音響技術(shù)及應(yīng)用PPT課件

1、9.1.1 廳堂擴(kuò)聲概述 廳堂亦稱大廳，包括音樂廳、影劇院、會場、禮堂、體育館、多功能廳和大型歌舞廳等。依使用對象大體可將廳堂分為： 語言廳堂，主要供演講、會議使用； 音樂廳堂，主要供演奏交響樂、輕音樂等使用； 多功能廳堂，供歌舞、戲曲、音樂演出，并兼作會議和放映電影等使用。第1頁/共35頁1擴(kuò)聲系統(tǒng)的分類 (1) 按工作環(huán)境分類 可分為室外擴(kuò)聲系統(tǒng)和室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)兩大類。室外擴(kuò)聲系統(tǒng)的特點(diǎn)是反射聲少，有回聲干擾，擴(kuò)聲區(qū)域大，條件復(fù)雜，干擾聲強(qiáng)，音質(zhì)受氣候條件影響比較嚴(yán)重等。室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的特點(diǎn)是對音質(zhì)要求高，有混響干擾，擴(kuò)聲質(zhì)量受房間的建筑聲學(xué)條件影響較大。第2頁/共35頁 (2) 按工作原理分

2、類 可分為單通道系統(tǒng)、雙通道立體聲系統(tǒng)、多通道擴(kuò)聲系統(tǒng)等。 (3) 按聲源性質(zhì)和使用要求分類 語言擴(kuò)聲系統(tǒng)； 音樂擴(kuò)聲系統(tǒng)； 語言和音樂兼用的擴(kuò)聲系統(tǒng)。第3頁/共35頁2揚(yáng)聲器的布置方式 揚(yáng)聲器的布置是廳堂擴(kuò)聲的重要內(nèi)容之一，對廳堂擴(kuò)聲揚(yáng)聲器布置的要求是： 使全部觀眾席上的聲壓分布均勻。 多數(shù)觀眾席上的聲源方向感良好，即觀眾聽到的揚(yáng)聲器的聲音與看到的講演者、演員在方向上一致，即視聽一致性(聲像一致性)好。 控制聲反饋和避免產(chǎn)生回聲干擾。 揚(yáng)聲器的布置方式，一般可分集中式與分散式以及將這兩個方式混合并用的三種方式。第4頁/共35頁9.1.2 廳堂擴(kuò)聲對音質(zhì)的一般要求 1.良好音質(zhì)感受的一般要求

3、（1）合適的響度。響度是廳堂聽音的最基本的要求。語言和音樂都要求足夠的響度，它們應(yīng)高于環(huán)境噪聲，使聽眾既不費(fèi)力，又不感到過響而吵鬧。對于音樂，比語言的響度要求要高些。 與響度密切相關(guān)的客觀指標(biāo)是聲壓級。對于語言聲，一般要求6065dB，信噪比10dB，如房間大部分座位處的聲壓級達(dá)不到此要求，就要考慮用擴(kuò)聲系統(tǒng)來彌補(bǔ)聲壓級的不足或提高信噪比。對于音樂聲，一般要求聲壓級在7596dB之間。第5頁/共35頁 （2）混響感(豐滿度)和清晰度之間有適當(dāng)?shù)钠胶?。語言和音樂都要求聲音清晰，但語言要求更高些，音樂則要求有足夠的豐滿度，而豐滿度對于語言則是次要的。 與此密切相關(guān)的物理指標(biāo)是混響時間。如果房間的混

4、響時間過長，則會導(dǎo)致清晰度下降；但混響時間過短，就會影響豐滿度。因此，以音樂演出為主的廳堂，豐滿度占有重要地位；而會議、報告用的廳堂則以語言清晰度為主。一般來說，對以聽語言聲為主的房間，如教室、演講廳、話劇院，混響時間不可過長，以1s左右為宜；對聽音樂為主的房間，如音樂廳，則希望混響時間長些，如1.52s。第6頁/共35頁 （3）具有一定的空間感。與此有關(guān)的物理參量主要是早期側(cè)向聲能對早期總聲能之比以及雙耳聽聞的相干性指標(biāo)。對于音樂廳就是要求觀眾廳的側(cè)墻距離不要過大，側(cè)墻宜修建成堅(jiān)硬的聲反射面或布置專用反射板。最好使反射聲在垂直于聽眾兩耳連線的中面成55的角度范圍到達(dá)聽眾。對于室內(nèi)聆聽立體聲，

5、由于這時立體聲的空間感是由揚(yáng)聲器組經(jīng)立體聲效果處理后提供的，故對室內(nèi)聲學(xué)的要求有所不同。第7頁/共35頁 （4）具有良好的音色。即低、中、高音適度平衡，不失真。與此有關(guān)的物理參量主要是混響時間的頻率特性。一般用于語言清晰度為主的廳堂應(yīng)采用平(或接近平直)的混響時間頻率特性；用于歌劇和音樂演出的廳堂，混響時間頻率特性曲線應(yīng)中、高頻平直，而低頻高于中頻15%20%，這樣可使演唱和音樂富有低音感，起到美化音色的作用。第8頁/共35頁 （5）低噪聲。室外侵入的噪聲和建筑物內(nèi)的設(shè)備噪聲，其中特別是空調(diào)制冷的設(shè)備噪聲，都對聽音有妨礙。連續(xù)的噪聲，尤其是低頻噪聲會掩蔽語言和音樂；不連續(xù)出現(xiàn)的噪聲會破壞室內(nèi)的

6、寧靜氣氛。因此，必須盡量消除其干擾，并將其控制在允許的范圍內(nèi)。第9頁/共35頁9.2 歌舞廳音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了減少小室的房間共振或聲染色對室內(nèi)音質(zhì)的影響，在房間聲學(xué)設(shè)計(jì)上，一是設(shè)計(jì)合理的房間體型或房間尺寸，使共振頻率均勻分布，避免出現(xiàn)突出的孤立振動模式。圖9-2列出常見的房間平面形狀，其中的1、5、6、7、8為不好形狀，容易產(chǎn)生聲染色、回聲或其他異常聲現(xiàn)象；圖中的4、9、11、12的形狀比較好。 現(xiàn)在卡拉OK廳、KTV包房或歌舞廳一般呈矩形，為此它的長、寬、高的尺寸應(yīng)避免彼此相等或成整數(shù)倍。第10頁/共35頁第11頁/共35頁 對于房間的形狀，應(yīng)盡量采用不具有平行的壁面。對于常見的矩形房間，

7、可采用圖9-3所示壁面改裝以避免聲染色，增加聲擴(kuò)散。其中以圖a的效果最佳，圖b次之，圖c較差。通常尺寸的選取由所需擴(kuò)散聲的最低頻率f決定。圖9-3 矩形房間的壁面改裝第12頁/共35頁9.3 歌舞廳的音箱布置 9.3.1 立體聲音箱的布置 1一般考慮 音箱的布局應(yīng)與廳室結(jié)構(gòu)和室內(nèi)條件統(tǒng)一考慮，由于房間情況各不相同，音箱布置方式也不盡相同，主要以實(shí)際放音效果為準(zhǔn)，不必強(qiáng)求一律。 首先，要求音箱左右兩側(cè)在聲學(xué)上對稱。而不是視覺上的對稱。 一對音箱是放在房間長邊還是短邊，并無定論，主要視房間布置方便而定。兩個音箱的距離，對一般房間以1.52m為宜。在聽音人數(shù)多時，可增大到2.53.2m。為了減少側(cè)墻

8、反射對節(jié)目音質(zhì)的影響，音箱不能太靠近兩邊側(cè)墻，一般要求距離側(cè)墻在0.5m以上。如果離側(cè)墻足夠遠(yuǎn)，則側(cè)墻的影響可以忽略不計(jì)，即可以不管兩側(cè)聲學(xué)性能是否對稱。 第13頁/共35頁n 關(guān)于音箱布置和最佳聽音位置，一般說來，最佳聽音位置是在與一對音箱分別處于等邊三角形的一個頂點(diǎn)，即與兩音箱的張角成60。一般聽音點(diǎn)與音箱的張角在50以上為好。但聽音者若離音箱太近，則聲像群難以正確地展開，不過也不能離得太遠(yuǎn)，否則兩組音箱等于合并成一組，變成了單聲道聽音。第14頁/共35頁 正方形或接近正方形的房間在聲學(xué)上是不理想形狀的房間，容易引起聲染色效應(yīng)，這時比較好的音箱布置是以角為中心的對稱布置，并且最好在墻壁上鋪

9、以吸聲材料。 為了利用早期反射聲，通常聽者房間在聲源(音箱)一端的墻面、即聽者面對的前墻面不設(shè)置強(qiáng)吸聲材料而形成反射壁，以保持足夠的反射聲能，而后墻則做成高度吸聲。這種布置有利于立體聲聲像展寬和響度感，但對聲像定位和避免聲染色有不利的影響。故也有人提出采用前墻和前側(cè)墻都吸聲而后墻鋪以幕布的方式。利用幕布進(jìn)行吸聲處理是卡拉OK、歌舞廳常用的簡便方法。幕布應(yīng)盡可能厚實(shí)些，其面積可以調(diào)節(jié)。一般幕布皺折越多，吸聲效果越強(qiáng)。幕布不要貼墻掛，應(yīng)與墻壁間距1020cm。第15頁/共35頁2音箱擺法及其對音質(zhì)的影響 音箱的指向性是描述揚(yáng)聲器把聲波散布到空間各個方向去的能力，通常用聲壓級隨聲波輻射方向變化的指向

10、性圖表示，圖9-7表示了音箱的水平指向性，而圖9-8表示了音箱的垂直指向性。音箱的指向性與頻率密切相關(guān)。頻率越高，聲壓分布越窄，指向性越強(qiáng)；頻率越低，聲壓分布越寬，指向性越弱。一般頻率在300Hz以下無明顯的指向性，在1.5kHz以上指向性比較明顯。頻率越高，聲波束越窄，在揚(yáng)聲器旁邊聽到的就越少。低頻的指向性幾乎是以音箱為中心的一個圓，表示各方向的聲音一樣響；中頻的指向性比較明顯，呈寬波束。第16頁/共35頁圖9-7 音箱的水平指向性 圖9-8 音箱的垂直指向性 第17頁/共35頁 圖9-9a所示，如果將音箱直接放在地上，則由于不自然地加重了低音而引起轟鳴聲。 圖9-9b是離地面和墻壁都比較遠(yuǎn)

11、的放法，這時由于低頻聲的能量反射弱而感到低音不足。 圖9-9c是比較適中的高度和位置，此時高頻、中頻、低頻的能量相接近，而且考慮到背后墻壁和側(cè)墻的反射，使中頻和低頻的能量比較適當(dāng)。通常，這適當(dāng)?shù)母叨却笾率且粝涞母哳l單元與聆聽者的耳朵齊平，或者說音箱的臺腳高度大致是低頻單元的口徑的12倍。音箱與背后墻壁的間距對一般家庭來說約為1020cm。第18頁/共35頁 圖9-10表示音箱的各種擺法對低音的影響。圖9-10中(1)為音箱孤立懸空在房間中央，離地板、墻壁、天花板都有較大的距離；(2)為音箱掛在墻上或埋在墻中，且離側(cè)墻有一定距離，此時低音比(1)增強(qiáng)一倍；(3)中的a與(2)的情況相似，低音增強(qiáng)

12、一倍，而b是音箱放在貼近后墻的地面上，低音將比(1)增強(qiáng)到4倍，即12dB；(4)是音箱放在貼墻的架或立柜中的情況，它與(3)情況類似；(5)是音箱放在地面的墻角處，低音將比(1)增強(qiáng)到8倍，即18dB。低音之所以會增強(qiáng)的原因是因?yàn)樵瓉恚?）向360空間發(fā)射的聲能，在(2)(5)中分別被集中在180、90、45的窄小空間內(nèi)，因此低音的聲能被增強(qiáng)了；低音增強(qiáng)起始頻率與低音單元的口徑大小有關(guān)，一般從l00Hz或幾百赫茲開始。第19頁/共35頁圖9-10 音箱的擺位對低音的影響第20頁/共35頁卡拉OK歌廳音箱的布置 圖9-11是卡拉OK歌廳的音箱和電視設(shè)備的一般布置示例。歌廳的面積約在2040m2

13、。 對于卡拉OK歌廳，由于面積較小和需要的音量比舞廳或歌舞廳小，故一般不必選用高聲級、高靈敏度的大口徑娛樂級音箱，而適宜采用聲音較柔和而逼真的專業(yè)級監(jiān)聽音箱，例如JBL425或JBL435等，功放的功率可選2100W或2200W。第21頁/共35頁迪斯科舞廳的音箱布置 對于迪斯科舞廳，常用4個或8個音箱吊裝在舞池天花板的四角，方向集中指向舞池中央，如圖9-12所示。有些舞廳還增加4個低音或超低音音箱，靠近地面放在舞池四角或兩對側(cè)，專門播放低音或超低音，效果更佳。 第22頁/共35頁9.5 音響系統(tǒng)的配接與穩(wěn)定性 9.5.1 常用配接插頭和接線 1.兩芯或三芯插頭插座 有直徑2.5mm、3.5m

14、m和6.3mm三種，一般用于話筒輸入、外接揚(yáng)聲器輸出或耳機(jī)輸出等。兩芯的用于單聲道或不平衡接法，三芯的用于立體聲或平衡接法，如圖9-14a、b所示，圖9-15是兩芯和三芯插頭的實(shí)物圖。第23頁/共35頁第24頁/共35頁 4.卡儂(Canon)插頭插座 卡儂插頭、插座如圖9-17所示。多用在調(diào)音臺及其周邊設(shè)備、功放的輸入輸出連接。通常卡儂插頭插座用于平衡接法，其各管腳的接法是：1端為屏蔽接地，2端為信號(+)端，3端為信號（-）端。而且公插和母插的管腳序號方向正好相反，如圖9-18所示。如果將卡儂插頭接成不平衡接法，則可將3端與1端用導(dǎo)線接通。第25頁/共35頁圖9-18 卡儂插頭、插座的接線

15、端第26頁/共35頁擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲反饋抑制 1聲反饋的產(chǎn)生原因 場地內(nèi)的建筑聲學(xué)特性較差，例如有共振點(diǎn)。 傳聲器與音箱的擺位不正確，例如傳聲器放在音箱的前面形成對應(yīng)且距離較近。 過多地提升擴(kuò)聲系統(tǒng)中的輸入或輸出信號的增益，例如調(diào)音臺的輸入增益、均衡器的輸出增益、壓限器和電子分頻器的輸入和輸出增益等。 過多地提升調(diào)音臺音調(diào)電路中的某點(diǎn)增益，例如中頻增益或低頻增益。 過多地提升系統(tǒng)均衡器中的某些頻點(diǎn)，例如200Hz3kHz中的頻點(diǎn)。 過多地增加傳聲器的混響成分。 同時使用多種不同頻率特性和不同指向性的傳聲器，尤其是全指向高靈敏度的電容傳聲器。第27頁/共35頁 2抑制聲反饋的方法 (1) 做好聲學(xué)設(shè)

16、計(jì)，盡量避免聲學(xué)缺陷 音響設(shè)備只能改善響度、頻響特性及加入混響來美化聲音，建筑物的聲學(xué)缺陷是不能靠電路設(shè)計(jì)來克服的。房間出現(xiàn)聲染色是導(dǎo)致聲反饋嘯叫的最主要的聲學(xué)原因，房間建聲條件不好，會導(dǎo)致嚴(yán)重的聲反饋情況。另外，室內(nèi)存在凹面反射也是導(dǎo)致聲反饋的主要原因，凹面反射會引起聲聚焦現(xiàn)象的發(fā)生，而聲聚焦會導(dǎo)致聲場內(nèi)局部音量過強(qiáng)，當(dāng)話筒在位于聲聚焦的區(qū)域拾音時，因聲音能量的回授量很大，極有可能發(fā)生聲反饋嘯叫現(xiàn)象。第28頁/共35頁 (2)合理布置放音系統(tǒng)是減少聲反饋的有效途徑 室內(nèi)傳聲增益與以下因素有關(guān)：揚(yáng)聲器與聽音區(qū)之間的距離、聲源與傳聲器之間的距離、室內(nèi)總表面積、室內(nèi)平均吸聲系數(shù)、室內(nèi)傳輸響應(yīng)、揚(yáng)聲

17、器的指向性、傳聲器指向性、傳聲器指向與揚(yáng)聲器軸向的夾角等。在工作中要注意如下幾點(diǎn)： 合理使用傳聲器，將傳聲器盡量靠近聲源拾音，縮短聲源和傳聲器之間的距離，能提高聽眾區(qū)的聲壓級。雖然這樣不影響系統(tǒng)的反饋量，但由于聽眾區(qū)聲壓級提高了，也就等效于系統(tǒng)功率增益的提高。第29頁/共35頁 利用指向性揚(yáng)聲器和指向性傳聲器，并合理布置它們。使來自揚(yáng)聲器的聲音在傳聲器的不靈敏方向；或者使傳聲器向著揚(yáng)聲器不靈敏的方向；或方向性強(qiáng)的傳聲器放至揚(yáng)聲器后面。同時要選用頻率特性較為平坦的單指向性或雙指向性傳聲器。實(shí)踐證明，對于室內(nèi)擴(kuò)聲，使用心形或八字形傳聲器和全指向性傳聲器相比，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定度提高約5dB。對于室外擴(kuò)

18、聲，使用心形指向性傳聲器和全指向性傳聲器相比，可使擴(kuò)聲系統(tǒng)穩(wěn)定度提高約6dB。但有一點(diǎn)要注意，傳聲器指向特性指向角度太小會造成拾音區(qū)域也相應(yīng)減小，所以在選擇傳聲器指向性時要綜合考慮，不要顧此失彼。第30頁/共35頁 在同一場合使用同一型號的傳聲器時，同時使用的數(shù)量越少越好，這樣便于控制反饋點(diǎn)的數(shù)量。 合理控制傳聲器的混響比例，不僅可提高聲音的清晰度，還可減少反饋機(jī)會。 合理使用調(diào)音臺的傳聲器輸入增益及調(diào)音臺各通道中的音調(diào)增益(3dB為1倍)，不要過多地提升某一頻點(diǎn)，否則會破壞音色的平衡，導(dǎo)致聲反饋。 減小傳聲器通路的音量。這樣做雖然會帶來演唱或樂隊(duì)拾音量的損失，使傳聲器通路音量受到限制，演出效果受到影響，但有時不得不采取減小音量的下策，根據(jù)演出情況實(shí)時控制音量的大小。比如當(dāng)有振鈴現(xiàn)象發(fā)生時，要及時將音量拉下來，以避免出現(xiàn)嘯叫。演員手持或佩帶傳聲器經(jīng)過音箱前時也要注意控制音量，否則可能會造成嚴(yán)重聲反饋嘯叫。第31頁/共35頁 (3)利用移頻法降低聲反饋 利用移頻法降低聲反饋的基本思路是，采用偏移頻率的方法去破壞反饋聲與原始信號的同相條件，抑制系統(tǒng)的自激振蕩。在擴(kuò)聲系統(tǒng)中，插入移頻器，使音箱的輸出信號相對于傳聲器信號的所有頻率都偏移一個量，這種方法