会议室扩声系统中吸顶扬声器的设计.docx

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会议室扩声系统中吸顶扬声器的设计

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目前专门多的会议扩声系统使用了吸顶扬声器设计，尤其是办公场所的圆桌型的会议室。

在这种应用下采纳吸顶式设计显然对声场的均匀度指标贡献是最大的。

但专门多工程上所设计的吸顶扬声器系统依旧沿用背景音乐扩声方式的连接与操纵，如此做不但没有发挥顶置扩声系统的强项，反而给人一种“廉价工程”的感受。

在本文的稍后，我们以国务院某会议室的实际工程为例，向读者介绍一下顶置扩声系统的种种优势。

   我们首先要明确一点，确实是会议扩声到底如何样才算好呢？

我想应该从两个方面考虑，一个是讲功能，也确实是先进性和灵活性的问题；第二个确实是声场的效果，关于会议扩声系统我们最关怀什么？

答案是首先要听的见，其次是听的清。

那么它对应技术问题的确实是要有足够的声压级和足够的清晰度，我们在那个地点确实是围绕着这两个问题展开讨论的。

一、   会议室的声场声像问题

国内的会议室格局大抵分为主席台式的“报告会议厅”和圆桌式会议厅两大类。

前者通常室内空间较大，分为主席台和听众两个部分。

目前专门多的工程设计差不多上采纳前置主音箱，并在侧墙处悬挂补声音箱的做法，如图一：

图一大报告会议厅的主音箱+多补声音箱的设计

   这种扬声器设计大概是能够“万能”的，因为它不考虑房间的长宽比、不考虑房间高度、不考虑纵向深度、不考虑会议室有没有圆柱等遮挡物等等，统统能够使用。

而关于纵深尺寸过大的场合，只需要在后场增加延时即可。

如此设计的最大问题确实是声场的均匀度专门差，也确实是越大的房间均匀度越不行，靠近扬声器的听众声压过大。

而且由于不均匀的扬声器布局将大大限制传声增益，同样如此的布局关于声像的定位也不是十分准确。

   那个地点我们认真讨论一下声音的声像定位。

开篇的时候我们差不多确认会议系统最重要的两个问题确实是声压级和清晰度的问题，并没有提到声像的问题。

这点是和演出系统完全不同的，关于演出系统来讲，声像定位甚至比清晰度更加重要，因此几乎全部的大型演出系统，只要有方法通过主扩声系统能均匀覆盖全场的设计，就绝对不能使用补声扬声器，因为任何的侧补声、顶补声都会对声像的正确还原有阻碍。

然而在会议系统中，我们扩声的要紧任务是让听众最清晰的听到发言者的讲话内容，而不是关怀那个声音是从哪个方向发过来的（在联合国大会上，听众们差不多上带着耳机开会的，他们也可不能认为讲话者是凑在他耳边发言的），也确实是讲能听清晰，就达到目的了。

因此我们在会议扩声的设计中，应该把声像的问题放在最后。

   关于一些改造的系统、临时搭建的场地或者不具备吊顶安装扬声器的场合，我也建议大伙儿尽量采纳图二所示的音箱布局。

图二补音音箱的放置方法

   因为在图一中的补声3和4的两只音箱完全是多余的，即使会议室的纵深特不狭长，也只需要再增加一对音箱并同样按照向后的摆放方法向后场平移。

象图一那样把补声音箱3和4放置到后面的两个角上，然后对向主席台方向确实是专门不可取的，现在在中间座位的听众将获得一些延时不同的各方向的声音，反而降低了声音的清晰度。

要明白，我们不是在观赏多通道的电影围绕立体声（电影的围绕声在不同的音箱发出的是不同内容的声音，因此能产生包围的感受，然而在会议系统中全部的通道差不多上一模一样的声音，它们在空间会聚只能产生干涉）。

因此按图二的摆放也要适当对后场音箱增加延时。

   另外一种圆桌型会议室则更不建议采纳四角的包围式结构了，如图三。

图三圆桌会议室的四角式音箱布局会产生严峻的啸叫

如此做几乎专门难达到足够的传声增益，啸叫的现象会专门严峻，甚至使用了大量吸声材料和反馈抑制器也无济于事。

二、   吸顶扬声器网络布置方案

   在大部分的会议室扩声系统中，我们都建议采纳吸顶扬声器的设计，由于如此的声场专门容易分布的均匀，同时也大大降低了声反馈的概率，提高了传声增益。

因此在如此的设计中，也要充分考虑会议话筒的指向性选择，通常是采纳超心形指向的鹅颈话筒为宜，而尽量幸免全向或半球形的界面话筒（PZM），也要尽量幸免使用高灵敏的领夹话筒。

   吸顶扬声器按辐射面积分布能够有以下三种布置。

见图四。

图四吸顶扬声器的分布

   作为会议系统使用，我们只推举第二种，也确实是最小搭接的方式。

上图所示的圆形是在听众耳朵高度测量的一个声场分布图，所对应的顶棚扬声器安装的数量因此还与房间吊顶的高度以及扬声器的有效辐射角（指向角）相关。

在图五中，我们要想精确算出辐射半径，只要明白辐射角和辐射高度就能够了。

图五吸顶扬声器的辐射范围

这是一个简单的数学计算，我们按照那个计算方法，估算出了100平方米的房间的扬声器数量，见图六

辐射高度

辐射角

2.5米

3米

3.5米

4米

4.5米

5米

90º

9

6

5

4

3

3

60º

25

17

13

10

8

7

图六房间扬声器数量估算表

   从上图我们能够发觉，假如使用大辐射角的扬声器能够节约安装的数量，从那个角度分析是对的。

但是大辐射角的扬声器的指向性差，相应的临界距离小，因此对提高语音清晰度又是不利的，这不又是个矛盾么？

我们把那个话题留在了第四部分讨论。

   吸顶扬声器在天花板上的布局差不多上要遵循对称摆放的原则，除非你的会议室是不规则的，一般来讲对称的分布有利于声场的均匀性。

两种类型的会议室布置方法参考图七和图八。

图七主席台会议室吸顶扬声器布局

图八圆桌会议室吸顶扬声器布局

在图七中，主席台的返送音箱也同时被顶棚的吸顶扬声器所取代，这对美观也是有专门大好处的。

   顺便多提一句，推动各扬声器的功放，最好用两个通道推动交叉对称的音箱，如图八中，用“功放1”推动吸顶1、5；用“功放2”推动吸顶2、6；用“功放3”推动吸顶3、4，如此做的目的确实是万一某台功放出现故障，也不至于整个这半边都没有声音。

三、   有效幸免抖动回声

   我们明白，在闭合空间构成的混响声场里面，声音会在室内产生共振，共振频率波称为简正波，当简正波在多个方向上同时重合的时候（声学上称为间并现象）就会发生强烈的频率共振，那个共振频率是极易引起声学啸叫的。

由于那个问题的根源是由于空间的物理分布和声波传递的特性造成的，而与扩声系统无关，因此我们要对房间进行声学处理，也确实是通常讲的增加吸声材料、改变反射结构等。

我们那个地点所讨论的会议室扩声，一般差不多上专门规正的房间结构和装修，这对声学特性的处理来讲是特不不利的。

假如我们能在装修之前提出声学装修建议的话，专门多后面的调试就可不能那么辛苦。

但多数工程差不多上内部装修方案差不多确定甚至差不多装修完毕了才让我们介入，因此我们专门难去操纵房间的声学环境了。

   我们在布置扬声器的时候，要尽量幸免的确实是抖动回声，所谓抖动回声也是一种简正波，确实是声音在两个硬质平行反射面之间来回反射，而能量却衰减专门少，见图九。

图九抖动回声

   抖动回声能够在顶棚和地面之间形成，也能够在两个平行的侧墙之间形成，而且这种驻波是专门容易激发电声系统的自激形成正反馈，因此我们在系统设计的时候要尽量避开抖动回声，当安装吸顶扬声器的时候，扬声器的轴向最好避开坚硬的水平桌面，能够落在人的头顶或其它空白区域。

另外地面应该铺设尽量厚重的地毯，座位也要尽量选择软布包的软椅。

关于顶棚有可能的话也要在照顾美观的同时做进一步的声学设计（充分利用顶棚的空腔吸声结构是对低频共振的最好解决方法，但要请专业的声学设计师做设计指导）。

四、   扬声器的带宽、功率和指向角对清晰度的阻碍

   在会议扩声系统中，我们没有必要去追求象音乐重放所需要的带宽。

通常来讲，我们能够在电子操纵部分，将滤波器带宽限制在100Hz——8kHz差不多足够用了。

可能有人要提出会议室可能还要放音乐之类的音源，我们不要不记得，那个扩声系统是为开会使用的，音乐只是附加的、次要的东西（况且8kHz的带宽关于一般的音乐播放也是足够的了），我们不能为了那个次要的东西去冒啸叫的危险，因为电声系统开放的带宽越宽，则发生啸叫的概率就越大。

实际工作中，有时为了达到足够的传声增益，我们甚至把带宽压缩到150Hz——4.5kHz仍然能得到足够的语音清晰度。

关于扬声器，我们不建议使用定压方式的吸顶扬声器（在下一部分我们也提到为了进一步增加系统增益，必须采纳多通道分区传输信号，如此就需要多台功放去推动全部的吸顶扬声器，在这种应用中也就没有必要使用定压扬声器了）；第二个缘故确实是会议系统使用的扬声器并非是背景音乐中使用的小功率扬声器，而采纳的多为100W以上的全频扬声器或扬声器组（能够是组合形式，但最优是同轴全频带吸顶扬声器），关于这种大功率扬声器若要配接更大容量的变压器也会进一步提高成本，却收不到任何好处；其三确实是一般的音频变压器会劣化扬声器的频响特性，但加装昂贵的音频变压器可能变压器本身的价格差不多超过了扬声器本身了。

   在会议扩声系统来讲，功率的问题是比较矛盾的。

一方面设计了足够大的输出功率，另一方面却又推不起来音量（因为啸叫）。

以至于工程验收的时候，工程商乐道于播放流行音乐，那个声压级足能够和Disco媲美。

但另一方面呢？

一推起话筒就傻眼，声音小的悲伤，推杆一动就啸叫，然后就把责任一鼓脑的推到建声上面去了，仿佛我们工程商差不多上窦娥一样，声音不行我们也是受害者。

有多少设计师是真正的从自己身上找出毛病又解决了呢？

现在专门多的设计师在设计会议室功率的时候还采纳“辐射距离每增加一倍，声压级衰减6dB”那个理论，结果确实是在一个百十来平方米的会议室用了上千瓦的功率音箱。

要明白那个“倍距衰减6dB”的理论是在自由声场中才使用的，我们在会议室里面是封闭的混响声场，声能的衰减在倍距上可能还不足1dB（在一个120平方米的阶梯教室里，教师只要有一只2瓦的扩音器就能够让全部的学生听的清清晰楚的）。

在圆桌型的会议室里，若扩声系统的平均声压级比本底噪声高3dB，听众就能听的特不清晰了。

因此会议扩声系统设计师需要做的不是“需要多大功率”的情况，而是“能输出多大功率”的情况。

我们在第二部分讨论了一些关于吸顶扬声器的辐射角对声音覆盖范围的阻碍。

事实上辐射角度阻碍不仅仅是覆盖特性，而更重要的是它的传输特性，关于一个宽指向角的扬声器，相应的临界距离会缩小的特不小，使得听众的耳朵高度专门容易就进入到混响区域，这会大大降低语音清晰度指标，为了幸免这些问题，就必须降低天花的高度，这在现实中是不能被同意的。

因此选择适当的辐射角是特不关键的，在国内的大部分工程，选择60º或90º的指向角差不多上值得推举的。

五、   利用MixMinuses提高传声增益

   关于MixMinuses的概念可能大部分音响工程师还比较生疏，事实上这只是一种技术手段而已，实现的方法能够是多样的。

具体来讲，确实是在吸顶扬声器构成的会议系统中，某只话筒正上方对应的扬声器，应该尽量的衰减由该只话筒输出的信号。

换句话讲确实是头顶的每只喇叭都在播放全部的音频信号，然而关于这只喇叭下面的那只话筒，应该从总音量中减掉大部分。

如此做的目的确实是尽量减少相互靠近的扬声器和话筒之间的放大倍数，用以提高传声增益，还有一个缘故确实是因为讲话本人（及左右“邻居”）也没有必要听太多的“自己”的声音。

   因此我们在实现MixMinuses的系统中，必须认真调校每一只扬声器所对应的下面的话筒（以及邻近的话筒）的反相插入电平。

见图十。

图十MixMinuses原理

   这只是一个示意图，其中的混音台能够是一个调音台，也能够是一个电子处理器。

反相输入确实是利用类似调音台上面的反相按钮（Invert）将其相位翻转180º以后和总线电平叠加。

   实现MixMinuses要具备两个要紧条件：

一是吸顶扬声器必须是多通道系统，调音台的每个输出通道对应一个扬声器通道，我们要在那个通道上进行该区域话筒的反相叠加；第二个条件确实是要求图十中的两个输入信号必须具有严格的相同的相位延时，假如两个信号并非同步到达混音器，那么反相信号就不能准确地从合成电平中“减掉”，也就达不到MixMinuses的目的了。

六、   工程案例

   在国务院某总理会议室，采纳了吸顶扬声器的安装方式，会议为圆桌形式。

该会议室长约18米，宽约10米，吊顶高约5.5米，共使用了10只独立通道的扬声器，每只扬声器的功率是150瓦。

操纵系统以媒体矩阵为核心并应用了MixMinuses技术。

在最终的使用中，该系统能够长时刻保持70只话筒同时打开、最多11人同时讲话而不出现啸叫。

而那个系统只是在输出端总共加入了15段参量均衡器，而且没有使用图表均衡器和反馈声抑制器。