楼宇自动化讲稿第三篇.docx

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楼宇自动化讲稿第三篇

第三篇楼宇智能化综合应用技术

第八章智能楼宇的声频应用技术

第一节扩声系统

一、人耳特性

1、频率范围：

16-20kHz

＜20Hz为次声波，＞20kHz为超声波

400Hz以下为低音、400-8000Hz为中音、8000Hz以上为高音

人声在基波200-4000Hz，男声偏低而女声偏高。

2、听限：

为1-120db以上，在50db左右的响度较适合，人耳对响度的听觉为对数关系，当响度较小对变化率较敏感，当响度越大时对变化率较敏感度下降，db（分贝）是声压级的大小单位，声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝，是对数关系，与人耳的响度听力相似。

0－20分贝很静、几乎感觉不到。

20－40分贝安静、犹如轻声絮语。

40－60分贝一般、普通室内谈话。

60－70分贝吵闹。

70－90分贝很吵。

90－100分贝吵闹加剧、听力受损。

100－120分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。

3、灵敏度：

对中音灵敏度高，对低、高音灵敏度低。

人耳等响度曲线

4、掩耳效应：

响度大的声音会掩盖响度小的。

5、连音效应：

对两个间隔＜50ms的响声无法分辨，会认为是一个响声。

二、音响参数

1、指标三要素：

1）频率范围（Hz）：

CD≈16-20kHz±1db（宽和平坦）

2）谐波失真（T.H.D）：

CD≈0.001%（小），功放≈0.01%，话筒≈1%，耳机≈0.1%，扬声器≈1%

3）信噪比（S/N）：

CD≈110db（大），功放≈70db，话筒≈90db，耳机≈90db，扬声器≈80db

不同的音响设备指标有高低之差，声-电和电-声转换设备的指标较低，如扬声器的指标最低，话筒次之，耳机（头戴式）的较好，而电-电设备的指标较高，如调音台、前置放大器、功放等，最高的是数码设备，如：

CD、MD、DVD等。

三分频音箱频响曲线

2、听音三要素：

1）响度db（强度）：

听觉

2）音调Hz（频率）：

高低音，中央C的基频=261.6Hz，高音C=523.2Hz高八度

3）音色（波形及谐波分量）：

分辩音源

3、立体声三要素：

1）响度差：

当两音箱的响度相等，声像居中；当右音箱响度逐步减小，声像逐步向左音箱移动；当响度差＞15db时，因掩耳效应，声像固定在左音箱。

2）时间差：

当两音箱的声响同时到达听音者时，声像居中；当右音箱声响逐步延迟，声像逐步向左音箱移动；当时间差＞3ms时，声像固定在左音箱；相差＞50ms时声像分裂，听到先后两个声响。

3）相位差：

当两音箱的声响相位相同时，声像居中；当右音箱相位滞后到60-120度时，声像逐步向左音箱移动；当滞后120度时，声像可移到左音箱之外（扩展立体声原理）；当滞后180度时，两音箱反相激励（反相接线），声音跑到两音箱外，中间空缺。

4、混响三要素：

混响调节电路原理图

1）延时时间（Delay）：

混入音频的延时时间（语言较短，歌唱可较长）。

2）重复次数（Repeat）：

混入声频的重复次数（语言3-4次，歌唱5-7次）。

3）反馈深度（depth）：

混入处理后声频的强度（语言30%，歌唱50-70%）。

5、音响还原三要素：

1）音源：

CD、DVD、MD。

2）设备：

调音台、效果器、功放、音箱、线材。

3）环境：

空间较大、偏长方型的房间，室内混响较小，无反射很强的物体和墙面。

6、音响设备三要素：

1）音源设备：

CD、DVD机（15%）。

2）处理及放大设备：

调音台、效果器、功放（30%），线材（5%）。

3）还源设备：

音箱（主、中置、环绕、超低）（50%），耳机（头带、耳塞、耳道）。

三、音响和音乐

1、音响：

用良好音源、设备、听音环境，真实（超真实）地还原各种声响，满足人的听感的追求（偏硬件）。

2、音乐：

对音乐的创作、理解、演奏，主要满足人的情感的需要（偏软件）。

良好的音乐必须在良好的音响上才能发挥到极致的效果。

四、音响设备

1、音源

1）广播及电视：

频响调幅80-8kHz、调频40-15kHz，失真大，信噪比低。

2）磁带：

频响铁带40-12k、铬带30-14k、金属带30-14k，失真大，信噪比低。

3）CD、DVD、MD：

频响20-20k，失真0.01-0.001，信噪比96db以上。

4）MP3：

频响接近CD，但缺乏细腻和层次，失真较大，特别是高频。

5）VCD：

频响窄，严重缺乏细腻和层次，失真较大，效果最差。

6）传声器：

频响电容式14k以上，动圈式12k，驻极体式10k以下。

分单向、双向、全向性，高、中、低灵敏度。

2、音频处理设备

1）调音台

对每路音频信号进行调节→多路混合为L、R总线→总处理→输出，有6、8、16、32路等，还能多台并联扩充路数使用；近年来出现了数字式的，效果很好。

a）每路信号调节功能：

●MIC：

话筒输入接口，有6.5直插（二线不平衡）和卡侬插座（三线平衡）。

●PEAK：

峰值指示灯，亮时警告使用者输入信道内的讯号过强，要衰减。

●GAIN：

增益旋钮，是用来调节输入信号电平大小的，要与LINE-20DB配合。

●LINE-20DB：

衰减20分贝按键，当接电声乐器或CD时信号比话筒强得多，要衰减。

●HIGH、MIDDLE、LOW：

三段均衡器旋钮，分别可以对高频、中频、低频进行增强或衰减，调节量±15db。

低音：

20Hz～500Hz适当时，低音张弛得宜，声音丰满柔和。

不足时声音单薄，过度提升时会使声音发闷，明亮度下降，鼻音增强。

中音：

500Hz～2KHz适当时声音透彻明亮。

不足时声音朦胧，过度提升时会产生类似电话的声音。

高音：

2KHz～16KHz是影响声音层次感的频率。

不足时声音的穿透力下降，过强时会掩蔽语言音节的识别，使齿音加重、音色发毛。

●MONITOR：

总监听音量旋钮，调节该路信号在监听线路中的音量大小。

●EFFECT：

输出至效果器电平旋钮，调节该路效果（混响）的强弱。

●PANPOT:

声像旋钮，它用来调整该通道信号在左右声道之间的立体声位置。

●PFL：

衰减器前监听按键，当衰减器前监听按键按下时，监听输出送出的仅为该路信号，使用该键可有效地判别出杂音的来源。

●FADER：

衰减器（音量推子），决定该路信号发送给总线输出的音量大小。

b）R、L总线调节功能：

●LED电平表：

显示R、L总线上信号强度。

●多段均衡器：

七段分为（63、160、400、1k、2.5k、6k、16k）Hz，调节量±15db，用于音乐效果的调节，可以美化（包括丑化）和修饰声音，使声音（或音乐）风格更加鲜明突出，丰富多彩达到所需要的艺术效果。

常见的有5、7、9、11段。

●Delay、Repeat、depth：

总线效果调节（延时时间、重复次数、反馈深度）。

●EFFECT：

R、L总线效果器旋钮，调节总线效果（混响）的强弱。

●MASTER：

总线衰减器（音量推子），决定R、L总线输出的音量大小。

●OUTPUT：

R、L总线输出插座（连接到功放）。

也有带功放的调音台，可直接推动音箱。

●监听耳机插座和PHOME：

插监听耳机和调节监听音量的大小。

c）外接设备功能：

●BUSOUT：

总线输出，用于多台调音台为扩充路数而并联使用。

●EFFECT：

外接效果器。

●EFX.RETURN：

外接效果器返回信号。

●AUX.IN：

辅助输入，外部音频信号输入，如CD、DVD等。

●LINEOUT：

线路输出，内部L、R总线信号输出，如接反听功放。

2）专业均衡器：

常见为31段，主要用于调整音乐厅的音响频谱响应曲线和啸叫抑制。

由于室内的形状和装饰材料对不同频率的反射和吸收，使音响频谱响应曲线形成了波峰和波谷，造成声染色，所以需用专业均衡器对音响设备放大频谱上进行补偿调节，使两者合成的音响频谱为平直效果。

另外，音响系统的啸叫常发生在几个较窄的频点上，通过均衡器对这些频点的信号进行适当的衰减，可有效地抑制啸叫。

3）专业效果器：

能够产生各种混响和人声合唱效果，模拟影院、大厅、体育场、山谷、旷野等各种场景功能。

4）专业压限器：

限制信号的动态范围，防止大信号的出现（突响和烧设备）。

5）专业反馈抑制器：

对信号移相破坏正反馈；

自动侦测啸叫频点并进行抑制。

6）激励器：

谐波发生器，增加信号中的谐波（味精），增加音响特色。

7）家用卡拉OK机：

有两路话筒、一路音频输入，一路音频输出，带混响和激励器；能分别调节两路话筒的高音、中音、低音和音量，能分别调节混响三要素和激励强度，能分别调节背景音乐和话筒总音量，也有带功放的OK机，可直接推动音箱。

3、音频放大

前、后级功放和AV功放

1）前级功放：

音频信号电压放大，1VP-P的信号放大到10-30VP-P后在输出到功放。

2）后级功放：

音频信号电压+电流放大=功率放大。

按电路有：

甲、乙、甲乙类；按器件有：

晶体管、电子管；按用途有：

家用、专业；按功能有：

纯功放、AV功放。

3）合并式功放：

前级和后级都做在一体的功放。

4）AV功放：

内置杜比AC-3、DTS、THX的5.1声道解码器，有FL、FR、C、LS、RS五个声道功放和SW超低音信号输出，用于家庭影院的5.1声道系统。

同时配置有遥控器、FM收音、卡拉OK、混响、升降调、功能。

4、扬声器

1）扬声器原理与结构：

音频电流在音圈上产生磁场与磁钢的磁场产生相吸或相斥的，带动了振膜震动，使空气也发生了震动，还原出声音。

扬声器分高、中、低音，口径小、振膜轻的高频响应好，口径大、振膜大的低频响应好。

主要指标有：

口径、频响范围、阻抗、功率、灵敏度等，失真在1%左右。

扬声器原理、结构

2）高音单元：

Φ4吋以下，频响2kHz以上，阻抗4、6、8Ω，功率X0-X00W，灵敏度90db以上。

种类有：

纸盘、丝球顶、钛球顶，铝带、专业号筒。

高音单元及频响曲线

3）中音单元：

Φ5-6吋，频响X00-X000Hz，阻抗4、6、8Ω，功率X0-X00W，灵敏度90db以上。

种类有：

纸盘、PP膜。

中音单元及频响曲线

4）低音单元：

Φ6吋以上，频响X00-X000Hz，阻抗4、6、8Ω，功率X0-X00W，灵敏度90db以上。

种类有：

纸盘、PP膜、防弹布。

低音单元及频响曲线

5、耳机：

频响X-20kHz以上，阻抗16-36Ω，失真0.X%。

种类有：

耳塞、耳道、头戴式，指标是往后面的好。

耳塞、耳道、头戴式耳机

6、分频器：

1）两分频：

分频点3000Hz左右。

二分频器电路及频响

2）两分频：

分频点500-1000Hz和3000Hz。

低音单元口径越大，分频取值越低。

三分频器电路及频响

7、音箱：

频响X0-20kHz以上，阻抗8-16Ω，功率有大小；按单元有：

二、三、四单元；按结构有：

倒相、密闭；按功能有：

全频、中置、环绕、超低音；按特性有：

演讲、演唱、音乐、古典音乐、摇滚音乐；按用途有：

家用、专业。

家用音箱

专业全频及超低音箱

专业音箱的特点是功率大、体积大、重量大、音频下限低，家用音箱特点是体积较小，功率在100W以下，但音质比专业的要细腻。

8、对音响设备和指标的追求

由于声-电、电-声转换设备的指标较低，而电-电设备的指标较高，所以在投资上要有侧重；如在选购音响系统投资分配时，音箱占50%，DVD占10-15%，功放占30-40%，线材占5-10%。

话筒要超过100元/支，最好选电容式。

9、对听音环境的要求

1）房间长-宽-高比例为无理数，不能整除，墙面不是平行的（设计）。

2）房间的墙面是吸音或粗糙的，减少声音反射（可贴或挂吸音材料，铺地毯）。

3）正确摆放音箱：

离边墙＞500mm，离地面＞300mm，后倒相的离后墙＞100mm，不要摆放在墙角，否则反射严重，声音混浊。

10、室内音响系统设计要点

1）会议或演讲系统（中小会议室、教室，300m2以下）

会议系统的特点是功率不需很大、指标要求和投资不需很高。

采用两路立体声系统：

几支驻极体会议话筒（中灵敏度，单指向，几十元支），一台低端DVD（几百元台），一台8路低端调音台（几百元台），一台低端50W纯功放（几百元台）推动一对低端口径不大的50W音箱（几百元对），一台低端＞3000流明液晶投映机（几千元台），话筒和音箱采用下图布置。

2）演唱系统（300m2以下）

演唱系统的特点是功率较大、指标要求和投资都中等。

采用两路立体声系统：

几支电容式话筒（低灵敏度，单指向，几百元支，无线的上千元对），一台中档DVD（上千元台），一台8路中、高档调音台（几千元台），一台中档100W纯功放（几千元台）推动一对中档大口径的100W音箱（几千元对），一台中档＞3000流明液晶投映机（几千元台），话筒和音箱采用上图布置。

3）听音室系统（300m2以下）

听音室系统的特点是功率较大、指标要求和投资都高。

采用两路立体声系统：

一台高档DVD（几千元台），一台中档150-200W纯功放（几千元台）推动一对高档大口径的150W音箱（上万元对），高档线材（上千元），选配一台高档＞4000流明液晶投映机（上万元台），音箱采用上图布置。

4）迪厅系统（300m2以下）

迪厅系统的特点是功率很大、指标要求中等、投资较高。

采用两路立体声+两路超低音系统：

一台中档DVD（上千元台），一台8路中档调音台（几千元台），一台中档350W纯功放（几千元台）推动四个中档大口径的150W专业全频音箱（几千元对），一台中档500W纯功放（上万元台）推动四个中档大口径的350W专业超低音箱（上万元对），中档线材（几千元），房间四个角各放置一个全频音箱和超低音箱。

如该迪厅需要演唱，还需要另配制一套演唱系统设备。

5）背景音乐系统（咖啡厅、茶庄300m2以下）

背景音乐系统的特点是功率不需很大、指标要求和投资不需很高。

采用两路立体声系统：

几支动圈话筒（低灵敏度，单指向，上百元支），一台低端DVD（上千元台），一台8路低端调音台（几百元台），一台低端50W纯功放（几百元台）推动数个低端20W书架式音箱（几百元对），音箱采用多点均响分布方式。

6）家庭影院系统（AV系统）

有杜比AC-3、DTS、THX三种编码方式的5.1声道系统，有FL、FR、C、LS、RS五个声道功放和SW超低音信号输出。

主声道为频响20-20kHz，中置150-20kHz，环绕100-20kHz，超低20-150Hz。

播放时DVD需要碟片有5.1声道的编码信号（为1MHz的数据流），在DVD或功放有相应的解码器还原5.1声道信号，并有5.1声道功放和5.1声道音箱。

5.1环绕立体声音箱

AV系统的特点是功率较大、指标要求中等，投资1万元左右；如要兼顾纯音乐欣赏投资要加大，对于要求很高的发烧友，AV和纯音乐欣赏是分开的。

AV系统设备配置：

两支电容式话筒（低灵敏度，单指向，几百元支，无线的上千元对），一台低端DVD（几百元台），一台中档100W的AV功放（几千元台）推动一套中档AV音箱（几千元套），考虑加一个250W有源超低音箱（几百元个）。

显示采用42吋以上大屏幕液晶或等离子电视（4k元以上），DVD与电视有三种连接方式：

复合视频、S端子、色差分量插头座

●复合视频（AV莲花插）：

将Y（亮度）和C（色度）信号复合为一路传送，色度信号编码方式有：

NTSC（美国、日本等大部分国家）、PAL（德国、中国等部分国家）、SECAM（法国、俄罗斯等少数国家），电视机需对复合视频信号进行Y/C分离，然后对色度信号解码得到Y、R、G、B信号，图像清晰度达350线。

●Y/C分离（S端子）：

将Y（亮度）和C（色度）信号分两路传送，电视机只需对色度信号解码，得到Y、R、G、B信号，图像清晰度达450线。

●色差分量（三色莲花插）：

将Y（亮度）、Pr（红色差）、Pb（蓝色差）信号分三路传送，电视机根据公式（Y=0.299R+0.587G+0.114B）计算出Y、R、G、B信号，图像清晰度达600线以上。

●HDMI-A（高清多媒体接口）：

是19针的数字化视频/音频接口技术，最高数据传输速度为5Gbps。

同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。

目前用于1080p的高清数字视频和八声道96kHz或立体声192kHz高保真数码音频传送。

HDMI插头座

第六节视频显示技术

一、直接式视频显示器

1、CRT（阴极射线真空管/电子管）

成像原理：

阴极发射的电子束打在屏幕每个像素上发光（荧光粉发红、绿、蓝光），因受抗爆力的限制，最大尺寸为36吋（对角线）。

显像管工作原理

优点：

显示亮度、对比度、响应速度最高；历史最长，曾经是性价比最高，用户最多。

缺点：

动态扫描，图像有闪烁性；体积、重量、耗电量、发热量较大；真空器件，具有内爆性；在20kV的高压工作，有极微量的X射线辐射。

2、LCD（液晶透光）

成像原理：

LCD本身不发光，只是控制每个像素的透光性（液晶透红、绿、蓝光），改变后背光源的光线通过量。

LCD工作原理

优点：

显示分辩率较高，颜色数最多，色彩最鲜艳，体积、重量、电耗最小，液晶板寿命很长（比背光源长）。

缺点：

显示亮度、对比度、响应速度较低，有视角。

当背光源采用荧光管时，屏幕亮度不均匀、有光衰现象，光源寿命为3万小时，如背光源采用LED阵列时，上述问题有明显改善，光源寿命可超6万小时，同时省电20%。

3、PDP（等离子发光）

成像原理：

PDP每个像素都能控制其发光的强弱（等离子发透红、绿、蓝光）。

PDP工作原理

优点：

与液晶相比：

亮度、对比度、响应速度较高，色彩较真实，无视角，价格较低。

缺点：

与液晶相比：

耗电量、发热量较大，小屏幕分辩率不高，不适合长时显示静态画面。

4、LED（半导体发光）

成像原理：

LED每个像素都能控制其发光的强弱（LED发透红、绿、蓝光）。

优点：

亮度很大，适合室内外做各种形状的大屏幕显示。

缺点：

分辩率不高，耗电量、造价大。

二、间接式视频显示器

1、CRT投影机（前投、背投）

成像原理：

用高亮度小屏幕的CRT发光，通过光学透镜反射、放大后投影到屏幕上。

CRT背投原理

优点：

廉价的大屏幕画面。

缺点：

分辩率、亮度、对比度都低，画面亮度不均匀，CTR管光衰明显。

2、LCD液晶投影机（前投、背投）

成像原理：

采用冷光源发光，多晶硅液晶板作为“底片”，通过光学镜头将“底片”上的图像投映到屏幕上，有单片式、三片式。

LCD投影机原理

优点：

获得更大的屏幕画面。

缺点：

分辩率、亮度、对比度都低，画面亮度不够均匀，冷光源（其实很热）光衰明显、寿命短（2千小时），液晶板在光源的高温下易衰老和灼伤，透光率和分辩率下降。

3、DLP液晶投影机（前投、背投）

成像原理：

采用反光液晶板作为“底片”，通过光学镜头将“底片”上的图像反射到屏幕上。

并采用单片通过与色轮的配合，轮流显示红、绿、蓝图像，合成彩色。

优点：

对比度高（接近PDP），反射式液晶板的反光率比透光率高，光量更高，同时控制电路藏在反光层后，表面全部可用于像素，可做得更细、更紧密，分辨率更高；彩色相当于三片机的效果。

缺点：

造价较高。

4、LCOS液晶投影机（前投、背投）

成像原理：

采用单晶硅反光液晶板作为“底片”。

LCOS液晶投影机原理

优点：

分辨率高，阻挡光源的强热不易灼伤，光源利用率、亮度高，响应速度快，对比度高

缺点：

技术门槛较高，有一定的技术难度。

三、超大视频显示墙

在控制中心、歌舞厅、大型舞台、体育场、广场、建筑外墙需要有超大的视频显示墙，主要采用的方式有：

1、矩阵式

采用多台显示器和画面分割控制器组成大型画面矩阵，常用于室内和夜间舞台。

早期的是用CRT组成，接缝较大；现在是用LCD，接缝可做得很小。

2、组合投映式

采用多台投影机拼接投影，组成超大画面，如北京奥运开幕式会场上部的环型屏幕。

但因投影机亮度有限，只能用于夜间显示。

3、LED式

采用LED点阵组成超大画面，如北京奥运开幕式上的画轴。

特点是屏幕可做很大，不一定要求是规则的平面；亮度大，室外、白天都能显示，只是分辩率不高。

四、当前现状和发展

1、视频显示器

目前，随着大屏幕平板显示器的价格明显下降，已趋于普及，CRT显示器除了在特别场合外，已基本退出历史舞台；

2、投影机

而液晶背投的屏幕尺寸不大，大屏幕平板显示器相比已无优势，也逐步被平板显示器替代。

以后，屏幕42吋以下基本是LCD，42-60吋是PDP和LCD，60吋以上主要是PDP。

目前，投影机主要还是LCD、DLP、LCOS直投，会逐步向DLP和LCOS过渡，会往超小型、高亮度、高指标及低价格方向发展。

3、超大视频显示墙

目前还是以矩阵式、投影式、LED点阵为主，LED点阵的应用场合较广，随着价格下降，会得到更广泛的应用。