公共廣播系統(tǒng)概述、組成設(shè)計及選配

公共廣播系統(tǒng)概述

    一）、

    公共廣播系統(tǒng)屬于擴聲音響系統(tǒng)中的一個分支，而擴聲音響系統(tǒng)又稱專業(yè)音響系統(tǒng)涉及電聲、建聲和樂聲三種學科的邊緣科學。所以公共廣播系統(tǒng)最終效果涉及合理、正確的電聲系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試，良好的聲音傳播環(huán)境（建聲條件）和精確的現(xiàn)場調(diào)音三者最佳的結(jié)合，三者相輔相成缺一不可。

    公共廣播作為一個系統(tǒng)問題，在系統(tǒng)設(shè)計中必須綜合考慮上述問題。在選擇性能良的電聲設(shè)備基礎(chǔ)上，通過周密的系統(tǒng)設(shè)計，仔細的系統(tǒng)調(diào)試和良好的建聲條件上，達致電聲悅耳、自然的音響效果。

    廣播系統(tǒng)分類：

    廣義的廣播系統(tǒng)包含擴聲系統(tǒng)和放聲系統(tǒng)兩大類：

    1、擴聲系統(tǒng)：揚聲器與話筒處于同一聲場內(nèi)，存在聲反饋和房間共振引起的嘯叫，失真和振蕩現(xiàn)象。要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和正常運行，最高可用的系統(tǒng)增益比發(fā)生聲反饋自激的臨界增益低6dB。

    2、放聲系統(tǒng)：系統(tǒng)中只有磁帶機，光盤機等聲源，沒有話筒，不存在聲反饋可能，聲反饋系數(shù)為0，是廣播系統(tǒng)一個特例。

    公共廣播系統(tǒng)按用途可分為以下幾類：

    1）室外廣播系統(tǒng).

    室外廣播系統(tǒng)主要用于體育場、車站、公園、藝術(shù)廣場、音樂噴泉等。它的特點是服務區(qū)域面積大，空間寬廣。背景噪聲大；聲音傳播以直達聲為主；要求的聲壓級高，如果周圍有高樓大廈等反射物體，揚聲器布局又不盡合理，聲波經(jīng)多次反射而形成超過50ms以上的延遲，會引起雙重聲或多重聲，嚴重時會出現(xiàn)回聲等問題，影響聲音的清晰度和聲像定位。室外系統(tǒng)的音響效果還受氣候條件、風向和環(huán)境干擾等影響。

    2）室內(nèi)廣播系統(tǒng)

    室內(nèi)廣播系統(tǒng)是應用最廣泛的系統(tǒng)，包括各類影劇院、體育場、歌舞廳等。它的專業(yè)性很強，既能非語言擴聲、又能供各類文藝演出使用，對音質(zhì)的要求很高，系統(tǒng)設(shè)計不僅要考慮電聲技術(shù)問題，還要涉及建筑聲學問題。房間的體形等因素對音質(zhì)有較大影響。

    3）公共廣播系統(tǒng):

    公共廣播系統(tǒng)為賓館、商廈、港口、機場、地鐵、學校提供背景音樂和廣播節(jié)目。近幾年來，公共廣播系統(tǒng)還兼做緊急廣播，可與消防報警系統(tǒng)聯(lián)動。公共廣播系統(tǒng)的控制功能較多。如選區(qū)廣播與全呼廣播功能、強制功換功能和優(yōu)先廣播權(quán)功能等。揚聲器負載多而分散、傳輸線路長。為減少傳輸線路損耗，一般都采用70V或100V定電壓高阻抗輸送。聲壓要求不高，音質(zhì)以中音和中高音為主。

    4)會議系統(tǒng)

    隨著國內(nèi)、國際交流的增多，近年來電話會議，電視會議和數(shù)字化會議系統(tǒng)（DCN）發(fā)展很快。會議系統(tǒng)廣泛用于會議中心、賓館、集團和政府機關(guān)。會議系統(tǒng)包括會議討論系統(tǒng)、表決系統(tǒng)、同聲傳譯系統(tǒng)和電視會議系統(tǒng)。要求音、視頻（圖像）系統(tǒng)同步，全部采用電腦控制和儲存會議資料。

廣播系統(tǒng)的特點

    （二）、

    背景音樂簡稱BGM，是Backgroundmusic的縮寫，它的主要作用是掩蓋噪聲并創(chuàng)造一種輕松和諧的氣氛，聽的人若不專心聽，就不能辨別其聲源位置，音量較小，是一種創(chuàng)造輕松愉快環(huán)境氣氛的音樂。因此，背景音樂的效果有兩個，一是心理上掩蓋環(huán)境噪聲，二是創(chuàng)造與室內(nèi)環(huán)境相適應的氣氛，它在賓館、酒店、餐廳、商場、醫(yī)院、辦公樓等廣泛的應用。

    （三）、廣播音響系統(tǒng)的組成

    不管哪一種廣播音響系統(tǒng)，基本可分四個部分：節(jié)目設(shè)備、信號的放大處理設(shè)備、傳輸線路和揚聲器系統(tǒng)。

    節(jié)目源設(shè)備：節(jié)目源通常為無線電廣播，激光唱機和錄音卡座等設(shè)備提供，此外還有傳聲器、電子樂器等。

    信號放大器和處理設(shè)備：包括均衡器、前置放大器、功率放大器和各種控制器及音響加工設(shè)備等。這部分設(shè)備的首要任務是信號放大，其次是信號的選擇。調(diào)音臺和前置放大器作用和地位相似（當然調(diào)音臺的功能和性能指標更高），它們的基本功能是完成信號的選擇和前置放大，此外還擔負音量和音響效果進行各種調(diào)整和控制。有時為了更好地進行頻率均衡和音色美化，還另外單獨投入圖示均衡器。這部分是整個廣播音響系統(tǒng)的“控制中心”。功率放大器則將前置放大器或調(diào)音臺送來的信號進行功率放大，再通過傳輸線去推動揚聲器放聲。

    傳輸線路：傳輸線路雖然簡單，但隨著系統(tǒng)和傳輸方式的不同而有不同的要求。對禮堂、劇場等，由于功率放大器與揚聲器的距離不遠，一般采用低阻大電流的直接饋送方式，傳輸線要求用專用喇叭線，而對公共廣播系統(tǒng)，由于服務區(qū)域廣，距離長，為了減少傳輸線路引起的損耗，往往采用高壓傳輸方式，由于傳輸電流小，故對傳輸線要求不高。

    揚聲器系統(tǒng)：揚聲器系統(tǒng)要求整個系統(tǒng)的匹配，同時其位置的選擇也要切合實際。禮堂、劇場、歌舞廳音色，而揚聲器一般用大功率音箱；而公共廣播系統(tǒng)，由于它對音色要不高，一般用3W-6W在天花喇叭即好。

    (四)、公共廣播工程系統(tǒng)設(shè)計

    公共廣播系統(tǒng)設(shè)計通常都從聲場開始（即揚聲器的放置位置），然后再向后推進到功率放大器、聲處理系統(tǒng)，調(diào)音臺、直至話筒和其他音源。這種逐步向后推進的設(shè)計步驟是十分必然的。因為聲場設(shè)計是滿足系統(tǒng)功能和音響效果的基礎(chǔ)，它涉及揚聲器系統(tǒng)的選型，供聲方案和信號途徑等。只有確定揚聲器系統(tǒng)才能進行功率放大器驅(qū)動功率的計算和驅(qū)動信號途徑的確定，然后再根據(jù)驅(qū)動功率的分配方案進。.

系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮的幾個技術(shù)參數(shù)

    (五)、

    包括：傳聲增益、語言清晰度、最大升壓級。

    1）傳聲增益

    工程業(yè)主也許首先會問擴聲系統(tǒng)能開到多響？用什么技術(shù)參數(shù)來衡量呢？這個問題在歐美各國用聲音增益來表達（EASE或其他聲學設(shè)計軟件都采用此參數(shù)）。在我國和原蘇聯(lián)采用傳聲增益來表達。

    擴聲系統(tǒng)的傳聲增益（或聲音增益）受聲反饋因素限制，不能開到揚聲器能夠達到的最大聲壓級。

   擴聲系統(tǒng)的接通時，逐漸增大系統(tǒng)放大器的增益，當增益遞增大到某一位置時，揚聲器放出的部分聲音通過空間傳播回收到話筒輸入端，此時話筒輸出端產(chǎn)生一個信號，其振幅大小等于或大于原輸入信號的一個周期或是它的整數(shù)倍時，這個過程可以自己維持下去，即不需要外面的輸入信號也會產(chǎn)生輸出，系統(tǒng)進入反饋狀態(tài)（產(chǎn)生系統(tǒng)嘯叫）。擴聲系統(tǒng)進入嘯叫的臨界狀態(tài)時，雖然還示聽到刺耳的嘯叫聲，但系統(tǒng)的頻率特性出現(xiàn)極不規(guī)則的變化，聲音發(fā)生很大畸變。要使系統(tǒng)正常運行，系統(tǒng)的增益應留有6dB的余量，使它遠離系統(tǒng)嘯叫（系統(tǒng)自激）的臨界狀態(tài)。于是我們可得到傳聲增益的定義為：

    傳聲增益：擴聲系統(tǒng)達到最高可用增益時（臨界增益減去6dB增益余量），在指定的各聽眾位置上測得的平均聲壓級與話筒處聲壓級的dB數(shù)差值。

    聲音增益：系統(tǒng)打開并增大到最高可用增益時，在指定的各聽眾位置上測得的平均聲壓級（dB）減去系統(tǒng)關(guān)閉時在相同聽眾位置上測得的平均聲壓級dB的差值。,

    上述兩種定義表達同一個聲反饋物理現(xiàn)象，它們的區(qū)別僅在于測量方法的不同和表達方法不同而已。聲音增益的概念明確，容量理解，說明觀眾區(qū)使用擴聲系統(tǒng)和不使用擴聲系統(tǒng)可獲得提高的聲壓級數(shù)值。但在實際測量中，如果測量點離原始聲源較遠，環(huán)境噪聲又較大時，很難正確測出系統(tǒng)關(guān)閉時聲源到達測點的聲壓級。傳聲增益表示觀眾區(qū)的平均的平均聲壓級與話筒處聲聲壓級的差值（dB），如果我們知道了話筒處的聲壓，那么馬上就可算出觀眾區(qū)的平均聲壓級了，例如；通常演講人的嘴巴離話筒0.5m時,話筒處的聲壓級約為70dB，如果系統(tǒng)的傳聲增益為-6dB，那么可求得觀眾區(qū)的平均聲壓級為70dB-6dB=64dB,如果還要提高觀眾區(qū)的聲壓級，則可把話筒靠近講話人的嘴巴，例如把這個距離從0.5m減小到0.125m(125mm)那么話筒處的聲壓級可提高到82dB（距離縮短4倍聲壓級可提高12dB）此時觀眾區(qū)的平均聲壓級也可提高到76dB，注意：聲音增益是+dB數(shù)值；傳聲增益則是-dB的數(shù)值，實際能做到最高的傳聲增益為-6Db。

    系統(tǒng)最大可用的聲音增益Gmax可用下式計算式

    Gmax=20lgD0-20lgDS+20lgD2-b(dB)

    式中0為講話人到聽眾間的距離，單位為m；

    Ds講話人到話筒間的距離，單位為m；

    D1為揚聲器到話筒的距離，單位為m；

    D2為揚聲器到聽眾之間的距離，單位為m；

    聲反饋（單個脈沖信號產(chǎn)生一串脈沖）

    從上式中可得出以下結(jié)論：

    1、聲音增益或傳聲增益不依賴講話人的聲壓級；

    2、縮短講話人與話筒之間的距離DS，可有效提高聲音增益；

    3、增加話筒和揚聲器之間的距離D1，可增加聲音增益；

    4、利用強指向性和指向性優(yōu)良的揚聲器系統(tǒng)可提高傳聲增益。

   心形話筒不是可提高更多的聲音增益嗎？在實際工作過多的依賴指向性話筒和指向性揚聲器來提高系統(tǒng)的聲音增益是不明智的，原因是話筒和揚聲器的指向特性是隨頻率的變化而變化的，在低頻時接近無指向性特性。因此大多數(shù)設(shè)計師利用它們的指向特性可獲得的聲音增益提高不大于6dB。

    室內(nèi)擴聲系統(tǒng)的聲音增益除受式

    （4）條件限制和話筒、揚聲器指向物性的影響外，還受房間建聲條件。此外在電聲系統(tǒng)中可采用反饋自動抑制器把反射最強烈的頻率和振幅最大的房間共振頻率吸收掉，但是吸收的頻率點不超過5~6個點頻。

    2）聲音清晰度

    聲音清晰度是擴聲系統(tǒng)的重要技術(shù)指標。語言清晰度是評價系統(tǒng)可懂度的一種方法。影響語言清晰度的主要因素有：

    1、聲壓級與背景噪聲聲壓級的比率2

    良好的聲音清晰度要求語言聲壓級大于背景噪聲聲壓級25dB。如果這個比例在10～15dB時，清晰度指標會相應降低，但還是在允許范圍。背景噪聲來源于室內(nèi)外的環(huán)境噪聲、空調(diào)通風噪聲和人群發(fā)出的噪聲等。

    2、混響時間

    講話速度中等的人，每秒種可以出3～4個音節(jié)，因此1.5秒更短一些的混響時間，對語言清晰度的影響不大。

    3、直達聲與混響時間的聲能比

    混響時間超過1.5秒時，語言清晰度是混響時間和直達聲與混響聲聲能比的函數(shù)關(guān)系。

    3）最大聲壓級

    擴聲系統(tǒng)在最高可用增益狀態(tài)下，饋入揚聲器系統(tǒng)的電壓相當于設(shè)計使用功率（或所聲器額定功率）的電壓值，在系統(tǒng)要求的頻率范圍內(nèi)，各測量點上測出的各個1/3倍頻程帶內(nèi)的聲壓級的平均值.然后再加上6dB的信號峰值因子就可得到最大的聲壓級。測試信號源為粉紅色噪聲+1/3倍頻程帶通濾波器。

    d定義：廳堂內(nèi)聲場穩(wěn)態(tài)時的最大聲壓級:

    以技術(shù)參數(shù)說明系統(tǒng)最大聲壓級的壓潛力。為防止測試時間過長損壞揚聲器系統(tǒng)，揚聲器系統(tǒng)的饋入功率可1/n�。╪=2～１０），每測點的最大聲壓級可用下式計算：

    式中：Li為第一個1/3倍頻程頻帶的聲壓級

    N為傳輸頻率范圍內(nèi)1/3倍頻程的頻帶數(shù)。

廣播揚聲器的選用和配置

    (六)、

    1、廣播揚聲器的選用

    原則上應視環(huán)境選用不同品種的規(guī)格的廣播揚聲器例如，在有天花板吊頂?shù)氖覂?nèi)，宜用嵌入式的，無后罩的天花揚聲器。這類揚聲器結(jié)構(gòu)簡單，價錢相對便宜，又便于施工。主要缺點是沒有后罩，易被昆蟲、鼠類嚙咬。

    在僅有框架吊頂面無天花板的室內(nèi)（如開架式商場）宜用吊裝式球型音箱或有后罩的天花揚聲器。

由于天花板相當于一塊無限大的障板，所以在有天花板的條件下使用無后罩的揚聲器也不會引起短路。而沒有天花板時情況就大不相同，如果仍用無后罩的天花揚聲器，效果會很差。這時原則上應使用吊裝音箱。但若嫌投資大，也可用后罩的天花揚聲器。有后罩天花揚聲器的后罩不僅有一般的機械防護作用，而且在一定程度上起到防上聲短路的作用。