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[其他] 剧院音频系统的设计指南

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发表于 2019-3-15 11:05:27 | 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。3 Z3 h& J" k$ z, C0 S: @

  q1 B$ Z0 v7 C( H' Y3 F" i2 Q* F) J: C# F$ u

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# z& ?9 a6 g3 j( s在多功能剧院音频系统的设计时,我们要关注以下几方面:
9 @- m; A/ z* H" |5 ^* n1 ]. F" _% \, K$ u+ A& V

# l7 `/ t7 m" ^+ O" |8 y1 N, m7 k' F) j
1、足够的声功率及相应的音箱推动功率# ~& o9 h6 U& o. \$ x. s
5 c. e6 f( @) \2 S, N
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。
4 c' M" @9 y! v8 t9 L+ v0 D
" g; y* v4 B6 u1 n7 m
. [, p. s8 W. p8 T3 z& o
" d" C, U5 {7 C/ s* t8 m2、 系统能提供的较大声压
3 L; W. s2 R7 ~/ o3 }& i$ Y8 N. D' {9 _7 P
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# M- N* f2 |6 f$ J$ \2 `

1 y9 O6 K4 ]5 T2 R' _- A+ R" B
0 s9 W$ z. Q. w1 h+ S) W
4 C7 M' m: e2 J9 M. t3 ]2 ~LP:距音箱r处的声压级4 k7 m7 b: |  U/ z. ?
6 R' \4 y" j5 u
Ls:所用音箱的灵敏度. I6 P* a3 G2 I7 W

: a2 X  _/ A  G! B. r) o" d' YW:所用音箱的额定输入电功率# S7 r7 @$ N) J* N- M
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R:剧院的房间常数8 H+ x6 n/ g: j. T0 e# v% {7 n! `
3 ~" b& A2 w. n" T% k
Q:音箱指向性因数& A9 @$ t: Y  h/ ^

- b* u7 {, C+ I
6 R, D: @) U3 M
2 T: k3 o- `; u5 O( _& F9 ^" r  q3、好的房间(厅堂)频率响应0 ?4 M* N& a4 X- A4 Q* }6 e

# N  @2 |+ h  ~# v+ d$ u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。
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* b, c* R+ C7 m" e0 w2 _/ s8 F
  Q; F/ C& v: I7 a, s# T
4、足够的传声增益4 ~4 L; f* y8 f- e2 b1 `

4 g2 q. b9 L$ i8 y0 y. g4 s4 R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3 O" l! b' h! C6 b

$ q5 i$ Z8 P1 _" K* M) j, B6 ~' C0 ?4 o7 l. i& N

% v) T% V" l5 P4 W1 ]1 _# xGx=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- q3 w7 i  G$ _4 p2 g

6 V& J' T- v3 b% k2 |2 l0 ]" h. X

4 {0 y6 J3 H% e其中D:扬声器与供声共之间的距离. i& L2 b8 I; G- L

3 y/ U+ i- A3 s( f0 K3 AR:声源与传声器之间的距离4 R( m( }5 H4 r% f7 ]# ?4 P
0 U, f, k9 h& x
S:室内表面积
" ?  }4 ?: i0 e& Y) k
8 T# f: P6 O5 ~( A& U9 P* Fα平:平均吸声系数; s4 z% {" D) Z

) u! u* L; M. R! ^+ dS:室内传输响应的较大值与平均值之差
! k0 S0 x0 q7 l2 Q
9 H9 L# Y9 }' [QL:扬声器指向性因数" R2 l9 w* g. }0 n
7 m& Y" k3 t- [7 s1 i% _% e
RL(Ф):扬声器在角Ф方向的指向性因数: Y, \  k1 H  q$ {9 `% `% \

8 _* \) D8 k' ?) ^# X  h7 lФ:扬声器声轴与传声器指向的夹角4 c! F8 B: l: |# p/ E: D
3 F3 V0 T4 J  x  z
QM:传声器指向性因数
8 W8 ?- p8 x* u  M' |( u+ r6 G6 D' z- w5 Q6 \8 p/ K
RM(Ф):传声器在角Ф方向的指向性因数2 N' p& o; C7 X! y4 Y: B

( I1 v4 ?: Z5 b  L$ D6 M0 p' @- tθ:传声器指向与扬声器声轴的夹角
+ h, C1 v3 r1 N" m7 V
! ^$ b" [3 t# u, l- u3 C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。
$ C' n4 r/ q8 M% f8 |' Z# t- T) N7 W

4 o, u; y2 F/ L8 [7 W' Z3 }
& c, w( f: c0 ~" {1 u9 w7 r; o$ z5、足够的语言清晰度
: s8 C8 G! K, B5 a$ ?8 l4 A9 t
. B4 t3 X% j2 c5 K; `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。# `1 I4 c  r! {+ }
6 X3 @2 A. v- b! l$ s' Q5 S/ @# B5 v
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6、确保各音箱的摆放位置及辐射角度$ q  s6 T% ]$ b0 m  E- f0 J
. B3 h) g: c/ v* J, J0 M+ G3 I4 p
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。
4 d6 N6 Z  o4 ~  G( T! o1 h
; R( z! U7 Y9 r8 w3 F6 h( S& n
! o, ~# }: L+ X( Z* b* o( p3 P. j/ S
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
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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。6 J  ~6 W* L3 G) U; @" d

* p4 q7 R8 x( j; D- `: J7 J5 F: t2 z8 X, k" C0 A0 X: w/ Y

0 }( |7 u" i/ D8、采用多台数字声音处理系统简化了系统6 K8 j+ Q* d/ D& K+ i$ v2 w( `

  c) |- H0 M! f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。
. P4 h/ m+ B; \% O' Y
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6 ?! V- I; l  h/ v" f3 a* G6 d$ N2 ~1 M: C/ H7 e3 A/ a4 n
+ n7 e2 w5 U) V7 O( j6 d# ]$ Z
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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