第第9 9章章 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng) 2. 調試 音響系統(tǒng)的調試是一個十分重要而細致的工作, 其基本步驟如