室内音响系统作用

1、室内音响系统作用 1969年博纳在声系统增益的文章中，提出计 算潜在系统增益的方法。（现代声学系统设计的基 础理论） 优化系统的几何准则： 传声器靠近讲话人，以接收讲话者的直达声； 传声器距离扬声器足够远，处于扬声器的混响声场中； 假如听音者处于扬声器的混响场中，就会使听音区域的声 压级在声系统电路接通时不大于声系统电路断路时在传声 器位置讲话人的声压级。 系统：系统关闭时传声器处的声压级与系统打开 时听众席处的声压级差 室内音响系统作用 容积不足80m3的小型会议室 平均吸声系数 =0.2 表面积111m2 讲话人的指向性指数取为3dB，可以计算出一个讲话 人的临界距离 临界距离为1m 房间

2、常数为28平方米。 室内音响系统作用 第一步：无扩声时，说话人在传声器和听音人处的 声压级 第二步：有扩声时，扬声器在传声器及听音人处的 声压级 第三步：考虑潜在声学增益 室内音响系统作用 0.6m的传声器距离处在 直达声声场和混响声声 场之间的过渡区域。 假定只有直达声声场时 声压级为70dB，那么传 声器处总声压级为71dB 室内音响系统作用 求临界距离处直达声声压级？ 听音人位置处声压级为65.4dB 听音人处于混响声场中混响声声压级临界距离处的直 达声声压级 0.6m处声压级为70dB，那么1m处的声压级为？ dB=10lg（D1/D2）2=20lg(D1/D2) 听音人距离讲话人 4

3、.2m，处于说话人 的混响声声场中。 室内音响系统作用 假定扬声器的指向性指数为6dB，扬声器的临界距离？ 因为传声器出的总声压级为71dB，所以扬声器在听音 人处的声压级68dB 扬声器的临界距离为1.4m，传声器处在扬声器的临界 距离上。 听音人距扬声器听音人距扬声器4.8m，所以听音人置于扬声器的混响声场，所以听音人置于扬声器的混响声场 中，扬声器在聆听者位置产生的声压级也为中，扬声器在聆听者位置产生的声压级也为68dB。 室内音响系统作用 无扩声时，说话人在传声器处的声压级为71dB 无扩声时，说话人在听音人处的声压级为65.4dB 根据避免声反馈的要求，有扩声时扬声器在传声器处的声

4、压级最大为71dB 有扩声时，扬声器在传声器的直达声声压级为68dB 有扩声时，扬声器在听音人处的声压级为68dB 系统声学增益为2.6dB 博纳强调，为了获得最大声系统增益，传声器必须处在讲 话者的直达声场中，并在扬声器的混响声场中。 音响系统没有存在的必要音响系统没有存在的必要 室内音响系统作用 室内音响系统作用 计算说话人与扬声器的临界距离 无扩声时，说话人在传声器及听音人处的声压级 有扩声时，扬声器在传声器及听音人处的声压级 计算声增益 室内音响系统作用 计算说话人与扬声器的临界距离 无扩声时，说话人在传声器及听音人处的声压级 2m 0 4.2m 60 1m 70dB60dB 传声器完

5、全处在讲话者的直达声场之中。聆听者处在讲话 者单独产生的混响声场中 室内音响系统作用 有扩声时，扬声器在传声器及听音人处的声压级 70dB 聆听者位于扬声器的主轴上、3倍于42m临界距离处，扬 声器安置在距扬声器主轴角度为60，也是在此角度下，3 倍于1m的临界距离处。聆听者和传声器都在扬声器的混响 声场中。 讲话者在聆听者位置产生的声压级在扩声系统断路时讲话者在聆听者位置产生的声压级在扩声系统断路时 为为60dB60dB，声系统接通时为，声系统接通时为70dB70dB，也就是说最大可能，也就是说最大可能 增益为增益为10dB10dB。我们说一般系统都要留有。我们说一般系统都要留有6dB6dB

6、的安全的安全 余量，那即便是留有安全余量以后，系统仍可在聆听余量，那即便是留有安全余量以后，系统仍可在聆听 者位置实现者位置实现4dB4dB的增益，虽然这个数值很小，但是对的增益，虽然这个数值很小，但是对 于聆听者来说还是可以感觉到声压级提高的。于聆听者来说还是可以感觉到声压级提高的。 室内音响系统作用 考虑传声器的指向性后，如传声器的指向性在其主轴为 5dB，则传声器接到讲话人的声压比混响声场大5dB。 系统增益增加5dB的可能。 在扬声器与传声主轴成75度时，传声器的指向性为3dB， 而扬声器在此轴向为-3dB，所以此轴总合的指向性为 0dB 可查扬声器和传声器沿它们的公共轴的总合临界距离

7、 约为1.3m，因二者间的距离大于这个临界距离的3 倍以上，所以传声器仍是处于扬声器的混响声场中。 因此使用这只指向性传声器，可以使系统反馈以前增 加系统潜在声增益5dB。 室内音响系统作用 不使用扩声系统 空场=0.2 R=110 满场=0.4 R=293 讲话者(指向性指数为3dB)的临界距离 空场2m 满场 3.4m 室内音响系统作用 40只扬声器以1.5m为中心间隔安装，在4KHz范围内平滑覆 盖，作用于人耳的声压级在整个地面区域只有2-3dB的差异 无扩声时，说话者在听音者处产生的声压级，空场时59dB， 满场时55dB 有扩声时，房间各处的最大声压级为70dB 考虑到6dB的安全余

8、量，最大声学增益，空场时5dB，满场时 9dB 室内音响系统作用 在上面的例子中，计算增益时没有涉及频率范围 大多数声系统中，主要考虑系统增益使讲话者的声音在整 个聆听区域放大到适当的声压级 因此，计算增益的最重要频段为讲话最清晰的频段，即 500Hz-4000Hz 在500Hz以下系统的响应可以衰减或切除，不会过多降 低讲话的音质 在高频段，由于物体、空气的强吸声及扬声器系统的指向 性，2500Hz以上很难有什么反馈频率 确定一个系统能否成功放大人的语言，最好在1000Hz及 4000Hz的频率上进行计算。 低于500Hz的区域不能简单忽略，而要在200-500Hz范 围上检查房间常数、指向

9、性等。 室内音响系统作用 传声器处于说话人的直达声声场 传声器、听音人处于扬声器的混响声声场 系统增益公式 讲话者在传声器处产生的声压级为L Dct是说话 人的临界 距离，Ds 表示说话 人到传声 器间的距 离 室内音响系统作用 通常是在单一频带上进行 1KHz中心频率的倍频程 粉红噪声 思考：如何测量？思考：如何测量？ 室内音响系统作用 语言声压级远高于环境噪声声压级。尽量减小空调系统的 噪声和外界噪声的影响。一般，噪声级应比最低语言声压 级小25dB。但对于扩声声压级十分高的声级，噪声级可 以比讲话者声压级低10-15dB 混响时间。从清晰度讲混响时间短些为好，如1.5S或更低 直达声与混

10、响声之比。当混响时间超过1.5S时，语言清晰 度就是混响时间与直达声和混响声之比两项的函数 室内音响系统作用 评价语言可懂度的方法： 辅音的清晰度损失可以当做可懂度的唯一指示标准 辅音清晰度下降到15%是最大可接受的语言可懂度下降量 辅音的损失是混响时间和直混比的函数 当听音人远离讲话者，辅音清晰度损失增加，即随着直混 比的下降，可懂度也下降。这种关系在-10dB内有效。 室内音响系统作用 室内音响系统作用 根据座位席的大小，房间的声学特性常常会有很大不同， 计算应以“最差情况”条件作为基础。 局部声学条件的存在，并不在统计理论的考虑范围内 在大的混响空间中，音响系统的设计始终要有足够的灵活

11、性 音响系统不能无限制的提高输出，当存在大背景噪声的情 况下，可能影响使扩声系统性能的发挥 室内音响系统作用 教堂 假定房间中频段的混响时间为4S 方案一： 在圣坛上方的高处设置单点扬声器组 假定扬声器组包括两个双辐射号筒 远区覆盖20*40度 近区覆盖90*40度 计算出观众席中所选点上的直混比，以决定可接 受的可懂度条件能否被满足 室内音响系统作用 计算，当两只号筒分别加入1W的功率时，室内的混响声 场？ 因为电声转换效率=20% 所以混响声压级=10lg（2W*0.2/610）+126=94dB 可以计算出，号筒在远处45m处和26m处产生的声压级 均为为85dB 室内总声场室内总声场

12、室内混响声场室内混响声场SPLr=10lgW/R+126(dB) 室内音响系统作用 直混比=85-94=-9dB 要达到可接受的可懂度，直混比至少不低于要达到可接受的可懂度，直混比至少不低于-7dB 所设计的音响系统不能令人满意所设计的音响系统不能令人满意 室内音响系统作用 要想改善这样一个房间的清晰度，可以将扬声器分 散布置，每只扬声器覆盖一个小区域，在此区域直 达声与混响声之比较高 方案二： 将一些小型扬声器排列在教堂两旁，每个扬声器的覆盖距 离不超过56m，并在系统中加入适当的延迟，可得到自 然的放声 室内音响系统作用 室内音响系统作用 共有14只扬声器，每侧各7只。 换能效率=1.2%

13、 灵敏度95dB（1w/m） 每只扬声器馈送1W功率 总的声功率为0.17W 混响声声压级92dB 考虑每个扬声器最长覆盖4m 4m处直达声声压级为95-12=83dB 直混比为-9dB 室内音响系统作用 考虑到听者距离扬声器的距离可能小于4m 且分布式扬声器对着听众，其吸声系数远大于0.12 考虑用修正的房间常数R 平均吸声系数不再采用房间的平均吸声系数，而是使 用针对观众坐席区，在1kHz频带上的平均吸声系数。 重新计算后，混响声压级为80dB 直混比为83-80 =3dB 系统能相当好的工作 室内音响系统作用 延时是取得分布式扬声器系统声音自然的方法 当对一个声道加入延时，听音人会明显的

14、将声音定位于较早到达当对一个声道加入延时，听音人会明显的将声音定位于较早到达 的扬声器一侧的扬声器一侧 两只扬声器产生等响 度时电平和延时之间 的关系。 室内音响系统作用 处在挑台下面的部分坐席，从中央扬声器组得不到足够的 覆盖。因此将小的扬声器安装到挑台下边，以提供足够的 覆盖，但信号要延时，以便它们传到听众区的声音和由中 央扬声器组传来的声音同时到达。 实际上延时一般设定为20ms 室内音响系统作用 系统要均衡意思就是说输出信号的频率响应要符合一定的 要求且要求抑制反馈。 所有专业扩声系统中采用均衡有两个原因 总体响应的调整 反馈控制 通过波段均衡及选择适当的扬声器，可以得到平滑的符合 要

15、求的频段曲线。 当系统要求有高增益时，窄带滤波器就可以成功滤去系统 在某一频率的啸叫。 室内音响系统作用 音响系统通过馈入系统的粉红噪声（每倍频程等功率）来 进行均衡，并且调整系统的响应，以便与房间某一点上的 的响应曲线吻合 最常用的响应轮廓线最常用的响应轮廓线 室内音响系统作用 在进行测量的房间某一点上，混响声声场是占主导的。利 用均衡器进行的调整，实际上是改变由房间的边界吸收后 产生的扬声器功率响应。 如果扬声器的功率响应是平滑的，那么一切就成功了；如 果扬声器的功率响应是起伏的，均衡会使情况恶化。 功率响应：混响声响应功率响应：混响声响应 轴向响应：直达声响应轴向响应：直达声响应 室内音

16、响系统作用 这样一个系统，想通过均衡产生平滑的功率响应，按照标 准的中等房间均衡步骤，则系统轴上或直达声声场响应将 在其响应上构成一对“起伏”量。使语言和音乐听起来不 自然 室内音响系统作用 大会堂中整个频段R的变化 房间常数是频率的函数，声压级仅由房间内房间常数是频率的函数，声压级仅由房间内lW声功率产声功率产 生，总声压级只有生，总声压级只有3dB的变化。最重要的是，如扬声器的变化。最重要的是，如扬声器 系统具有平滑的功率响应，会在厅堂内产生一个平滑的系统具有平滑的功率响应，会在厅堂内产生一个平滑的 混响声压级。功率响应愈平滑，就愈不需要均衡，各种混响声压级。功率响应愈平滑，就愈不需要均衡，各种 节目的声音愈自然。节目的声音愈自然。 室内音响系统作用 a)列出覆盖面积的要求，一般从中心主扬声器开始，决