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音响技术及应用 第9章歌舞厅音响系统 本章要点厅堂扩声系统的类型与要求厅堂扩声对音质的一般要求歌舞厅音响系统的设计歌舞厅音响设备的选择歌舞厅的音箱布置音响系统的配接与稳定性扩声系统的声反馈抑制 9 1 1厅堂扩声概述 厅堂亦称大厅 包括音乐厅 影剧院 会场 礼堂 体育馆 多功能厅和大型歌舞厅等 依使用对象大体可将厅堂分为 语言厅堂 主要供演讲 会议使用 音乐厅堂 主要供演奏交响乐 轻音乐等使用 多功能厅堂 供歌舞 戏曲 音乐演出 并兼作会议和放映电影等使用 1 扩声系统的分类 1 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 室外扩声系统的特点是反射声少 有回声干扰 扩声区域大 条件复杂 干扰声强 音质受气候条件影响比较严重等 室内扩声系统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影响较大 2 按工作原理分类可分为单通道系统 双通道立体声系统 多通道扩声系统等 3 按声源性质和使用要求分类 语言扩声系统 音乐扩声系统 语言和音乐兼用的扩声系统 2 扬声器的布置方式 扬声器的布置是厅堂扩声的重要内容之一 对厅堂扩声扬声器布置的要求是 使全部观众席上的声压分布均匀 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 即视听一致性 声像一致性 好 控制声反馈和避免产生回声干扰 扬声器的布置方式 一般可分集中式与分散式以及将这两个方式混合并用的三种方式 9 1 2厅堂扩声对音质的一般要求 1 良好音质感受的一般要求 1 合适的响度 响度是厅堂听音的最基本的要求 语言和音乐都要求足够的响度 它们应高于环境噪声 使听众既不费力 又不感到过响而吵闹 对于音乐 比语言的响度要求要高些 与响度密切相关的客观指标是声压级 对于语言声 一般要求60 65dB 信噪比 10dB 如房间大部分座位处的声压级达不到此要求 就要考虑用扩声系统来弥补声压级的不足或提高信噪比 对于音乐声 一般要求声压级在75 96dB之间 2 混响感 丰满度 和清晰度之间有适当的平衡 语言和音乐都要求声音清晰 但语言要求更高些 音乐则要求有足够的丰满度 而丰满度对于语言则是次要的 与此密切相关的物理指标是混响时间 如果房间的混响时间过长 则会导致清晰度下降 但混响时间过短 就会影响丰满度 因此 以音乐演出为主的厅堂 丰满度占有重要地位 而会议 报告用的厅堂则以语言清晰度为主 一般来说 对以听语言声为主的房间 如教室 演讲厅 话剧院 混响时间不可过长 以1s左右为宜 对听音乐为主的房间 如音乐厅 则希望混响时间长些 如1 5 2s 3 具有一定的空间感 与此有关的物理参量主要是早期侧向声能对早期总声能之比以及双耳听闻的相干性指标 对于音乐厅就是要求观众厅的侧墙距离不要过大 侧墙宜修建成坚硬的声反射面或布置专用反射板 最好使反射声在垂直于听众两耳连线的中面成 55 的角度范围到达听众 对于室内聆听立体声 由于这时立体声的空间感是由扬声器组经立体声效果处理后提供的 故对室内声学的要求有所不同 4 具有良好的音色 即低 中 高音适度平衡 不失真 与此有关的物理参量主要是混响时间的频率特性 一般用于语言清晰度为主的厅堂应采用平 或接近平直 的混响时间频率特性 用于歌剧和音乐演出的厅堂 混响时间频率特性曲线应中 高频平直 而低频高于中频15 20 这样可使演唱和音乐富有低音感 起到美化音色的作用 5 低噪声 室外侵入的噪声和建筑物内的设备噪声 其中特别是空调制冷的设备噪声 都对听音有妨碍 连续的噪声 尤其是低频噪声会掩蔽语言和音乐 不连续出现的噪声会破坏室内的宁静气氛 因此 必须尽量消除其干扰 并将其控制在允许的范围内 9 2歌舞厅音响系统的设计 为了减少小室的房间共振或声染色对室内音质的影响 在房间声学设计上 一是设计合理的房间体型或房间尺寸 使共振频率均匀分布 避免出现突出的孤立振动模式 图9 2列出常见的房间平面形状 其中的1 5 6 7 8为不好形状 容易产生声染色 回声或其他异常声现象 图中的4 9 11 12的形状比较好 现在卡拉OK厅 KTV包房或歌舞厅一般呈矩形 为此它的长 宽 高的尺寸应避免彼此相等或成整数倍 对于房间的形状 应尽量采用不具有平行的壁面 对于常见的矩形房间 可采用图9 3所示壁面改装以避免声染色 增加声扩散 其中以图a的效果最佳 图b次之 图c较差 通常尺寸的选取由所需扩散声的最低频率f决定 图9 3矩形房间的壁面改装 9 3歌舞厅的音箱布置 9 3 1立体声音箱的布置1 一般考虑音箱的布局应与厅室结构和室内条件统一考虑 由于房间情况各不相同 音箱布置方式也不尽相同 主要以实际放音效果为准 不必强求一律 首先 要求音箱左右两侧在声学上对称 而不是视觉上的对称 一对音箱是放在房间长边还是短边 并无定论 主要视房间布置方便而定 两个音箱的距离 对一般房间以1 5 2m为宜 在听音人数多时 可增大到2 5 3 2m 为了减少侧墙反射对节目音质的影响 音箱不能太靠近两边侧墙 一般要求距离侧墙在0 5m以上 如果离侧墙足够远 则侧墙的影响可以忽略不计 即可以不管两侧声学性能是否对称 关于音箱布置和最佳听音位置 一般说来 最佳听音位置是在与一对音箱分别处于等边三角形的一个顶点 即与两音箱的张角成60 一般听音点与音箱的张角在50 以上为好 但听音者若离音箱太近 则声像群难以正确地展开 不过也不能离得太远 否则两组音箱等于合并成一组 变成了单声道听音 正方形或接近正方形的房间在声学上是不理想形状的房间 容易引起声染色效应 这时比较好的音箱布置是以角为中心的对称布置 并且最好在墙壁上铺以吸声材料 为了利用早期反射声 通常听者房间在声源 音箱 一端的墙面 即听者面对的前墙面不设置强吸声材料而形成反射壁 以保持足够的反射声能 而后墙则做成高度吸声 这种布置有利于立体声声像展宽和响度感 但对声像定位和避免声染色有不利的影响 故也有人提出采用前墙和前侧墙都吸声而后墙铺以幕布的方式 利用幕布进行吸声处理是卡拉OK 歌舞厅常用的简便方法 幕布应尽可能厚实些 其面积可以调节 一般幕布皱折越多 吸声效果越强 幕布不要贴墙挂 应与墙壁间距10 20cm 2 音箱摆法及其对音质的影响 音箱的指向性是描述扬声器把声波散布到空间各个方向去的能力 通常用声压级随声波辐射方向变化的指向性图表示 图9 7表示了音箱的水平指向性 而图9 8表示了音箱的垂直指向性 音箱的指向性与频率密切相关 频率越高 声压分布越窄 指向性越强 频率越低 声压分布越宽 指向性越弱 一般频率在300Hz以下无明显的指向性 在1 5kHz以上指向性比较明显 频率越高 声波束越窄 在扬声器旁边听到的就越少 低频的指向性几乎是以音箱为中心的一个圆 表示各方向的声音一样响 中频的指向性比较明显 呈宽波束 图9 7音箱的水平指向性 图9 8音箱的垂直指向性 图9 9a所示 如果将音箱直接放在地上 则由于不自然地加重了低音而引起轰鸣声 图9 9b是离地面和墙壁都比较远的放法 这时由于低频声的能量反射弱而感到低音不足 图9 9c是比较适中的高度和位置 此时高频 中频 低频的能量相接近 而且考虑到背后墙壁和侧墙的反射 使中频和低频的能量比较适当 通常 这适当的高度大致是音箱的高频单元与聆听者的耳朵齐平 或者说音箱的台脚高度大致是低频单元的口径的1 2倍 音箱与背后墙壁的间距对一般家庭来说约为10 20cm 图9 10表示音箱的各种摆法对低音的影响 图9 10中 1 为音箱孤立悬空在房间中央 离地板 墙壁 天花板都有较大的距离 2 为音箱挂在墙上或埋在墙中 且离侧墙有一定距离 此时低音比 1 增强一倍 3 中的a与 2 的情况相似 低音增强一倍 而b是音箱放在贴近后墙的地面上 低音将比 1 增强到4倍 即12dB 4 是音箱放在贴墙的架或立柜中的情况 它与 3 情况类似 5 是音箱放在地面的墙角处 低音将比 1 增强到8倍 即18dB 低音之所以会增强的原因是因为原来 1 向360 空间发射的声能 在 2 5 中分别被集中在180 90 45 的窄小空间内 因此低音的声能被增强了 低音增强起始频率与低音单元的口径大小有关 一般从l00Hz或几百赫兹开始 图9 10音箱的摆位对低音的影响 卡拉OK歌厅音箱的布置 图9 11是卡拉OK歌厅的音箱和电视设备的一般布置示例 歌厅的面积约在20 40m2 对于卡拉OK歌厅 由于面积较小和需要的音量比舞厅或歌舞厅小 故一般不必选用高声级 高灵敏度的大口径娱乐级音箱 而适宜采用声音较柔和而逼真的专业级监听音箱 例如JBL425或JBL435等 功放的功率可选2 100W或2 200W 迪斯科舞厅的音箱布置 对于迪斯科舞厅 常用4个或8个音箱吊装在舞池天花板的四角 方向集中指向舞池中央 如图9 12所示 有些舞厅还增加4个低音或超低音音箱 靠近地面放在舞池四角或两对侧 专门播放低音或超低音 效果更佳 9 5音响系统的配接与稳定性 9 5 1常用配接插头和接线1 两芯或三芯插头插座有直径 2 5mm 3 5mm和 6 3mm三种 一般用于话筒输入 外接扬声器输出或耳机输出等 两芯的用于单声道或不平衡接法 三芯的用于立体声或平衡接法 如图9 14a b所示 图9 15是两芯和三芯插头的实物图 4 卡侬 Canon 插头插座卡侬插头 插座如图9 17所示 多用在调音台及其周边设备 功放的输入输出连接 通常卡侬插头插座用于平衡接法 其各管脚的接法是 1端为屏蔽接地 2端为信号 端 3端为信号 端 而且公插和母插的管脚序号方向正好相反 如图9 18所示 如果将卡侬插头接成不平衡接法 则可将3端与1端用导线接通 图9 18卡侬插头 插座的接线端 扩声系统的声反馈抑制 1 声反馈的产生原因 场地内的建筑声学特性较差 例如有共振点 传声器与音箱的摆位不正确 例如传声器放在音箱的前面形成对应且距离较近 过多地提升扩声系统中的输入或输出信号的增益 例如调音台的输入增益 均衡器的输出增益 压限器和电子分频器的输入和输出增益等 过多地提升调音台音调电路中的某点增益 例如中频增益或低频增益 过多地提升系统均衡器中的某些频点 例如200Hz 3kHz中的频点 过多地增加传声器的混响成分 同时使用多种不同频率特性和不同指向性的传声器 尤其是全指向高灵敏度的电容传声器 2 抑制声反馈的方法 1 做好声学设计 尽量避免声学缺陷音响设备只能改善响度 频响特性及加入混响来美化声音 建筑物的声学缺陷是不能靠电路设计来克服的 房间出现声染色是导致声反馈啸叫的最主要的声学原因 房间建声条件不好 会导致严重的声反馈情况 另外 室内存在凹面反射也是导致声反馈的主要原因 凹面反射会引起声聚焦现象的发生 而声聚焦会导致声场内局部音量过强 当话筒在位于声聚焦的区域拾音时 因声音能量的回授量很大 极有可能发生声反馈啸叫现象 2 合理布置放音系统是减少声反馈的有效途径室内传声增益与以下因素有关 扬声器与听音区之间的距离 声源与传声器之间的距离 室内总表面积 室内平均吸声系数 室内传输响应 扬声器的指向性 传声器指向性 传声器指向与扬声器轴向的夹角等 在工作中要注意如下几点 合理使用传声器 将传声器尽量靠近声源拾音 缩短声源和传声器之间的距离 能提高听众区的声压级 虽然这样不影响系统的反馈量 但由于听众区声压级提高了 也就等效于系统功率增益的提高 利用指向性扬声器和指向性传声器 并合理布置它们 使来自扬声器的声音在传声器的不灵敏方向 或者使传声器向着扬声器不灵敏的方向 或方向性强的传声器放至扬声器后面 同时要选用频率特性较为平坦的单指向性或双指向性传声器 实践证明 对于室内扩声 使用心形或八字形传声器和全指向性传声器相比 可以使系统稳定度提高约5dB 对于室外扩声 使用心形指向性传声器和全指向性传声器相比 可使扩声系统稳定度提高约6dB 但有一点要注意 传声器指向特性指向角度太小会造成拾音区域也相应减小 所以在选择传声器指向性时要综合考虑 不要顾此失彼 在同一场合使用同一型号的传声器时 同时使用的数量越少越好 这样便于控制反馈点的数量 合理控制传声器的混响比例 不仅可提高声音的清晰度 还可减少反馈机会 合理使用调音台的传声器输入增益及调音台各通道中的音调增益 3dB为1倍 不要过多地提升某一频点 否则会破坏音色的平衡 导致声反馈 减小传声器通路的音量 这样做虽然会带来演唱或乐队拾音量的损失 使传声器通路音量受到限制 演出效果受到影响 但有时不得不采取减小音量的下策 根据演出情况实时控制音量的大小 比如当有振铃现象发生时 要及时将音量拉下来 以避免出现啸叫 演员手持或佩带传声器经过音箱前时也要注意控制音量 否则可能会造成严重声反馈啸叫 3 利用移频法降低声反馈利用移频法降低声反馈的基本思路是 采用偏移频率的方法去破坏反馈声与原始信号的同相条件 抑制系统的自激振荡 在扩声系统中 插入移频