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[其他] 剧院音频系统的设计指南

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hifi音响入门新手

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
剧院音频系统的设计,实际上包含了建声与电声两个方面,由于这两个方面密不可分,互相影响,因而在剧院体形一旦确定,装饰材料选定,装修声学结构不再改变后,其声学环境就基本定形了。在假定剧院的建声无重大缺陷的情况下,电声系统设备的配置、系统功能的体现,到最终扬声器数量的确定、位置与投射角度的调整,对整个剧院的扩声效果起着决定性的作用。; J6 g; p  s% d

. v5 V  T3 `9 l  }+ G2 T% @* [: q, b6 v0 Q8 C3 I

* X, F7 ^4 Z+ v/ S. h
  r0 f. p+ O/ j 201903150849070598792 (1).jpg ! [; [2 _& m* k/ ?
在多功能剧院音频系统的设计时,我们要关注以下几方面:
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1 o9 f% S) T3 B9 X) T$ ]8 D6 [5 B% G6 S. v
7 P9 |% x/ Y0 C0 E
1、足够的声功率及相应的音箱推动功率
" y; J1 ?* |4 P8 F4 ]' A
2 s; h3 L0 k) d! j由于剧院演出形式的多样化,其声音的动态范围给扩声系统提出了必须提供相当的声功率,为此音频系统必须首先确定系统的额定的额定较大声压级。经过计算机声场模拟及公式演算,本系统总的额定较大声压级达到了112dB。如何来保证这样大的声压级的获得?利用大功率的音箱及数个音箱同相阵列叠加,才能达能如此高的声压级。为此,我们在主声道总共采用了10个音箱,其额定总功率达到了6000W(不包括2000W的超低音箱、返听音箱),达到每平方米覆盖10W音箱输出功率的水平。相应的系统配置了功放(不包括超低音箱、返听音箱的推动功放)总输出额定功率达到10000W,音箱与功放的功率配比达到了1:1.7。这样,既满足了国家相关技术规范,又具有一定的功放输出功率储备,提高了整个系统的扩声质量,保证了功放的运行安全。
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9 f: T1 p$ {# {/ d' E8 e5 r

; h* x/ z" Y9 q; c( H- E2、 系统能提供的较大声压0 A3 E3 Y) J3 Z6 {' X1 w& c
2 j4 i5 X- D, N0 Y  t
为剧院各类的演出活动提供有效的扩声功能。扩声系统的基本功能就是放大声音信号,其衡量的指标就是整个系统所能提供的较大声压级。根据设计规范及相关标准,其较大声压级须大于103dB。经计算机声场模拟,我们设计的系统最终要能提供的平均较大声压级为103dB,并留有3dB的余量。也可由公式LP=LS+10lgW+10lg(Q/4πr2+4/R)演算,并考虑多声道及多个音箱的综合效果,验证剧院扩声系统提供的较大声压级。公式中
, V- Y; F$ ^/ [6 C& A
: m" A7 h- J) j8 [- }  \: O8 Z- d1 [" A1 g  h1 n! `! T  S" U

0 O: {/ s/ g' ~LP:距音箱r处的声压级$ b+ v; z7 u) A7 V/ ?: w

6 u) c6 f2 S" w% j& m! F/ RLs:所用音箱的灵敏度8 W9 J& W! F$ R

- j5 X1 v! g$ oW:所用音箱的额定输入电功率7 h# Z" O0 g9 U  S7 Q

' p, ]; v+ l$ x. ?7 z. rR:剧院的房间常数' l: V5 |9 W* r" a( d

6 \1 }) r( u1 P; r* _/ K; yQ:音箱指向性因数7 l* o* W* u) B3 B% [
% j0 _& l& u  n9 Z

& d5 W- f, |7 |. v4 d! S0 [3 E
2 K& Q$ x3 a* |+ ^3、好的房间(厅堂)频率响应* t* ?' u% `7 E; q3 ^% r
; ^: P$ \  ~* h/ e- h
由于厅堂的几何尺寸、装饰材料的吸声特性及结构的不规则性,加之扬声器单元电声转换的固有缺陷,其频率特性不可能做到平直。为此,本系统中采用了双31段频率均衡器,通过粉红噪声、频谱分析仪的调整,可大大弥补厅堂的频率特性,使之在40—18KHZ频率范围内为±3 dB内,其二是广泛采用电子分频技术,根据扬声器单元各自的频率特性,分别承担高频、中频、低频的还音,既改善了音箱的频率响应,也避免了扬声器单元的互调失真。
! N7 Z2 v4 U8 [3 R1 U
- @* j3 ~. B6 P& M) g 201903150849070770562.jpg 7 U) ~' u' a/ f& f& F
  [% E( O, z2 |" e6 b1 B2 X- Z
+ h$ M0 i2 s6 f
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4、足够的传声增益$ ?' o9 {, H' ~% F- u
: \" [* `( s+ y! V
显然,室内扩声系统的传声增益,很大程度上取决于其建声特性,但与电声系统也有一定的相关性,由于本系统大都采用了指向强的话筒,并且,音箱的辐射角均采用较小的品种,由公式0 x# C. O5 H! H! d+ v- E5 ]

$ D6 Z& W/ d/ e$ ~$ V! s6 h7 [- d6 x
# W0 x& X% @/ Q: v
Gx=10Lg[QLRL2L(Ф)2/4πD2+4(1-α)Sα]r-10Lg[QLRL2(Ф)R2M(θ)/4πr2+4(1-α)/Sα平QM]r-10Lgδ-A
1 a% g4 I! D3 |. a8 e: ^# E8 ]. M' W# h

- s6 m; `% c0 X% K1 @
7 q' Z0 D. L3 ^8 |" \其中D:扬声器与供声共之间的距离
4 v. u8 P7 n4 e/ _/ p$ Q2 [* E8 R+ N8 e6 Z* ^( g
R:声源与传声器之间的距离
5 b3 U  Q8 y' B5 C  }8 p  J# }7 ~' Q* a8 H( m$ `
S:室内表面积
& k; J. ~3 Z6 m8 A" X: w
4 n9 u( H+ _! }4 u) e" H  |* S2 Yα平:平均吸声系数& C7 a! S6 u  d& }4 k

5 [0 S/ ?5 P8 _$ ~$ p# |% RS:室内传输响应的较大值与平均值之差
- x) c( z% J3 b0 a( @7 F; B$ `) m
7 f  h& x! A, e) q/ E* E: W/ XQL:扬声器指向性因数
9 m  f* K% z& U# W) X9 [% |6 ~7 `+ e* S! ?- S
RL(Ф):扬声器在角Ф方向的指向性因数; X# N5 S+ _- u  N# c# i" E6 |

' g( f5 ]$ V  E2 M& d8 O) W8 c( vФ:扬声器声轴与传声器指向的夹角% T$ p6 ]) r' ]  [$ y; ^2 V

" C7 g. {8 i& m1 j9 U0 gQM:传声器指向性因数
( m4 k( E6 R* j! _; N, _
5 Y5 }% o) n. L, T3 I; \- IRM(Ф):传声器在角Ф方向的指向性因数  n/ M8 N; g7 q7 t: t) k3 ?

, p2 z; G# s7 p/ K" u$ Sθ:传声器指向与扬声器声轴的夹角
+ P5 P- s, U& {; G/ v5 u; j( e' B$ |% x4 s5 |
根据公式,参考剧院的建声条件及扬声器传声器的指向性,估算平均传声增益达到-6dB,达到厅堂扩声一级标准。
: e" [& g7 W, J% N' U9 H& H/ @% o% Q
8 V+ V, b6 \% _1 A+ I5 M0 ^- q: {' j1 j  O9 c8 ^; b. `( y
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5、足够的语言清晰度
6 {1 I2 t4 K8 H% G9 g/ |# P
/ `# T  q& ~. b5 L# q) V7 E2 F语言清晰度实际上是一个声学概念,它很大程度上取决于厅堂的混响时间,也与扬声器陈列时的相位关系、音箱声轴的辐射角度等有相关性。由计算机声场模拟也证实了上述结论,这就为较大声压级的提供与扬声器箱的数量找到了一个平衡点。本系统考虑多功能剧院,建议T60(500HZ)=1.3秒左右,其语言清晰度能在70-80%。当然这必须用专门的快速语言传输指数(RASTI)测试方法验证。6 k# A' e! |( Y1 \' y5 g: q

1 i! v- I% g0 R+ x
! X3 `9 `0 M( ?( A 2019031508490800641.jpg # I( J; S; w) M7 @- n, ^9 C
# \  W4 M* o/ c) F
5 W1 f% o, ^0 `' p
6、确保各音箱的摆放位置及辐射角度
5 a% g$ X& m( ?1 I$ G$ a# c9 k0 t
; R* b, r- h" G* _0 D7 L这是为了确保声场的均匀分布。多功能剧院扩声系统一般采用集中供声的方式,音箱的布置主要是在舞台口两侧左、右声道(拉声像)及台口上沿音桥处。通过调整中高频单元的声轴投射角,对剧院座位区的楼座, 池作后区,前区等进行均匀覆盖。具体地说,就是在舞台口的上沿音桥中部,布置4只全频箱,作为剧院中区及后区声场的覆盖,在音桥两侧布置2只全频箱子作为投射角度的补充,在台口两侧2.8米高处布置两只全频箱,作为左右拉声像,再在台口两側1.5米的台唇处布置2只全频音箱,弥补音桥音箱在剧院座位前区的声场覆盖。
$ [! e, n8 r' V7 C7 M5 @# B. [9 j0 K! a2 @0 ~+ Q

$ p: R* E, Z+ W6 H) g+ a2 b
# J6 c; M2 a" G) C7 H. {7、利用计算机结合音频矩阵,以“汉化的人机界面”方便信号的自由组合# j/ N/ I% J: X$ i; P2 v

7 I' P& _3 U8 T$ ]+ W2 Q系统中采用了BIAMP AUDIA 8 X 8数码音频矩阵,使得调音台主输出、编组输出、辅助输出等方便地馈送到各功放系统,大大提高了调音台的输出能力,可以向系统外提供多路音频信号。该设备利用计算机中文专用调试软件,界面友好,功能丰富,调试方便,使音频系统的信号处理进入了电脑时代。为此,我公司提供调试用笔记本电脑和汉化专用软件,确保本系统发挥较佳性能。
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6 T( f) _5 B4 }9 S4 m  r# j' o" z' Q8 T, b
8、采用多台数字声音处理系统简化了系统+ O3 B2 Y7 ~" U

7 q1 {! N, r- a9 i# i: A$ c由于剧院音频系统通道多、场地复杂,采用了数字声音系统处理器是必须的,一般数字音频综合处理器具有均衡、延时、压限、分频等功能,可代替多台周边设备,简化了系统构成,提高了系统可靠性,加上处理器采用单片机技术,调试简单、快速、准确,功能齐全,具有多级密码、多重模式,是现代多功能剧场优先配置的设备。
7 B1 C9 A! Z3 _0 ^! B8 h! ~  y/ j. L9 N6 T2 Y% m7 m

5 P+ _6 b6 T3 K9 r6 _ 201903150849080237498.jpg " `- v0 K8 g8 k5 P3 f5 z

6 ^$ l/ [! G/ P6 H, Z. ^5 ]  P7 i4 h. U$ _0 v
总之,剧院的音频系统设计,要体现处“满足多功能用途、科学合理、运行可靠”的设计理念。
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