公共广播系统设计说明

公共广播系统设计说明

一、公共广播系统讲明

（一）、公共广播系统概述公共广播系统属于扩声音响系统中的一个分支，而扩声音响系统又称专业音响系统涉及电声、建声和乐声三种学科的边缘科学。因此公共广播系统最终成效涉及合理、正确的电声系统设计和调试，良好的声音传播环境（建声条件）和精确的现场调音三者最佳的结合，三者相辅相成缺一不可。

公共广播作为一个系统咨询题，在系统设计中必须综合考虑上述咨询题。在选择性能良的电声设备基础上，通过周密的系统设计，认确实系统调试和良好的建声条件上，达致电声悦耳、自然的音响成效。

广播系统分类：广义的广播系统包含扩声系统和放声系统两大类：1、扩声系统：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，失真和振荡现象。要保证系统稳固和正常运行，最高可用的系统增益比发生声反馈自激的临界增益低6dB。

2、放声系统：系统中只有磁带机，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，是广播系统一个特例。

公共广播系统按用途可分为以下几类：

1）室外广播系统室外广播系统要紧用于体育场、车站、公园、艺术广场、音乐喷泉等。它的特点是服务区域面积大，空间宽广。背景噪声大；声音传播以直达声为主；要

求的声压级高，如果周围有高楼大厦等反射物体，扬声器布局又不尽

合理，声波经多次反射而形成超过50ms以上的延迟，会引起双重声或多重声，严峻时会显现回声等咨询题，阻碍声音的清晰度和声像定位。室外系统的音响成效还受气候条件、风向和环境干扰等阻碍。

2）室内广播系统室内广播系统是应用最广泛的系统，包括各类影剧院、体育场、歌舞厅等。它的专业性专门强，既能非语言扩声、又能供各类文艺演出使

用，对音质的要求专门高，系统设计不仅要考虑电声技术咨询题，还要涉及建筑声学咨询题。房间的体形等因素对音质有较大阻碍。

3）公共广播系统公共广播系统为宾馆、商厦、港口、机场、地铁、学校提供背景音乐和广播节目。近几年来，公共广播系统还兼做紧急广播，可与消防报警系统联动。公共广播系统的操纵功能较多。如选区广播与全呼广播功能、强制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。为减少传输线路损耗，一样都采纳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）会议系统随着国内、国际交流的增多，近年来电话会议，电视会议和数字化会议系统（DCN）进展专门快。会议系统广泛用于会议中心、宾馆、集团和政府机关。会议系统包括会议讨论系统、表决系统、同声传译系统和电视会议系统。要求音、视频（图像）系统同步，全部采纳电脑操纵和储存会议资料。

（二）、广播系统的特点

背景音乐简称BGM ，是Back ground music 的缩写，它的要紧作用是掩盖噪声并制造一种轻松和谐的气氛，听的人若不用心听，就不能辨不其声源位置，音量较小，是一种制造轻松愉快环境气氛的音乐。因此，背景音乐的成效有两个，一是心理上掩盖环境噪声，二是制造与室内环境相适应的气氛，它在宾馆、酒店、餐厅、商场、医院、办公楼等广泛的应用。

三）、广播音响系统的组成

不管哪一种广播音响系统，差不多可分四个部分：节目设备、信号的放大处理设备、传输线路和扬声器系统。

节目源设备：节目源通常为无线电广播，激光唱机和录音卡座等设备提供，此外还有传声器、电子乐器等。

信号放大器和处理设备：包括均衡器、前置放大器、功率放大器和各种操纵器及音响加工设备等。这部分设备的首要任务是信号放大，其次是信号的选择。调音台和前置放大器作用和地位相似（因此调音台的功能和性能指标更

高），它们的差不多功能是完成信号的选择和前置放大，此外还担负音量和音响成效进行各种调整和操纵。有时为了更好地进行频率均衡和音色美化，还另外单独投入图示均衡器。这部分是整个广播音响系统的“操纵中心”。功率放大器则将前置放大器或调音台送来的信号进行功率放大，再通过传输线去推动扬声器放声。

传输线路：传输线路尽管简单，但随着系统和传输方式的不同而有不同的要求。对礼堂、剧场等，由于功率放大器与扬声器的距离不远，一样采纳低阻大电流的直截了当馈送方式，传输线要求用专用喇叭线，而对公共广播系统，由于服务区域广，距离长，为了减少传输线路引起的损耗，往往采纳高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高。

扬声器系统：扬声器系统要求整个系统的匹配，同时其位置的选择也要切合实际。礼堂、剧场、歌舞厅音色，而扬声器一样用大功率音箱；而公共广播系统，由于它对音色要不高，一样用3W-6W 在天花喇叭即好。

（四）、公共广播工程系统设计

公共广播系统设计通常都从声场开始（即扬声器的放置位置），然后再向后推进到功率放大器、声处理系统，调音台、直至话筒和其他音源。这种逐步向后推进的设计步骤是十分必定的。因为声场设计是满足系统功能和音响成效的基础，它涉及扬声器系统的选型，供声方案和信号途径等。只有确定扬声器系统才能进行功率放大器驱动功率的运算和驱动信号途径的确定，然后再按照驱动功率的分配方案进一步确定信号处理方案和调音台的选型等。

声场设计是公共广播系统的基础，涉及系统最终的音响成效，但也是专门复杂繁琐的工作。由于运算机技术的飞跃进展，现在可采纳EASE3.0 以上的版本的声学软件工具进行运算，最终可获得满足预期要求的声场设计报告。声场设计过程可能需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系统供声方案根椐建筑物的功能、体型、空间高度及布局等因素，可分为集中供声、分散供声和分区供声三种供声方案。

良好的公共广播工程应能有效地操纵扬声器的声场分布和满足投射距离的声压

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位置上的供声系统。关于舞台的剧场或多功能厅来讲，扬声器组通常安装在靠近自然声源

的舞台台口上方左右两侧( 三路扬声器系统可分为左中右三组安装 )如图2 和图3 所示。

由于声音来自舞台方向，与观众的视听方向一致，听感自然。为使全部观

众区声场平均，扬声器应置于较高的信置。为克服前几排观众区“头顶感”声像，可在台口两侧或台唇部位设置若干小功率辅助扬声器，利用哈斯效应解决

前区观众声像一致的咨询题

图2 大型厅堂的集中供声系统

(a)体育馆的集中供声系

统

(b)厅堂的集中供声系

图3 剧场的集中供声系统

图 4 扬声器的偏轴衰减和距离衰减特性的互补作用对四面均有观众区的大型体育馆或大型厅堂，扬声器系统通常以一种“声塔”形式的阵列组合吊挂在大厅中央。

利用扬声器指向特性即偏轴方向的声压随偏角增大而逐步减少的特性和声压级随投射距离的增加按距离的平方减少的特性可声场达到互补的结果。如果扬声器位置得当，可使声场更为平均。如图4 所示

集中供声的优点是声像一致，听感自然：扬声器之间的声波干扰小；声音清晰度高。缺点是关于形状复杂，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，由于投身距离远，后座观众区的声压级可能会偏低。为此，可利用强指向性的远投射扬声器增强后部观众区的声压级以及在眺台下面的声影区适当增设几个补声扬声器，增加这部分区域的直达声和声压级，抑制混响声的阻碍，提升声音的清晰度。

b）分散式供声

关于无法采纳集中供声的大型或狭长高度又不高（低于 6 米）或空间

结构可分为几部分的大厅，以及关于难以获得好的语言清晰度的混响时刻较长的大型礼堂，可采纳分散式的供声。

分散式供声有两种形式：一种是以天花安装扬声器为供声单元的分散式供声，如图5 所示。另一种是以小功率声柱或音箱（功率为25W~60W）为供声单元的分散式供声系统，如图5 所示。

分散式供声系统能获得平均的声场；并由于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条件下也能获得较高的清晰度，同时不容易发生回声咨询题。

吊顶天花板扬声器大差不多上口径为130mm~160mm（5 寸~6.5 寸）的3W~6W中频纸盆扬声器，最大声压级为90~93 db,1m,适合播放语言节目，高音与低音性能较差。

图5 大礼统堂中的分散式系

（a）侧视图

( a) 平面图

天花板扬声器的布局设计应按照服务区域的体形，空间设计，环境噪

声和扬声器的最大声压级等参数综合考虑。图6是扬声器的指向角 a =9

圆锥形方向图的服务区运算图。单元个天花板扬声器的声所覆盖S1 为

S1=0.785 [ 2 (H-1.5) tg a ]的平方(平方米)

当 a =90时， ( 1 )式可简化为：

S1=0.785 [a (H-1.5)] 的平方(平方米)

如果需要覆盖的面积为S,按80%的覆盖分布，需要的扬声器总数量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不大于5?6 m的会场或公共场所，例如在一个高度H= 4m环境噪声为45dB (A)的会场采纳天花板扬声器供分散式供声时，可选用灵敏度为86dB，1W，1m 左右的，额定功率为3W 的天花板扬声器。为使听众能获得良好

的清晰度，要求听众处的直达声声压级高于环境噪声声压级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 因此到达听众耳朵高度的最高声压级为90.8 - 8 =82.2 dB，可满足良好清晰度的要求。按照图6 (a)还可算出天花扬声器之间的间隔距离为：2(H-1.5)=5m。

图6 天花板扬声器的分散式供声系统

( a) 天花板扬声器声场覆盖立面图

(b) 80%的水平覆盖图(c) 10 0%的水平覆盖图

使用小型声柱的分散式系统也可按上例类似的方法运算其间隔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善视听感受，在礼堂舞台上可设置一个目标扬声器，因为该扬声器没有通过延时，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同时到达各听众位置，系统中还应当设不如图8所示的延时单元。延迟时刻T 的运算如下：

式中：D为观众离舞台声源的距离与最近扬声器声源的距离差，单位为m。

分散式供声的最大优点是声场平均，直达声与混响声的声能比高，它的最大缺点是视听感受不一致和多声源之间的声音干扰较大，阻碍声音清晰度。采纳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型会场中获得较好的语言可信度。

图8 礼堂中分散式系统方框图

c)分区式供声

关于狭长型的礼堂,集中供声扬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升这些观众区的声压级和直达声，如图9 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、后部观众区的声音会产生两重声成效，阻碍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