公共广播技术手册(3)

花扬声器之间的音隔距离为：2(H-1.5)=5m。

根据设计经验，在走廊天花喇叭之间的距离在15米之间，距离墙的喇叭小于8米。

图7

图8

使用小型声柱的分散式系统也可按上例类似的方法计算其间隔的距离和声压级等级参数。图9是声压级距离衰减的计算曲线。图中横坐标为高声源端口的距离，纵坐标为声压级的相对衰减速db。

图9

为改善视听感觉，在礼堂舞台上可设置一个目标扬声器，因为该扬声器设有经过延时，所以容量使听众认定为声源。为祉偿前后各扬声器发出的声音能够同时到达各听众位置，系统中还应设如图10所示的延时单元。延迟时间T的计算如下：

3

T=（（D/340）*10（ms） (3)

式中：D为观众离舞台声源距离与最近声器声源的距离差，单位为m。

分散式供声的最大优点是声场均匀，直达声与混响声的声能比高，它的最大缺点是视听感觉不一致和多声源之间的声音干扰较大，影响声音清晰度。采用小功率高密度低声压的分散式供声可在混响时间较长的特大型会场中获得较好的语言可信度。

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图10

c) 分区式供声

对于狭长型的礼堂，集中供声器投射到后面观众区的声压级会偏低，具有较深楼台和眺台的大型剧场，由于楼台和眺台的遮挡，使主场声器的直达声无法抵达，造成楼台和眺台下面的“声影”区。为此必须在礼堂的中、后部及楼台下面的“声影”区内布设若干个补声扬声器来提高这些观众区的声压级和直达声，如图11所示。这种扬声器的布局称为分区式供声。

在分区式供声系统中，由于主扬声器与补声扬声器之间的距离较大，两个声源到达听众位置的相对延时较大，如不经延时处理，到达中、后闻观众区的声音会产生效果，影响这部分观众区的声音清晰度，为防止这种观象发生，可在补声扬声器的信号通道中插入一个延时单元使两组扬声器的声音能够同时到达听众区。为保证声像位效果，要求寂声扬声器的声压级低于主扬声器的声压级。

分区式供声的扬声器系统如果设计和调试不当，很容归产生声波干扰，影响系统的清晰度。

图11

上述三种供声方案各有优缺点局长须因地制宜使用。由于公共广播覆盖的区域较大，因此，从一套系统来看实际上是多个声场组成。在每个声场中，为保证系统声像感觉一致，音质清晰自然，庆首选先考虑集中供声方案。

D）室内扬声器的布置

扬声器系统内置的合理与否，直接关系到整个系统音响效果，扬声器的布置的一般应遵循以下原则： （1） 使听众区的声场尽可能达到均匀一般； （2） 视听方向一致，声音听感自然； （3） 有利于克服声反馈，提高传声增益； （4） 扬声器的覆盖角应能覆盖全部听众

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（5） 听众区的声级应能满足总技术条件要求；

（6） 各扬声器发出的声音到达听众区各点的时间差应小于5-30ms； （7） 便于安装、调试和维护。

四、系统设计中必须考虑的几个技术参数

包括：传声增益、语言清晰度、最大升压级

工程业主也许首先会问扩声系统能开到多响？用什么技术参数来衡量呢？这个问题在欧美各国用音声增益来表达（EASE或其他声学设计软件采用此参数）。在我国和原苏联采用传声增益来表达。

扩声系统的传声增益（或声音音增益）受声反馈因素限制，不能开到扬声器能够达到的最大声压级，图13是一个简单的室外扩声系统产生声反馈的原理图。

扩声系统的通时，逐渐增大系统放大器的增益，当增益递增大到某一位置时，扬声器放出部分声音通过空间传播回收到话筒输入端，此时话筒输出端产生一个信号，其振幅大小等于或大于原输入信号的一个周期或是它的整数倍时，这个过程可以自己维持下去，即不需要外面的输入信号也会产生输出，系统进入反馈状态时，虽然还是听到刺耳啸叫声，但系统的频率特性出现极不规则变化，声音发生很大畸变。要使系统正常运行，系统的增益应留有6db的余量，使它远离系统啸叫（系统自激）的临界状态。于是我们可得到传声增益的定议为：

传声增益：扩声系统达到最高可用增益时（临界增益减去6db增益余量），在指定的各听众位置上测得的平均声压级与话筒处声压级db数差值。

声音增益：系统打开并增大到最高可用增益时，在指定的各听众位置上测得的平均声压级（db）减去系统关闭时在相同听众位置上测得的平均声压级db的差值。

上述两种义表达同一个声反馈物理现象，它们的区别仅在于测量方法的不同和表达方法以不同而已。声音增益的概念明确，容量量解，说明观众使用扩声系统和不使用扩声系统可获得提高的声压级数值。但在实际测量中，如果测量点离原始声源较远，环境噪声又较大时，很难正确测出系统关闭时声源到达测点声压级。传声增益表示观众区的平均的平均的平均声压级与话筒处的声压，那么马上就可算出观众区的平均声压级了，例如：通常演讲的人的嘴巴离话筒0.5m时，话筒处的声压级为70db，如果系统的传声增益为-6db，那么可求的观众区的平均声压级为70db-6db=64db,如果还要提高观众区的声压级，则可把话筒靠近讲话人的嘴巴，例如把这个距离从0.5m减小到0.125m(125mm),那么话筒处的声压级可提高到82db。

系统最大可用的声间增益Gmax可用下式计算（请参看图15）： Gmas=20lgdD0-20lgDS+20lgD2-b(db)

式中：D0为讲话人到听众间的距离，单位为m； Ds讲话人到听众间距离，单位为m; D1为扬声器到话筒的距离，单位为m； D2为扬声器到听众之间的距离，单位为m; 图15 扩声系统的声反馈

图12 图13

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从上式中可以得出以下结论：

1． 声音增益或传声增益不依赖讲话人的声压级；

2． 缩短讲话人与话筒之间的距离DS，可有效提高声音增益； 3． 增加话筒和扬声器之间的距离D1，可增加声音增益；

4． 利用强指向性和指向性优良的扬声器系统可提高传声增益。

图14是沿着指向性扬声器-6db方向角设置一个全向话筒时，传到话筒处的声压级可比全向扬声器减少6db，这个结果可直接加到系统的声音增益中。

如果系统中既采用指向性扬声器，又采用强指向性的心形话筒不是可提高更多的声音增益吗？在实际工作过多的依赖指向性话筒和指向性扬声器来提高系统的声音增益是不明智的，原因是话筒的扬声器的指向性特性。因此大多数设计师利用它们的指向特性可获得的声音增益提高不大于6db。

室内扩声系统的声音增益除受式（4）条件限制和话筒、扬声器指向物性的影响外，还受房间建声条件。此外在电声系统中可采用反馈自动抑制器把反射最强烈的频率和振幅最大的房间共振频率吸收掉，但是吸收的频率点不超过5-6个点频。

2）声音清晰度

声音清晰度是扩声系统重要技术指标。语言清晰度是评价系统可懂度的一种方法。影响语言清晰度的主要因素有：

图14 图15

1． 声压级与背景噪声声压级的比率

良好的声音清晰度要求语言声压级大于背景噪声声压级25db。如查这个比例在10-15db时，清晰度指标会相应降低，但还是在允许范围，背景噪声来源于室内外的环境噪声、空调通风噪声和人群发出的噪声等。

2． 混响时间

讲话速度中等的人，每秒钟可以出3-4个音节，因此1.5秒更短一些的混响时间，对语言清晰度的影响不大。

3． 直达声与混响时间的声能比

混响时间超过1.5秒时，语言清晰度是混响时间和直达声与混响声声能比的函数关系。如图16所示。

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图16

3）最大声压级

扩声系统在最高可用增益状态下，馈入扬声器系统的电压相当于设计使用功率（或所声器额定功率）的电压值，在系统要求的频率范围内，各测量点上测出的各个1/3倍频程带内的声压级的平均值，然后再加上6db的信号峰值因子就可得到最大声压级。测试信号源为粉经色噪声+1/3倍频程带通滤波器。

定义：厅堂内声场稳态时的最大声压级。

以技术参数说明系统最大声级的压潜力。为防止测试时间过长损坏扬声器系统，扬声器系统的馈入功率可1/n取（n=2～10）每测点的最大声压级可用下式计算：

Ｎ0.1U

Lmax=10lg[(∑10)/N]+10Lyn+6db 1=1

式中：Ｌ为第一个1/3倍频程带的声压级 Ｎ为传输频率范围内１/3倍频程的频带数。

六、广播音响设计经验参考资料

喇叭所需噪声电平与音频电平的大体指南(适用 所有类型喇叭) 噪声电平用分贝(db)表示.以下为一些典型示例.

图17

当通过喇叭传输语音或音乐时，传输电平需高于环境噪声电平。在语音传输情况下，传输电平应高于噪声电平5至10db，背景高3-5db，前景音乐15-20db。

声音强度估算

通常使用声压级（db）来表示喇叭出来的声音强度。电子输入至喇叭增强时声压级提高，喇叭距离增加进声压级降低。以下公式说明了这一关系：

喇叭排列

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