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发表于 2005-9-17
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4、功率放大器
新一代的功率放大器有三个输入接口:模拟输入、数字(AES/EBU)输入和网络接口,这就是数字化和网络化。
模拟输入就是传统的模拟输入,这同传统功放没有区别。
数字输入,是输入PCM数字信号,即0,1的二进制数字信号,通过数模转换,转换成模拟信号,经前级放大进入功率放大器,功率放大器还是模拟的。它不是现在说的所谓“数字功率放大器”,所谓“数字功放”,最早是D类放大器,它将模拟信号脉宽调制(PWM)的信号,通过一个低通滤波器输出,PWM信号不是我们原先定义的数字信号即PCM信号,后来美国德州仪器(TI)等公司推出由PCM码流转化为PWM的芯片,他们称为纯数字音频放大器(TrueDigitalAudioAmplifier),这样就叫出来了,其实应该叫“功率型数模转换器”,不是原来意义上的数字信号的“放大”,PWM信号大小就是它的输出功率。这类功放的特点是效率高,电源变压器可以小些,音质不是它的特点。目前还没有看到把它用在扩声系统中。
网络接口是实现对功放的远程调节、分组、控制、监测和开关,调节主要是调节增益,监控是功放温度测定、功放保护状态、负载状态监控、输入/输出状态控制,电源开启、关闭和休眠等,在控制室用一台PC机和专用软件通过功放的网络接口实现操作。
这就是功放的数字化和网络化,如果使用以太网(Ethernet)和Cabranet协议则可以在网上实现音频信号传送和控制信号的监控。
另外,功率放大器还发展了各种保护电路,保护自己不损坏,保护负载扬声器不损坏,而且不会过载停机,以及超高频和射频干扰保护等。
5、扬声器
扬声器的种类、品牌很多,每个品牌都有自己的系列产品,对扩声系统来说,扬声器的分配布置是设计的关键,用EASE软件进行声场仿真时,在场馆体型确定后,扬声器的指向性和它的布置是主要参数,扬声器布置分集中式和分布式,选用的扬声器也不同,扬声器指向性是窄还是宽同远距离投射还是近距离投射有关。这里我只想谈两个问题,也是这次北京国家大剧院的法国设计方案中最有争议的两个问题:①不使用有源扬声器系统②选用线阵列扬声器系统。
有源扬声器系统指的是功率放大器组合在扬声器箱体内,它采用电子分频,每个频段有独立的功放,它整合后,由自己内部解决匹配、频率均衡等信号处理问题,使整体性能更加优化(它完全不同于多媒体有源音箱),国外知名品牌的扩声用扬声器系统如美国MeyerSound公司,德国d&b公司都使用这种技术。如果建议不使用有源扬声器系统,也就是放弃这种优良的技术,提出不使用的原因可能是考虑防火安全,或者是每个扬声器位置需要配交流电源。
线阵列(lineArray)扬声器系统,线阵列扬声器的原理在上世纪60~70年代也曾被广泛应用,后各种号筒扬声器的出现,它逐步退出视线,重新提出是在上世纪90年代后,并在本世纪初达到了高潮,各大知名公司都推出他们的系列产品。它的基本原理是,排列成线列的一列同间距的相同的声源,同相辐射时,它呈现线声源的特性即柱面波传播,它不同于球面波发散,其声压随距离增加一倍减3dB(不是球面发散的6dB),这样可以有更远的传播距离。线阵列扬声器有几个条件参数:
满足柱面波的近场距离,超过这个距离则按球面波发散。
这个距离同波长有关,低频的近场距离短,高频的远,计算该距离时还要考虑一个约束条件,即满足柱面波的允差。
声源单体的间距d>λ/2时,指向性会出现旁瓣。
当声源不满足同相幅射时,而成为相干的有限个脉动球源组成的线列源仍然按球面发散。
当前的线阵列加进了数字信号处理(DSP),调节波阵面,调节相位等来控制指向特性,加之承受功率大,辐射距离远,覆盖的声场均匀,它被广泛地用于大型的扩声场所,在北京国家大剧院提出这个问题,法国的设计是选用线阵列而排斥其他方案,不同的意见是,线阵列是适用大型的扩声场所,大的空间,而象北京国家大剧院的音乐厅是不适用的,另外,传统的古典音乐,喜欢音箱隐藏的,只有流行音乐、摇滚才有把音箱外露的布置,所以不主张使用线阵列。
上面介绍了扩声系统中的音频设备的近期发展趋势,它只是专业音频设备的一部分,专业音频设备还有:公共广播系统(机场、车站、楼宇),广播录音、监听系统,会议音频系统,同声传译系统,科技馆展览厅的解说播音系统,园林景点展示的解说播音系统(每个点解说词不同,互相又不能干扰),都有专用的技术。也值得我们去关注。 |
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