扬声器的安放位置及声场的设计

扬声器的安放位置及声场的设计

扬声器最理想的安放位置应该是覆盖区内的任何位置都能听到相同的响度和清晰度的音响。因此必须注意，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、分散供声和分供声三种供声方案。良好的公共广播工程应能有效地控制扬声器的声场分布鞋和满足投射距离的声压级要求扬声器系统：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，而扬声器一般用大功率音箱：而公共广播系统，由于它对音色要求不高，一般用3W-6W在天花喇叭即好。公共广播系统设通常都从声扬开始（即扬声器的放置位置），然后再向后推动功率放大器、声处理系统，调音台、直至筒和其他音源。这种逐步向后、推进的设计步骤是十分必然的。因为声场设计是满足系统功能和音响效果的基础，它涉及扬声器系统进行功率和信号途径等。只有确定扬声器系统才能进行功率放大器驱劝功率的计算和驱动信号途径的确定，然后再根据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造型等。声场声场设设是公共广播系统的基础，涉及系统最终的音响效果，但也是非常复杂繁琐的工作。由于计算机技术飞跃发展，现在可采用以上的版本的声学软件工具进行计算，最终可获得满足预期要求的声场设计报告。声扬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 声扬设计流程图a) 集中供声顾名思议是把一组扬声器集中安装在一个固定位置上的供声系统。对于舞台剧场或多功能厅来说，扬声器组通常安装在靠自然声源的舞台台上方左右两侧（三路扬声器系统可分为左右三组成安装）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均匀，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问题。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”形式的阵列组合吊在大厅中央。利用扬声器指向特性即偏轴方向的声压随角增大而逐渐减少的特性声场达到互补的结果。如果扬声器位置得当，可使声场更为均匀，如图5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。缺点是对于形状复杂，又有多层楼厅和眺台的厅堂，声场不易做得均匀，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来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，抑制混响声的影响，提高声音的清晰度。b) 分散式供声对于无法采用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，以及对于难以获得好的语言清晰度的混响时间较长的大型礼堂，可采用分散式的供声。分散式供声有两种形式：

一种是以天花喇叭扬声器为供声单元的分散式供声，如图6所示。另一种小功率音柱或音箱（功率为25W-60W）为供声单元的分散式供声系统。分散式供声系统能获得均匀的声场，并由于扬声器与听众之间的距离较近，可保持较高的直达声与混响声的声能比。所以在混响时间较长的条件下也能获得较高的清晰度，并且不容易发生回声问题。吊顶天花板扬声器大都是口径为130mm-160mm（5寸寸）的3W-6W中频纸盆扬声器，最大声压级为90-93db，1m，适合播放语言节目，高音与低音与抵音性能较差。天花板扬声器的布局设计应根据服务区域的体形和空间设计，环境噪声和扬声器的最大压级等参数综合考虑。图7是扬声器的指向角a=90圆锥形方向图的服务区计算图。单元天花板扬声器的声场所覆盖S1为：

S1=[2（）tga]2 (m2)

当a=90时，（1）式可简化为：

S1=[a] 2 (m2)

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为声扬声覆盖的总面积，单位为m2

S1为单个扬声器的声场覆盖面积。单位为m2

H为天花喇叭离地面的高度，单位为m2

小功率天花板扬声器常用于空间高度H不大于5-6m的会场或公共场所，例如在一个高度H=4m 环境噪声为45db(A)的会场采用天花板扬声器分散式供声时，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+(3W功率衰减为-8db因此到达听众耳朵高度的最高声压级为=，可满足良好清晰度的要求。根据（图7）和（图8）还可算出天花扬声器之间的音隔距离为：2=5m。

根据设计经验，在走廊天花喇叭之间的距离在15米之间，距离墙的喇叭小于8米。用小型声柱的分散式系统也可按上例类似的方法计算其间隔的距离和声压级等级参数。图9是声压级距离衰减的计算曲线。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。为改善视听感觉，在礼堂舞台上可设置一个目标扬声器，因为该扬声器没有延时单元，所以容易使听众认定为声源。为使前后各扬声器发出的声音能够同时到达各听众位置，系统中还应设如图10示的延时单元。延迟时间T的计算如下：T=（（D/340）*103（ms） (3式中：D 为观众离舞台声源距离与最近声器声源的距离差，单位为m。分散式供声的最大优点是声场均匀，直达声与混响声的声能比高，它的最大缺点是视听感觉不一致和多声源之间的声音干扰较大，影响声音清晰度。采用小功率高密度低声压的分散式供声可在混响时间较长的特大

型会场中获得较好的语言可信度。c) 分区式供声对于狭长型的礼堂，集中供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高这些观众区的声压级和直达声，如图11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、后观众区的声音会产生重叠效果，影响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元使两组扬声器的声音能够同时到达听众区。为保证声像位效果，要求补声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系统如果设计和调试不当，很容归产生声波干扰，影响系统的清晰度。上述三种供声方案各有优缺点，须因地制宜使用。由于公共广播覆盖的区域较大，因此，从一套系统来看实际上是多个声场组成。在每个声场中，为保证系统声像感觉一致，音质清晰自然，首先考虑集中供声方案。D）室内扬声器的布置扬声器系统内置的合理与否，直接关系到整个系统音响效果，扬声器的布置的一般应遵循以下原则：（1）使听众区的声场尽可能达到均匀一般；（2）视听方向一致，声音听感自然；（3）有利于克服声反馈，提高传声增益；（4）扬声器的覆盖角应能覆盖全部听众（5）听众区的声级应能满足总技术条件要求；（6）各扬声器发出的声音到达听众区各点的时间差应小于5-30ms；（7）便于安装、调试和维护