公共广播系统设计说明.docx

公共广播系统设计说明.docx

《公共广播系统设计说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公共广播系统设计说明.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

公共广播系统设计说明

公共广播系统设计说明

一、公共广播体系说明

（一）、公共广播体系概述

    公共广播体系属于扩声音响体系中的一个分支，而扩声音响体系又称专业音响体系涉及电声、建声和乐声三种学科的边沿科学。

因此公共广播体系最终后果涉及合理、精确的电声体系设计和调试，优胜的声音传播情形（建声前提）和精确的现场调音三者最佳的结合，三者相辅相成缺一弗成。

公共广播作为一个体系问题，在体系设计中必须综合推敲上述问题。

在选择机能良的电声设备差不多上，经由过程严密的体系设计，细心的体系调试和优胜的建声前提上，达致电声悦耳、天然的音响后果。

广播体系分类：

广义的广播体系包含扩声体系和放声体系两大年夜类：

1、扩声体系：

扬声器与话筒处于同一声场内，存在声反馈和房间共振引起的啸叫，掉真和振荡现象。

要包管体系稳固和正常运行，最高可用的体系增益比产生声反馈自激的临界增益低6dB。

2、放声体系：

体系中只有磁带机，光盘机等声源，没有话筒，不存在声反馈可能，声反馈系数为0，是广播系同一个特例。

 公共广播体系按用处可分为以下几类：

 1）室外广播体系

    室外广播体系重要用于体育场、车站、公园、艺术广场、音乐喷泉等。

它的特点是办事区域面积大年夜，空间宽广。

背景噪声大年夜；声音传播以直达声为主；要

求的声压级高，假如四周有高楼大年夜厦等反射物体，扬声器构造又不尽合理，声波经多次反射而形成跨过50ms以上的延迟，会引起双重声或多重声，严峻时会显现反响等问题，阻碍声音的清晰度和声像定位。

室外体系的音响后果还受气候前提、风向和情形干扰等阻碍。

2）室内广播体系

室内广播体系是应用最广泛的体系，包含各类影剧院、体育场、歌舞厅等。

它的专业性专门强，既能非说话扩声、又能供各类文艺表演应用，对音质的要求专门高，体系设计不仅要推敲电声技巧问题，还要涉及建筑声学问题。

房间的体形等身分对音质有较大年夜阻碍。

3）公共广播体系

 公共广播体系为宾馆、商厦、港口、机场、地铁、黉舍供给背景音乐和广播节目。

近几年来，公共广播体系还兼做紧急广播，可与消防报警体系联动。

公共广播体系的操纵功能较多。

如选区广播与全呼广播功能、强迫功换功能和优先广播权功能等。

扬声器负载多而分散、传输线路长。

为削减传输线路损耗，一样都采取70V或100V定电压高阻抗输送。

声压要求不高，音质以中音和中高音为主。

4）会议体系

 跟着国内、国际交换的增多，近年来德律风会议，电视会议和数字化会议体系（DCN）成长专门快。

会议体系广泛用于会议中间、宾馆、集团和当局机关。

会议体系包含会议评论辩论体系、表决体系、同声传译体系和电视会议体系。

要求音、视频（图像）体系同步，全部采取电脑操纵和储存会议材料。

（二）、广播体系的特点

背景音乐简称BGM，是Backgroundmusic的缩写，它的重要感化是掩盖噪声并制造一种轻松调和的氛围，听的人若不用心听，就不克不及辨别其声源地位，音量较小，是一种制造轻松快乐情形氛围的音乐。

是以，背景音乐的后果有两个，一是心理上掩盖情形噪声，二是制造与室内幕况相适应的氛围，它在宾馆、酒店、餐厅、商场、病院、办公楼等广泛的应用。

（三）、广播音响体系的构成

不管哪一种广播音响体系，全然可分四个部分：

节目设备、旌旗灯号的放大年夜处理设备、传输线路和扬声器体系。

节目源设备：

节目源平日为无线电广播，激光唱机和灌音卡座等设备供给，此外还有传声器、电子乐器等。

旌旗灯号放大年夜器和处理设备：

包含均衡器、前置放大年夜器、功率放大年夜器和各类操纵器及音响加工设备等。

这部分设备的重要义务是旌旗灯号放大年夜，其次是旌旗灯号的选择。

调音台和前置放大年夜器感化和地位类似（因此调音台的功能和机能指标更高），它们的全然功能是完成旌旗灯号的选择和前置放大年夜，此外还担当音量和音响后果进行各类调剂和操纵。

有时为了更好地进行频率均衡和音色美化，还别的零丁投入图示均衡器。

这部分是全部广播音响体系的“操纵中间”。

功率放大年夜器则将前置放大年夜器或调音台送来的旌旗灯号进行功率放大年夜，再经由过程传输线去推动扬声器放声。

传输线路：

传输线路因此简单，但跟着体系和传输方法的不合而有不合的要求。

对会堂、剧场等，因为功率放大年夜器与扬声器的距离不远，一样采取低阻大年夜电流的直截了当馈送方法，传输线要求用专用喇叭线，而对公共广播体系，因为办事区域广，距离长，为了削减传输线路引起的损耗，往往采取高压传输方法，因为传输电流小，故对传输线要求不高。

扬声器体系：

扬声器体系要求全部体系的匹配，同时其地位的选择也要符合实际。

会堂、剧场、歌舞厅音色，而扬声器一样用大年夜功率音箱；而公共广播体系，因为它对音色要不高，一样用3W-6W在天花喇叭即好。

（四）、公共广播工程体系设计

公共广播体系设计平日都从声场开端（即扬声器的放置地位），然后再向后推动到功率放大年夜器、声处理体系，调音台、直至话筒和其他音源。

这种慢慢向后推动的设计步调是十分必定的。

因为声场设计是知足体系功能和音响后果的差不多，它涉及扬声器体系的选型，供声筹划和旌旗灯号门路等。

只有确信扬声器体系才能进行功率放大年夜器驱动功率的运算和驱动旌旗灯号门路切实事实上定，然后再依照驱动功率的分派筹划进一步确信旌旗灯号处理筹划和调音台的选型等。

声场设计是公共广播体系的差不多，涉及体系最终的音响后果，但也是专门复杂繁琐的工作。

因为运算机技巧的飞跃成长，现在可采取EASE3.0以上的版本的声学软件对象进行运算，最终可获得知足预期要求的声场设计申报。

声场设计过程可能须要反复多次才能达到要求。

图1是声场设计的流程式图。

图1 声场设计流程图

广播体系供声筹划

根椐建筑物的功能、体型、空间高度及构造等身分，可分为集中供声、分散供声和分区供声三种供声筹划。

优胜的公共广播工程应能有效地操纵扬声器的声场分布和知足投射距离的声压级要求。

a） 集中供声

顾名思义是把一组扬声器集中安装在一个固定地位上的供声体系。

关于舞台的剧场或多功能厅来说，扬声器组平日安装在接近天然声源的舞台台口上方阁下两侧（三路扬声器体系可分为左中右三组安装）如图2和图3所示。

因为声音来自舞台偏向，与不雅众的视听偏向一致，听感天然。

为使全部不雅众区声场平均，扬声器应置于较高的信置。

为克服前几排不雅众区“头顶感”声像，可在台口两侧或台唇部位设置若干小功率关心扬声器，应用哈斯效应解决前区不雅众声像一致的问题

图2 大年夜型厅堂的集中供声体系

（a）体育馆的集中供声体系                                             

 （b）厅堂的集中供声体系                                    

图3 剧场的集中供声体系

图4 扬声器的偏轴衰减和距离衰减特点的互补感化

对四面均有不雅众区的大年夜型体育馆或大年夜型厅堂，扬声器体系平日以一种“声塔”情势的阵列组合吊挂在大年夜厅中心。

应用扬声器指向特点即偏轴偏向的声压随偏角增大年夜而逐步削减的特点和声压级随投射距离的增长按距离的平方削减的特点可声场达到互补的成果。

假如扬声器地位合适，可使声场更为平均。

如图4所示

集中供声的长处是声像一致，听感天然：

扬声器之间的声波干扰小；声音清晰度高。

缺点是关于外形复杂，又有多层楼厅和眺台的厅堂，声场不易做得平均；狭长的厅堂，因为投身距离远，后座不雅众区的声压级可能会偏低。

为此，可应用强指向性的远投射扬声器加强后部不雅众区的声压级以及在眺台下面的声影区恰当增设几个补声扬声器，增长这部分区域的直达声和声压级，克制混响声的阻碍，提大声音的清晰度。

b） 分散式供声

关于无法采取集中供声的大年夜型或狭长高度又不高（低于6米）或空间构造可分为几部分的大年夜厅，以及关于难以获得好的说话清晰度的混响时刻较长的大年夜型会堂，可采取分散式的供声。

分散式供声有两种情势：

一种是以天花安装扬声器为供声单位的分散式供声，如图5所示。

另一种是以小功率声柱或音箱（功率为25W~60W）为供声单位的分散式供声体系，如图5所示。

分散式供声体系能获得平均的声场；并因为扬声器与听众之间的距离专门近，可保持较高的直达声与混响声的声能比。

因此在混响时刻较长的前提下也能获得较高的清晰度，同时不轻易产生反响问题。

 吊顶天花板扬声器大年夜差不多上口径为130mm~160mm（5寸~6.5寸）的3W~6W中频纸盆扬声器，最大年夜声压级为90~93db,1m,合适播放说话节目，高音与低音机能较差。

图5 大年夜礼统堂中的分散式系

（a）侧视图

（a）      平面图

天花板扬声器的构造设计应依照办事区域的体形，空间设计，情形噪声和扬声器的最大年夜声压级等参数综合推敲。

图6是扬声器的指向角α=90  圆锥形偏向图的办事区运算图。

单位个天花板扬声器的声所覆盖S1为：

S1=0.785［2（H-1.5）tgα］的平方         （平方米）

当α=90时，

（1）式可简化为：

S1=0.785[α（H-1.5）]的平方         （平方米）

假如须要覆盖的面积为S，按80%的覆盖分布，须要的扬声器总数量N为：

N=S/S1

上式中：

S为声场覆盖的总面积。

单位为m

S1为单个扬声器的声场覆盖面积，单位为m

H为天花离地面的高度，单位为m

小功率天花板扬声器常用于空间高度H不大年夜于5～６m的会场或公共场合，例如在一个高度H=4m情形噪声为45dB（A）的会场采取天花板扬声器供分散式供声时，可选用灵敏度为86dB，1W，1m阁下的，额定功率为3W的天花板扬声器。

为使听众能获得优胜

的清晰度，要求听众处的直达声声压级高于情形噪声声压级25dB,即45dB+25dB=70dB。

3W扬声器在离扬声器口1m处的最大年夜声压级为 86+4.8dB （3W功率分为4.8dB）=90.8dB,1m。

2.5m 高度 （H-1.5）的距离衰减为 -8dB 是以达到听众耳朵高度的最大声压级为90.8-8=82.2dB，可知足优胜清晰度的要求。

依照图6（a）还可算出天花扬声器之间的距离距离为：

2（H-1.5）=5m。

图6 天花板扬声器的分散式供声体系

（a）      天花板扬声器声场覆盖立面图

（b）80%的程度覆盖图                （c）100%的程度覆盖图

应用小型声柱的分散式体系也可按上例类似的方法运算其距离的距离和声压级等级参数。

图7是声压级距离衰减的运算曲线。

图中横坐标为离声源端口的距离，

纵坐标为声压级的相对衰减速dB.

 图7  声音传播的距离衰减运算图

为改良视听感到，在会堂舞台上可设置一个目标扬声器，因为该扬声器没有经由延时，因此容量使听众认定为声源。

为补偿前后各扬声器发出的声音能够或许同时达到各听众地位，体系中还应设不如图8所示的延时单位。

延迟时刻T的运算如下：

式中：

D为不雅众离舞台声源的距离与比来扬声器声源的距离差，单位为m。

分散式供声的最大年夜长处是声场平均，直达声与混响声的声能比高，它的最大年夜缺点是视听感到不一致和多声源之间的声音干扰较大年夜，阻碍声音清晰度。

采取小功率高密度低声压的分散式供声可在混响时刻较长的特大年夜型会场中获得较好的说话可托度。

图8 会堂平分散式体系方框图

c） 分区式供声

关于狭长型的会堂,集中供声扬声器投射到后面不雅众区的声压级会偏低,具有较深楼台和眺台的大年夜型剧场，因为楼台和眺台的遮挡,使主场扬声器的直达声无法抵达，造成楼台和眺台下面的“声影”区。

为此必须在会堂的中、后部及楼台下面的“声影”区内布设若干个补声扬声器来进步这些不雅众区的声压级和直达声，如图9所示。

这种扬声器

的构造称为分区式供声。

在分区式供声体系中，因为主扬声器与补声扬声器之间的距离较大年夜，两个声源达到听众地位的相对延时较大年夜，如不经延时处理，达到中、后部不雅众区的声音会产生两重声后果，阻碍这部分不雅众区的声音清晰度，为防止这种不雅象产生，可在补声扬声器的旌旗灯号通道中插入一个延时单位使两组扬声器的声音能够或许同时达到听众区。

为包管声像定位后果，要求补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体系假如设计和调试欠妥,专门轻易产生声波干扰，阻碍体系的清晰度。

图9 室内分区式扬声器体系

上述三种供声筹划各有优缺点，必须随机应变应用。

为包管体系声像感到一致，音质清晰天然，应首选先推敲集中供声筹划。

d） 室内扬声器的安排

扬声器体系内置的合理与否，直截了当关系到全部体系的音响后果，扬声器的安排一样应遵守以下原则：

（1）      使听众区的声场尽可能达到平均一样：

（2）      视听偏向一致，声音听感天然；

（3）      有利于克服声反馈，进步传声增益；

（4）      扬声器的覆盖角应能覆盖全部听众

（5）      听众区的声压级应能知足总技巧前提要求；

（6）      各扬声器发出的声音达到听众区各点的时刻差应小于5~30ms;

（7）      便于安装、调试和爱护。

（五）、体系设计中必须推敲的几个技巧参数

包含：

传声增益、说话清晰度、最大年夜升压级。

1）传声增益

工程业主也许起首会问扩声体系能开到多响？

用什么技巧参数来衡量呢？

那个问题在欧美各国用声音增益来表达（EASE或其他声学设计软件都采取此参数）。

在我国和原苏联采取传声增益来表达。

扩声体系的传声增益（ 或声音增益）受声反馈身分限制，不克不及开到扬声器能够或许达到的最大年夜声压级。

图10是一个简单的室外扩声体系产生声反馈的道理图。

扩声体系的接通时，逐步增大年夜体系放大年夜器的增益，当增益递增大年夜到某一地位时，扬声器放出的部分声音经由过程空间传播收受接收到话筒输入端，现在话筒输出端产生一个旌旗灯号，其振幅大年夜小等于或大年夜于原输入旌旗灯号的一个周期或是它的整数倍时，那个过程能够本身保持下去，即不须要别处的输入旌旗灯号也会产生输出，体系进入反馈状况（产生体系啸叫）。

扩声体系进入啸叫的临界状况时，因此还示听到逆耳的啸叫声，但体系的频率特点显现极不规矩的变更，声音产生专门大年夜畸变。

要使体系正常运行，体系的增益应留有6dB的余量，使它远离体系啸叫（体系自激）的临界状况。

因此我们可获得传声增益的定义为：

传声增益：

扩声体系达到最高可用增益时（临界增益减去6dB增益余量），在指定的各听众地位上测得的平均声压级与话筒处声压级的dB数差值。

声音增益：

体系打开并增大年夜到最高可用增益时，在指定的各听众地位上测得的平均声压级（dB）减去体系封闭时在雷同听众地位上测得的平均声压级dB的差值。

上述两种定义表达同一个声反馈物理现象，它们的差别仅在于测量方法的不合和表达方法不合罢了。

声音增益的概念明白，容量明白得，说明不雅众区应用扩声体系和不应用扩声体系可获得进步的声压级数值。

但在实际测量中，假如测量点离原始声源较远，情形噪声又较大年夜时，专门难精确测出体系封闭时声源达到测点的声压级。

传声增益表示不雅众区的平均的平均声压级与话筒处声声压级的差值（dB），假如我们明白了话筒处的声压，那么立时就可算出不雅众区的平均声压级了，例如；平日演讲人的嘴巴离话筒0.5m时,话筒处的声压级约为70dB，假如体系的传声增益为-6dB，那么可求得不雅众区的平均声压级为70dB-6dB=64dB,假如还要进步不雅众区的声压级，则可把话筒接近讲话人的嘴巴，例如把那个距离从0.5m减小到0.125m（125mm）那么话筒处的声压级可进步到82dB（距离缩短4倍声压级可进步12dB）现在不雅众区的平均声压级也可进步到76dB，留意：

声音增益是+dB数值；传声增益则是-dB的数值，实际能做到最高的传声增益为-6dB。

体系最大年夜可用的声音增益Gmax可用下式运算（请参看图10）：

Gmax=20lgD0-20lgDS+20lgD2-b （dB）

式中:

D0为讲话人到听众间的距离，单位为m；

Ds讲话人到话筒间的距离，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10 扩声体系的声反馈

（A）构造简图             （B）声反馈（单个脉冲旌旗灯号产生一串脉冲）

从上式中可得出以下结论：

1、 声音增益或传声增益不依附讲话人的声压级；

2、 缩短讲话人与话筒之间的距离DS，可有效提大声音增益；

3、 增长话筒和扬声器之间的距离D1，可增长声音增益；

4、 应用强指向性和指向性优良的扬声器体系可进步传声增益。

图11是沿着指向性扬声器-6dB偏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削减6dB，那个成果可直截了当加到体系的声音增益中。

心形话筒不是可进步更多的声音增益吗？

在实际工作过多的依附指向性话筒和指向性扬声器来进步体系的声音增益是不明智的，缘故是话筒和扬声器的指向特点是随频率的变更而变更的，在低频时接近无指向性特点。

是以大年夜多半设计师应用它们的指向特点可获得的声音增益进步不大年夜于6dB。

室内扩声体系的声音增益除受式（4）前提限制和话筒、扬声器指向物性的阻碍外，还受房间建声前提。

此外在电声体系中可采取反馈主动克制器把反射最强烈的频率和振幅最大年夜的房间共振频率接收掉落，然则接收的频率点不跨过5~6个点频。

2）声音清晰度

  声音清晰度是扩声体系的重要技巧指标。

说话清晰度是评判体系可明白度的一种方法。

阻碍说话清晰度的重要身分有：

图11 指向性扬声器声音增益的运算 

1、 声压级与背景噪声声压级的比率

优胜的声音清晰度要求说话声压级大年夜于背景噪声声压级25dB。

假如那个比例在10～15dB时，清晰度指标会响应降低，但照样在许可范畴。

背景噪声来源于室表里的情形噪声、空调通风噪声和人群发出的噪声等。

2、 混响时刻

讲话速度中等的人，每秒种能够出3～4个音节，是以1.5秒更短一些的混响时刻，对说话清晰度的阻碍不大年夜。

3、 直达声与混响时刻的声能比

混响时刻跨过1.5秒时，说话清晰度是混响时刻和直达声与混响声声能比的函数关系。

如图13所示。

图12辅音清晰度损掉与混响时刻和直达声与混响声比率的关系曲线

3）最大年夜声压级

扩声体系在最高可用增益状况下，馈入扬声器体系的电压相当于设计应用功率（或所声器额定功率）的电压值，在体系要求的频率范畴内，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的旌旗灯号峰值因子就可获得最大年夜的声压级。

测试旌旗灯号源为粉红色噪声+1/3倍频程带通滤波器。

定义：

厅堂内声场稳态时的最大年夜声压级

以技巧参数说明体系最大年夜声压级的压潜力。

为防止测试时刻过长破坏扬声器体系，扬声器体系的馈入功率可1/n取（n=2～１０），每测点的最大年夜声压级可用下式运算：

式中：

Li为第一个1/3倍频程频带的声压级

N为传输频率范畴内1/3倍频程的频带数。

（六）、广播扬声器的选用和设备

1、广播扬声器的选用

   原则上应视情形选用不合品种的规格的广播扬声器例如，在有天花板吊顶的室内，宜用嵌入式的，无后罩的天花扬声器，如TH-206、TH-207、TH208系列。

这类扬声器构造简单，价格相对廉价，又便于施工。

重要缺点是没有后罩，易被虫豸、鼠类啮咬。

在仅有框架吊顶面无天花板的室内（如开架式商场）宜用吊装式球型音箱（DQ-101）或有后罩的天花扬声器（如DQ-103系列）。

因为天花板相当于一块无穷大年夜的障板，因此在有天花板的前提下应用无后罩的扬声器也可不能引起短路。

而没有天花板时情形就大年夜不雷同，假如仍用无后罩的天花扬声器，后果会专门差。

这时原则上应应用吊装音箱。

但若嫌投资大年夜，也可用后罩的天花扬声器。

有后罩天花扬声器的后罩不仅有一样的机械防护感化，同时在必定程度上起到防上声短路的感化。

在无吊顶的室内（例如地下泊车场）则宜选用壁挂式扬声器或室内音柱。

前者如BG-508、BG-506系列；后者如M-801、M-802系列。

在室外，宜选用室外音柱或号角。

前者如FS-902、FS-905系列。

这类音柱和号角不仅有防雨功能，同时音量较大年夜。

因为室外情形空旷，没有混响效应选择音量较大年夜的品种是必须的。

在园林草地，宜选用草地音箱。

如MG-602、GB-3007系列。

这类音箱防雨、造型优美，且音量和音质都比较讲究。

在装修讲究、顶棚高阔的厅堂皇，宜选用造型文雅色调和谐的吊装式扬声器。

如DQ-101系列。

至于品牌和档次的选择，天然与投资有关。

WTOPA系列以普及档次为中上级档次。

（七）、广播功放的选用

广播功放不合于HI-FI功放。

其最重要的特点是具有70V和100V恒压输出端子。

这是因为广播线路平日都相当长，须用高压传输才能减小线路损耗。

广播功放的最重要指标是额定输出功率。

应选用多大年夜的额定输出功率，须视广播扬声器的总功率而定。

关于广播体系来说，只要广播扬声器的总功率小于或等于功放的额定功率，同时电压参数雷同，即可随便配接，但推敲到线路损耗、老化等身分，应恰当留有功率余量。

按照“规范”的要求，功放设备的容量（相当于额定输出功率）一样应按下式运算：

P=K1×K2×∑P0

P-功入设备输出总电功率

P0-每一分路（相当于分区）同时广播时最大年夜电功率

Pi -第i分区扬声器额定容量

Ki -第i分区同时须要系数：

办事性广播客房节目，取0.2～０.4

背景音乐系数，取0.5～0.6

营业性广播，取0.7～０.8

为火警变乱广播,取1.0

K1-线路衰耗补偿系数：

1.26～1.58

K2-老化系数：

1.2～1.4

椐此，假如是背景音乐体系，广播功放的额定输出功率应是广播扬声器总功率的1.3倍阁下。

然则，所有公共广播体系原则上应能进行灾难变乱紧急广播。

是以，体系须设置紧急广播功放。

依照“规范”要求，紧急广播功放的的额定输出功率应是广播扬声器容量最又的三个分区中扬声器容量总和的1.5倍。

至于广播功放的其他规格，取决于广播体系的具体构造和投资。

（八）、广播分区

一个公共广播体系平日划分成若干个区域，由治理人员（或预编法度榜样）决定那些区域须分布广播、那些区域须暂停广播、那些区域须插入紧急广播……等等。

分区筹划原则上取决于客户的须要平日可参考下列规矩：

1、大年夜厦平日以楼层分区；商场、游乐场平日以部分分区；活动场常以看台分区；室庐小区度假村平日按物业治理分区，等等。

2、治理部与"大众,"场合宜分别设区。

4、 重要部分或广播扬声器音量有须要由现场人员随便率性调剂的宜零丁设区。

总之，分区是为了便于治理。

凡是须要分别对待的部分，都应瓜分不合的区。

但每一个区内，广播扬声器的总功率不克不及术大年夜，髯同分区器和功放的容量相适应。

以WTOPA系列中的PA-9983D分区器为例，

每一个区的功率容量为500VA，但10个区的总容量不该跨过1000VA。

椐此，假如10个区满负荷运行，则平均每个区不该跨过100VA。