广播大厦多功能厅室内扩声系统的声场设计

李佳祺

摘 要：多功能厅改变了以往单一的“会堂式”布置格局，功能应用的多元化，也就对音响、灯光等系统的配置有了新的要求。本文结合一定的建筑声学知识，合理配置各个音响设备，给广播大厦多功能厅设计此扩声系统，具有一定的实用价值。

关键词：多功能厅；扩声系统；设计

中图分类号：TN912.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）19-0044-02

Sound Field Design of Indoor Sound Reinforcement System in

Broadcasting Mansion Multi-function Hall

LI Jiaqi

（Henan Broadcasting System Technical Department，Henan Zhengzhou 450003）

Abstract： The multi function hall has changed the previous single "Hall" layout pattern. With the diversification of functional applications， the configuration of sound and lighting systems also has new requirements. It is of practical value to design the sound expansion system for the multi-function hall of broadcasting mansion， combining with the knowledge of architectural acoustics and rationally configuring each sound equipment.

Keywords： Multifunction Room；Sound amplifying system；Design

多功能廳以其功能的多样性，特别适合我国国情需要，并在这几年的时间得到迅速普及应用。

为了满足各个方面的需求，特别是针对音质方面的需要，一般都使用电声扩声系统。因此，对音质的设计应当以适于电声扩声为主要原则，即通过墙面及吊顶安装吸声材料使室内混响时间较短，同时设置一套功率足够、声场分布较为均匀的电声系统。根据国标GB28049-2011T《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范的设计》要求，笔者通过EASE4软件建模进行扩声系统设计，并对声场覆盖进行了模拟计算。EASE 4声学模拟软件可以借助AUTOCAD软件来建立三维模型，进行设计和修改方案。

1 室内混响时间的选取

一般来讲，混响时间短可提高语言的清晰度，混响时间稍长可提高语音的丰满度，但混响时间过长也会严重干扰视听，使语言清晰度大大降低。笔者认为，应首先保证语言的清晰度。只有在特定的混响时间条件下对系统进行声学特性指标的设计方案才是准确的、科学的，这也是此次设计考虑的重点。故而在进行扩声系统设计之前须以特定的混响时间为基础。因此，混响时间的变化范围可以在1～2s。混响时间T60可用赛宾（Sabin）公式算出：

[T60=0.16V/αST]

混响时间和以下因素有关。①大厅空间的体积：一般来说，室内体积越大，则混响时间越长。②声音的平均吸声系数：由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差，所以高频声音的混响时间比低频声音短。吸声系数的大小除取决于材料的性能和结构外，对于同一种材料而言，还与声波的入射频率、入射方向有关。一般材料的吸声系数在0～1之间，吸声系数α越大，表明材料的吸声性能越好。③房间内壁材质的平均反射面积：如果内壁是高系数级别的吸声性能材料，那么混响时间就会短些，如果内壁是低系数级别的反射性材料，那么混响时间会长些。房间的内壁是指天花板面、观众区的三个墙壁面、地板面，还包括多功能厅内部放置的可影响声音传播的障碍物表面，特别是座椅（加装有软垫布料面的座椅就会缩短混响时间）。

经现场测量多功能厅的工程数据：体积约为（长×宽×高）2 700m2，面积约为（长×宽）300m2，T60的计算结果平均数约为0.8。使用内壁声学吸声材料可以适应这个变化范围，也可以打开实心墙面以扩展结构面积，但考虑这样可能会消除需要的反射波，而且这种反射波能够增加先前到达的声波的声级。所以，设计为观众区墙面用吸声材料覆盖，天花板上加装反射板，呈45°俯角向观众区后方倾斜。由计算机软件模拟计算的结果，如图1所示。

由图1可知：此结果可以满足会议、音乐会、演出、电影放映的基本要求。在计算机上建立了系统方案的实际模型，以国内有关室内系统方案的标准和规范对该多功能厅方案采用固定混响时间，并以此作为进行电声设计的环境基础。

2 多功能厅室内扩声系统的音响功能

扩声系统的音响设备组成通常来看，主要是由音源设备（包括拾音器）、调音台设备、扩音设备以及周边辅助设备组成。

2.1 音源设备

音源设备是扩声系统能够运行的基础，是声音传输的来源。因此，音源设备的质量标准应当高一些，最好用专业级别的设备。在该多功能厅的扩声系统设计中，可使用指向性为心形的全频段电容话筒来提高拾音质量。

2.2 调音台设备

在该系统设计中，可使用Soundcraft LX9调音台及一台带专业声卡的安装软件均衡器的电脑进行音质处理，调音台的立体声左右两个输出信号送入电脑声卡由软件均衡器进行均衡处理后送往下级设备，以实现扩音效果。

2.3 扩音设备

扩音设备是将声音最终传播出去的设备，主要就是功放器和扬声器。在该系统设计中使用了线阵列音箱，扬声器的布局方式在下文中会展开叙述。

2.4 周边设备

周边设备就是一些必要的辅助设备，比如反馈抑制器、延时器等。这些设备可以根据需要选择安装。一般来讲，为防止话筒在拾音过程中由于碰撞或者强气流产生脉冲干扰音，可采用在拾音器后加抑制器的方式将此干扰音滤除掉。在实际的扩声系统运行中，会受到外界噪音的影响，为了减少噪音的影响，故而要采取一些处理措施。

2.5 各个设备之间的连接与安装

连接与安装这个环节，主要的设计考虑重点是连接线的屏蔽与衰减以及接口的匹配与卡接到位问题。特别是设备之间的相互连接问题，遵循“小信号短距离，大信号长距离”的原则；从传声器到功率放大器的所有设备都采用具有屏蔽层的音频双绞线进行连接，由于这些设备之间的电信号都是小信号，容易被干扰，所以要进行屏蔽保护，而且各个设备之间的连线长度控制在2m以内。至于功率放大器到音箱设备之间的连接情况，因此环节的电信号较大，可以忽略电磁干扰的问题，连接线的长度为音控间到舞台扩声音箱的距离，约为30m。在安装设备中，考虑到设备的相互影响以及设备本身的热噪性，须将各个接头安装牢固，保证各个设备可靠接地。另外，还需要为日常的使用和维护便利留出一定的裕量。

3 扬声器的布局

扬声器的合理布局在该多功能厅扩声系统的声场设计中，根据实际的需求及前文论述的混响时间结果，考虑到影响扩声系统运行效果的因素主要有扬声器的频响性能、输出功率、扬声器的位置以及设备之间的安装连接等，因此本文在这几方面展开论述。①扬声器的频率特性标准为其频响曲线尽可能平直②扬声器的输出功率，在确定多功能厅内的响度级后，为了使观众区的各个位置达到期望的响度效果，需要使扬声器的额定功率小于功率放大器的额定功率，以保证音质效果丰富饱满，具有立体感。③扬声器的位置选择以利于观众区内的响度均匀为标准，避免出现有些位置声音太大而有些位置声音太小的情况出现。因此，此设计方案中选择了线阵列音箱，并以这些因素为参考，代入EASE4设计软件进行仿真设计。

EASE4利用内置的可听化模拟软件模块，使用模拟计算的脉冲响应与音乐信号响应，通过外耳传输函数，使设计者能够听到实际的音响效果。作为一个系统问题，扩声系统在系统设计中必须综合考虑可得到的语言扩声效果声音模糊不清、反馈啸叫的干扰使声音无法开大、音乐重放时音质变调听之乏味等问题。在选择性能良好的电声设备基础上，要通过周密的系統设计、仔细的系统调试和良好的建声条件，才能达到悦耳、自然的音响效果[2]。

本扩声系统应具备的功能如下：①应满足举行会议、音乐会、电影放映、学术讲座以及综合演出功能；②系统采用LR立体声扩声方式，必须能够完整地覆盖整个观众区这就要求声场的覆盖效果满足声压是均匀分布的；③扩声系统须维持一定的稳定性，利于在正常使用过程中工作人员的操控便利，同时确保设备运行时的电气安全，不要导致事故发生；④扩声系统内的设备安装、线缆铺设、各种接头连接，均应符合国家发布的施工安装技术标准及技术规范；⑤扩声系统内的设备采购价格符合预算要求，在合理价格范围内追求高性价比。

参考文献：

[1]高维忠.音响工程设计与音响调音技术[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]中华人民共和国国家广电总局.厅堂扩声系统设计规范 GB 50371-2006[S].北京：中国计划出版社，2006.