廣東工大智能化系統(tǒng)培訓

1、1 樓宇智能化技術樓宇智能化技術2第八章第八章 智能樓宇的聲頻應用技術智能樓宇的聲頻應用技術第一節(jié) 擴聲系統(tǒng)第二節(jié) 智能樓宇的公共廣播系統(tǒng) 第三節(jié) 智能樓宇的會議系統(tǒng)第四節(jié) 智能樓宇的網絡聲頻技術3第一節(jié)第一節(jié) 擴聲系統(tǒng)擴聲系統(tǒng)一、室內聲學基礎二、擴聲系統(tǒng)的基本組成三、擴聲系統(tǒng)的主要技術指標四、音質評價簡介五、擴聲系統(tǒng)的主要設備六、智能樓宇擴聲系統(tǒng)設計七、會議室擴聲系統(tǒng) 八、廳堂擴聲系統(tǒng)4室內聲學基礎室內聲學基礎(一)室內聲場texttext直達聲反射聲（一次）反射聲（一次）反射聲(二次)5(1)直達聲 直達聲是由聲源直接到接收點的聲音。在傳播過程中，這部分聲音不受室內界面的影響，直達聲的聲強

2、基本上按照與聲源距離的平方成反比而衰減。(2)近次反射聲 近次反射聲一般是指在直達聲之后相對延遲時間為50ms內到達的反射聲。這些短延時的反射聲主要是經由室內界面一次、二次以及少數三次等反射后到達接收點的聲音，故稱近次反射聲。(3)混響聲 在近次反射聲后陸續(xù)到達的、經過多次反射的聲音統(tǒng)稱為混響聲。在遠場，混響聲的聲強，對于該接收點的聲音強度起決定作用，而且其衰減率的大小對音質有重要影響 。6（二）聲音的計量1 聲功率W為了直接表示聲源發(fā)生能量的大小，可以引入聲功率的概念。聲功率是指聲源在單位時間內以聲波的形式輻射出去的總能量，用W表示，單位為W（瓦）。聲源聲功率是指在某個有限頻率范圍所輻射的聲

3、功率。（注：聲功率應與聲源的電功率相區(qū)分，電功率是聲源的輸入功率，而聲功率是聲源的輸出功率。）2 聲強I聲強是衡量聲波在傳播過程中聲音強弱的物理量。聲場中某一點的聲強，即在單位時間內，垂直于聲波傳播方向的單位面積上所通過的聲能，記為I，單位是W/m2 。SWI 73聲壓P 聲波在傳播過程中，由于傳播介質受到壓縮，使介質在原有壓強的基礎上又疊加了一個壓強，這個疊加的壓強就稱為聲壓，記為p，單位是帕斯卡。任一點的聲壓都是隨時間而不斷變化的，每一瞬時的聲壓稱為瞬時聲壓；某段時間內起伏的聲壓的均方根值稱為有效聲壓。4聲功率級LW 為了直接表示聲源發(fā)聲能量的大小，引用聲功率級的概念。聲功率級的定義為：式

4、中，Lw 為聲功率級，dB；W為聲功率，W；W0 為聲功率的參考標準，國際上規(guī)定選用10-12W。 )lg(100WWLW85聲強級LI 聲強級的定義為式中，LI 為聲強級，dB；I為聲強，W/m2 ；I0 為聲強的參考標準，國際上規(guī)定選用10-12W/m2 。6聲壓級LP 聲壓級的定義為式中， Lp為聲壓級，dB；p為聲壓，P0 為聲壓的參考標準，國際上規(guī)定選用210-5N/m2 (Pa)。對于大多數（常溫、空氣中）噪聲測量而言，可以近似認為 LpLI 。 )lg(100IILI)lg(200PPLP9二、擴聲系統(tǒng)的基本組成二、擴聲系統(tǒng)的基本組成擴聲系統(tǒng)的作用是把自然聲源（如唱歌、演奏、演講

5、等）的聲音信號加以增強，提高聽眾區(qū)的聲壓級，使遠離聲源的聽眾也能清晰地聽到聲源發(fā)出的聲音,如圖所示。擴聲系統(tǒng)包括音源及聲學環(huán)境、調音臺、功率放大器、揚聲器及其聲學環(huán)境等四部分。音源及其聲學環(huán)境調音臺功率放大器揚聲器及其聲學環(huán)境10三、擴聲系統(tǒng)的主要技術指標三、擴聲系統(tǒng)的主要技術指標1. 最大聲壓級Lpm2. 傳聲增益G3. 聲場不均勻度4. 傳輸頻率特性5. 總噪聲6. 系統(tǒng)失真7. 語言清晰度11四、音質評價簡介四、音質評價簡介音質評價的術語很多，這里簡單介紹幾項對音質綜合評價的術語。（1）立體感 即聲音有層次、有方位、有空間感和距離感、且失真小、動態(tài)范圍大。（2）豐滿 即聲音厚實、圓潤、有

6、足夠的響度和亮度、中高頻不缺、低頻及中頻能量充足，混響聲適中，失真小，瞬態(tài)響應好。（3）噪聲水平 噪聲水平低，能提高樂聲和語言和清晰度、擴大聲音的動態(tài)范圍，是保真度的重要指標之一。（4）親切感 即響應合適，混響適度、音域寬廣、失真小、噪聲低、聲音清晰、自然流暢。聽音感覺親切、自然、有如身臨其境。這一術語是對音質相當高的綜合評價。12五、擴聲系統(tǒng)的主要設備五、擴聲系統(tǒng)的主要設備1. 揚聲器及揚聲器系統(tǒng)2. 傳聲器3. 調音臺4. 功率放大器5. 聲頻信號處理設備13六、智能樓宇擴聲系統(tǒng)設計六、智能樓宇擴聲系統(tǒng)設計1. 系統(tǒng)設備的配套考慮2. 各類室內擴聲系統(tǒng)揚聲器的布置3選定擴聲系統(tǒng)設備方案4揚

7、聲器總功率的計算5功率放大器輸出功率的確定6. 緊急廣播分區(qū)切換器的設計 141.系統(tǒng)設備的配套考慮系統(tǒng)的主要設備；接線分配箱和分區(qū)切換器；樓層分線箱、音量調節(jié)器和揚聲器；連接導線 .(1)系統(tǒng)主要設備系統(tǒng)主要設備指的是AM/FM調諧器、話筒、話筒放大器、前置放大器、節(jié)目選擇器、線路放大器、監(jiān)聽器以及自動循環(huán)卡座等，是廣播音響系統(tǒng)的核心部分。對這些設備的配套選擇原則為：產品技術參數(規(guī)格) ；采用同一專業(yè)生產廠商的套配產品。(2)接線分配箱和緊急廣播分區(qū)切換器：這種設備主要由簡單的電路和開關、接線端子組成，只要求選用質量好的零件就能夠滿足系統(tǒng)要求。15(3)樓層分線箱、音量調節(jié)器以及揚聲器，滿

8、足系統(tǒng)的功能要求即可。(4)聯(lián)接電纜可分為從接線分配箱到各樓層分線箱及各個負載喇叭的信號電纜和控制電 纜二類。為了減少噪聲的干擾、從話筒、CD唱機等信號源送到前級增音機的連接線、前級增音機與擴音機之間的連接線等。0dB以下的低電平線路應該采用屏蔽線。擴音機至揚聲器之間的連接線可以不考慮屏蔽，采用多股銅芯塑料護套軟線。162揚聲器的布置（1）揚聲器布置基本原則是：根據廳堂的體型，應用幾何聲學方法使輻射的聲能覆蓋整個聽眾席，使聽眾席有足夠的直達聲和前期反射聲，并盡可能使聲壓級均勻。同時揚聲器的布置應有利于提高系統(tǒng)的傳聲增益和節(jié)省功率。推薦在大、中型的多功能會議廳、劇院、夜總會以及體型不理想，但聲學

9、特性好的場所采用集中一分散式布置揚聲器。即以集中為主，分散為輔的布置，也稱集中+輔助揚聲器方式。把主揚聲器集中放置于舞臺上方或臺口兩側，而把功率較小的輔助揚聲器置于后座和樓座天花和（或）側墻適當位置作補音。為了使樓座不致產生回音和多重聲，輔助系統(tǒng)應該適當加入延時。推薦在體形和聲學特性均好的劇院，夜總會等文藝演出場所采用集中式布置揚聲器。即把揚聲器集中布置在舞臺上方，臺口兩側或同時布置在該兩處。推薦在天花板矮、體型狹長的場所采用分散式布置，但應考慮中、后場揚聲器的信號需加以延時。 17室內揚聲器布置方式 a） 集中式 b） 分散式 c） 集中+輔助揚聲器式 揚聲器主揚聲器輔助揚聲器a)b)c)揚

10、聲器18為了提高系統(tǒng)的傳聲增益，建議舞臺上方和臺口兩側的揚聲器與傳聲器的相對位置，在廳堂的縱向垂直距離不少于lm。1m揚聲器舞臺193選定擴聲系統(tǒng)設備方案音源調 音 臺卡座CD調諧器效果器反饋抑制器壓限器激勵器均衡器延時器電子分頻器功放功放高音低音反饋抑制器壓限器激勵器均衡器延時器電子分頻器功放功放高音低音主系統(tǒng)（聽眾區(qū)擴聲系統(tǒng)）均衡器功放均衡器功放均衡器功放控制室監(jiān)聽設備舞臺監(jiān)聽設備20)44lg(102RrQLLwp4.揚聲器總功率的計算可以根據聽眾席所需的最大聲壓級計算出揚聲器所需的總輸入電功率。室內距揚聲器任意點處的聲壓級為： 根據上式可計算出距揚聲器r處要獲得聲壓級Lpm所需的聲功率

11、Pa為： 最后根據所選揚聲器的電轉換效率，算出揚聲器所需電功率為： )121 . 0(210/44/1pmLaRRQPaePP根據經驗，可按室內有效容積，估算揚聲器總輸入功率。即對于一般要求的室內擴聲系統(tǒng)，用作語言擴音時，可按每立方米有效容積0.3W估算揚聲器總功率；用作音樂擴聲時，可按每立方米有效容積0.5W估算揚聲器總功率。 揚聲器最大供聲距離的計算：在室內擴聲系統(tǒng)中，任一位置接收到的信號都是由直達聲和混響聲兩部分組成的。為了保證一定的清晰度，一般應使直達聲聲強不低于混響聲聲強12dB。即揚聲器的最大供聲距離小于臨界距離的3倍 215.功率放大器輸出功率的確定 若按最大聲壓級計算出的揚聲器

12、功率，則功放的輸出功率應較揚聲器的電功率增加（1550）%作功率儲備，對語言擴聲時取下限，對大型管弦樂擴聲時取上限，一般音樂擴聲取中值。當按平均聲壓級計算揚聲器功率時，則功放所對應的功率儲備，在作語言擴聲時應為3倍以上，作音樂擴聲時應為10倍以上（對大型管弦樂的擴聲以不少于15倍為宜）。 擴聲系統(tǒng)功放設置備用單元，其數量應該視重要程度而定。在與火災事故廣播兼容的公共廣播系統(tǒng)中，備用功放容量不應小于火災事故廣播揚聲器容量最大的3層中揚聲器容量總和的1.5倍。在多功能國際會議廳應增加一臺與主聲道相同的功率放大器作備份。 226緊急廣播分區(qū)切換器的設計 緊急廣播分區(qū)切換界是由切換開關和相應的電路組成

13、。當按下相應的開關時，切換器立即向相應的樓層分線箱發(fā)送出控制信號，使功率放大器的輸出不必再經過音響調節(jié)器而直接加到揚聲器，使之全功率發(fā)聲以滿足緊急廣播的需要。(1)因為切換器與廣播分區(qū)有密切的關系，所以要求切換器的切換開關必須與廣播分區(qū)號相對應，當按下相應的開關時，能夠對相對應的廣播分區(qū)進行緊急廣播，并使相應的指示燈發(fā)光。(2)切換器向相應樓層分線箱送出的控制信息不必經音量調節(jié)器。 (3)電梯轎廂中所使用的揚聲器直接與功率放大器連接，不必經過樓層的分線箱。 23七、會議室擴聲系統(tǒng)七、會議室擴聲系統(tǒng)1. 會議擴聲系統(tǒng)的特點在智能樓宇中，會議室擴聲系統(tǒng)往往是最常見的。在設計該類型擴聲系統(tǒng)時必須首先

14、明確其功能要求、體型和席位布置特點：1）會議室主要是進行語言擴聲的，高的傳聲增益和語言清晰度以及小的聲場不均勻度是其最主要的技術要求；2）會議室的體型及會議室內席位布置往往是多種多樣的，例如大型會議室有主席臺，聽眾席一致朝向主席臺；中、小型會議有的主席臺在中間，兩邊/兩頭布置席位；有的沒設主席臺，四周圍繞中間布置席位等等。242. 會議室擴聲系統(tǒng)的設計 1）揚聲器的布置：呈長方形的大、中型會議室、揚聲器宜采用集中式布置，宜選指向性強的全頻揚聲器系統(tǒng)，當會議室長度較長時（例如超過30m），可在后場適當位置加裝小功率補聲揚聲器（與此同時加延時裝置）；當空間較大，高度較高或混響時間較長時，要盡可能使

15、聽眾席獲得較多的直達聲能，以提高語言清晰度。2）把提高系統(tǒng)的傳聲增益作為設計重點，還要注意揚聲器與話筒的相對位置，要盡量減少由揚聲器反饋到話筒的聲能。3）系統(tǒng)的頻響不宜設計太寬，不宜設計超低頻揚聲器系統(tǒng)，而應有低頻（40Hz以下）切割和高頻（8KHz以上）的衰減考慮。25八、廳堂擴聲系統(tǒng)八、廳堂擴聲系統(tǒng)1.低背景噪聲2.合理的混響時間3.室內聲場具有均勻合理的聲壓級4.擴聲系統(tǒng)應能保證一定的清晰度和語言可懂度5.系統(tǒng)能穩(wěn)定工作6.聲象與視象的基本一致7.良好的傳輸頻率特性和較低的失真度 26最大聲壓級(空場穩(wěn)態(tài)準峰值聲壓級)傳輸頻率特性聲場不均勻度傳聲增益聲學特性1006300Hz,平均聲壓級

16、大于或等于103dB一級等級總噪聲級 以1006300Hz的平均聲壓級為0dB,在此頻帶內允許范圍為4dB 以50100Hz和630010000Hz的允許范圍為-124dB 1006300Hz的平均值大于或等于-4dB（戲劇演出）大于或等于-8dB（音樂演出） 100Hz：小于或等于lOdB； 1000、6300Hz：小于或等于8dB 小于或等于NR25 1254000Hz，平均聲壓級大于或等于98dB二級 以1254000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為4dB 63125Hz和40008000Hz的允許范圍為-12+4dB 1254000Hz的平均值大于或等于-8dB 1000

17、、4000Hz：小于或等于8dB 小于或等于NR30 1254000Hz，平均聲壓級大于或等于98dB一級 以1254000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為4dB 63125Hz和40008000Hz的允許范圍為-12+4dB 1254000Hz的平均值大于或等于-8dB 1000、4000Hz：小于或等于8dB 小于或等于NR30二級 2504000Hz，平均聲壓級大于或等于93dB 以2504000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為+4dB、-6dB 100250Hz和40006300Hz的允許范圍為-10+4dB 2504000Hz的平均值大于或等于-12dB

18、1000、4000Hz：小于或等于10dB 小于或等于NR30一級 2504000Hz，平均聲壓級大于或等于90dB 以2504000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為+4dB、-6dB 100250Hz和40006300Hz的允許范圍為-10+4dB 2504000Hz的平均值大于或等于-12dB 1000、4000Hz：小于或等于8dB 小于或等于NR30 以2504000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為+4dB、-10dB二級 2504000Hz，平均聲壓級大于或等于85dB 2504000Hz的平均值大于或等于-14dB 1000、4000Hz：小于或等于10

19、dB 小于或等于NR35用途音樂擴聲系統(tǒng)語言和音樂兼用的擴聲系統(tǒng)語言擴聲系統(tǒng) 廳堂擴聲系統(tǒng)聲學特性指標廳堂擴聲系統(tǒng)聲學特性指標 27一級歌廳二級歌廳（一級卡拉OK廳）等級聲學特性 4012500Hz以801000Hz的平均聲壓級為0dB，允許+48dB，且在808000Hz允許4dB二級卡拉OK廳（包間）一級歌舞廳二級歌舞廳三級歌舞廳一級迪士高舞廳二級迪士高舞廳最大聲壓級1006300Hz103dB1254000Hz98dB2504000Hz93dB與一級歌廳相同與二級歌廳相同與二級卡拉OK相同10063000Hz93dB1004000Hz103dB 638000Hz以1254000Hz的平均

20、聲壓級為0dB，允許+410dB，且在1254000Hz允許4dB 1006300Hz以2504000Hz的平均聲壓級為0dB，允許+410dB，且在1254000Hz允許+46dB 與一級歌廳相同 與二級歌廳相同 與二級卡拉OK相同 與一級歌廳相同 與二級歌廳相同 1254000Hz平均值-6dB 1254000Hz平均值-10dB 1254000Hz平均值-8dB 1254000Hz平均值-10dB 與二級歌廳相同 與二級卡拉OK相同傳輸頻率特性傳聲增益G 卡拉OK包間不考慮12dB1000Hz4000Hz 8dB1000Hz4000Hz 8dB1000Hz6300Hz 100Hz10dB

21、 與一級歌廳相同 與二級歌廳相同 與二級卡拉OK相同 與一級歌廳相同 與二級歌廳相同聲場不均勻度總噪聲級dB（A）35dB40dB40dB40dB40dB45dB40dB45dB失真度5%10%13%7%10%13%7%10%各類歌廳、舞廳和歌舞廳擴聲系統(tǒng)的技術指標各類歌廳、舞廳和歌舞廳擴聲系統(tǒng)的技術指標 28第二節(jié)第二節(jié) 智能樓宇的公共廣播系統(tǒng)智能樓宇的公共廣播系統(tǒng)一、公共廣播系統(tǒng)的特點及其組成 二、多功能公共廣播系統(tǒng)三、智能公共廣播系統(tǒng)29一、公共廣播系統(tǒng)的特點及其組成一、公共廣播系統(tǒng)的特點及其組成 1. 智能樓宇的公共廣播 2. 公共廣播系統(tǒng)傳輸特點 3. 公共廣播系統(tǒng)的組成 4. 公共

22、廣播系統(tǒng)中的功率 容量計算與揚聲器的選用 基本公共廣播系統(tǒng)原理圖 時間控制器五碟CD機前置放大器均 衡 器定壓功放定壓功放調 諧 器雙 卡 座信號發(fā)生器壓 限 器功率分配器監(jiān) 聽 器分區(qū)選擇器.接揚聲器每個分區(qū)二條線話筒30二、多功能公共廣播系統(tǒng)二、多功能公共廣播系統(tǒng)圖為背景音樂、業(yè)務和消防自動報警多功能廣播系統(tǒng)原理框圖 五碟CD機前置放大器均 衡 器信號分配器定壓功放調 諧 器雙 卡 座信號發(fā)生器壓 限 器自動吹風機緊急開關終 端 板.接揚聲器每個分區(qū)三條線話筒緊急呼喚器間接選擇器矩 陣 器繼電器組監(jiān) 聽 器定壓功放電源分配器充 電 器蓄 電 池緊急呼喚話筒ACDC消防中心信號31三、智能公

23、共廣播系統(tǒng)三、智能公共廣播系統(tǒng)1. 控制系統(tǒng)（1）中央主控站 （2）棟別基礎站 （3）樓內緊急分控站（4）區(qū)域呼叫站用多功遙控器 2應用計算機控制和管理，實現智能化（1）13級工作站間通過設備內置CPU及外部計算機組網控制，13級工作站間由RS-233C，RS-422數據傳輸，使控制線與音頻功率輸送線分開，實現大規(guī)模的集中控制。（2）系統(tǒng)12級通過RS-233C與計算機連接，可以實現大系統(tǒng)的計算機控制和管理（3）系統(tǒng)內部由CPU實現智能化控制和管理 （4）系統(tǒng)具有良好的人機界面。32第三節(jié)第三節(jié) 智能樓宇的會議系統(tǒng)智能樓宇的會議系統(tǒng)一、基本會議聲頻系統(tǒng)二、同聲傳譯系統(tǒng)三、智能會議系統(tǒng)33一、基

24、本會議聲頻系統(tǒng)一、基本會議聲頻系統(tǒng)如圖是最簡單的會議討論系統(tǒng)，簡稱會議系統(tǒng)。它由主席機（含話筒和控制器），控制主機和若干部代表機（含話筒和登記申請發(fā)言按鍵）組成。 控制主機代表機代表機主席機34二、同聲傳譯系統(tǒng)二、同聲傳譯系統(tǒng)在需要將一種語言同時翻譯成兩種或兩種以上語言的會議廳，應設置同聲傳譯系統(tǒng)。在這種情況下，同聲傳譯系統(tǒng)是會議系統(tǒng)的一個組成部分，通常從信號輸送方式考慮可分為有線和無線兩種，從語言和傳譯方式考慮又可分為直接和二次傳譯兩種。1有線同聲傳譯系統(tǒng)譯音員室音量控制器耳機音量控制器耳機插孔傳聲器 放大器選擇開關352紅外線同聲傳譯系統(tǒng)紅外線同聲傳譯系統(tǒng)是無線輸送方式之一，圖為紅外線同聲傳譯系統(tǒng)示意圖，圖中只畫出紅外線發(fā)射、傳輸和接收部分。通道1通道2通道3多通