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1、会议室扩声系统及吸顶扬声器设计天空飞猪发表于2009年07月13日 23:46 阅读(1)评论(1) 分类：知识园地举报著作 兆兆翦 目目前很多多的会议议扩声系系统使用用了吸顶顶扬声器器设计，尤尤其是办办公场所所的圆桌桌型的会会议室。在在这种应应用下采采用吸顶顶式设计计显然对对声场的的均匀度度指标贡贡献是最最大的。但但很多工工程上所所设计的的吸顶扬扬声器系系统还是是沿用背背景音乐乐扩声方方式的连连接与控控制，这这样做不不但没有有发挥顶顶置扩声声系统的的强项，反反而给人人一种“廉廉价工程程”的感感觉。在在本文的的稍后，我我们以国国务院某某会议室室的实际际工程为为例，向向读者介介绍一下下顶置扩扩声
2、系统统的种种种优势。 我我们首先先要明确确一点，就就是会议议扩声到到底怎样样才算好好呢？我我想应该该从两个个方面考考虑，一一个是讲讲功能，也也就是先先进性和和灵活性性的问题题，还要要操作简简单，这这个问题题不是本本文的讨讨论重点点；第二二个就是是声场的的效果，对对于会议议扩声系系统我们们最关心心什么？答案是是首先要要听的见见，其次次是听的的清。那那么它对对应技术术问题的的就是要要有足够够的声压压级和足足够的清清晰度，我我们在这这里就是是围绕着着这两个个问题展展开讨论论的。一、 会议议室的声声场声像像问题国内的会议议室格局局大抵分分为主席席台式的的“报告告会议厅厅”和圆圆桌式会会议厅两两大类。前
3、前者通常常室内空空间较大大，分为为主席台台和听众众两个部部分。目目前很多多的工程程设计都都是采用用前置主主音箱，并并在侧墙墙处悬挂挂补声音音箱的做做法，如如图一：这种扬声器器设计似似乎是可可以“万万能”的的，因为为它不考考虑房间间的长宽宽比、不不考虑房房间高度度、不考考虑纵向向深度、不不考虑会会议室有有没有圆圆柱等遮遮挡物等等等，统统统可以以使用。而而对于纵纵深尺寸寸过大的的场合，只只需要在在后场增增加延时时即可。这这样设计计的最大大问题就就是声场场的均匀匀度很差差，也就就是越大大的房间间均匀度度越不好好，靠近近扬声器器的听众众声压过过大。而而且由于于不均匀匀的扬声声器布局局将大大大限制传传声
4、增益益，同样样这样的的布局对对于声像像的定位位也不是是十分准准确。 这这里我们们认真讨讨论一下下声音的的声像定定位。开开篇的时时候我们们已经确确认会议议系统最最重要的的两个问问题就是是声压级级和清晰晰度的问问题，并并没有提提到声像像的问题题。这点点是和演演出系统统完全不不同的，对对于演出出系统来来说，声声像定位位甚至比比清晰度度更加重重要，所所以几乎乎全部的的大型演演出系统统，只要要有办法法通过主主扩声系系统能均均匀覆盖盖全场的的设计，就就绝对不不能使用用补声扬扬声器，因因为任何何的侧补补声、顶顶补声都都会对声声像的正正确还原原有影响响。但是是在会议议系统中中，我们们扩声的的主要任任务是让让听
5、众最最清楚的的听到发发言者的的讲话内内容，而而不是关关心这个个声音是是从哪个个方向发发过来的的（在联联合国大大会上，听听众们都都是带着着耳机开开会的，他他们也不不会认为为讲话者者是凑在在他耳边边发言的的），也也就是说说能听清清楚，就就达到目目的了。所所以我们们在会议议扩声的的设计中中，应该该把声像像的问题题放在最最后。 对对于一些些改造的的系统、临临时搭建建的场地地或者不不具备吊吊顶安装装扬声器器的场合合，我也也建议大大家尽量量采用图图二所示示的音箱箱布局。因为在图一一中的补补声3和和4的两两只音箱箱完全是是多余的的，即使使会议室室的纵深深非常狭狭长，也也只需要要再增加加一对音音箱并同同样按照
6、照向后的的摆放方方法向后后场平移移。象图图一那样样把补声声音箱33和4放放置到后后面的两两个角上上，然后后对向主主席台方方向就是是很不可可取的，此此时在中中间座位位的听众众将获得得一些延延时不同同的各方方向的声声音，反反而降低低了声音音的清晰晰度。要要知道，我我们不是是在欣赏赏多通道道的电影影环绕立立体声（电电影的环环绕声在在不同的的音箱发发出的是是不同内内容的声声音，所所以能产产生包围围的感觉觉，但是是在会议议系统中中全部的的通道都都是一模模一样的的声音，它它们在空空间会聚聚只能产产生干涉涉）。当当然按图图二的摆摆放也要要适当对对后场音音箱增加加延时。 另另外一种种圆桌型型会议室室则更不不建
7、议采采用四角角的包围围式结构构了，如如图三。图三 圆桌桌会议室室的四角角式音箱箱布局会会产生严严重的啸啸叫这样做几乎乎很难达达到足够够的传声声增益，啸啸叫的现现象会很很严重，甚甚至使用用了大量量吸声材材料和反反馈抑制制器也无无济于事事。二、 吸顶顶扬声器器网络布布置方案案注 在在大部分分的会议议室扩声声系统中中，我们们都建议议采用吸吸顶扬声声器的设设计，由由于这样样的声场场很容易易分布的的均匀，同同时也大大大降低低了声反反馈的概概率，提提高了传传声增益益。当然然在这样样的设计计中，也也要充分分考虑会会议话筒筒的指向向性选择择，通常常是采用用超心形形指向的的鹅颈话话筒为宜宜，而尽尽量避免免全向或
8、或半球形形的界面面话筒（PPZM），也也要尽量量避免使使用高灵灵敏的领领夹话筒筒。 吸吸顶扬声声器按辐辐射面积积分布可可以有以以下三种种布置。见见图四。作为会议系系统使用用，我们们只推荐荐第二种种，也就就是最小小搭接的的方式。上上图所示示的圆形形是在听听众耳朵朵高度测测量的一一个声场场分布图图，所对对应的顶顶棚扬声声器安装装的数量量当然还还与房间间吊顶的的高度以以及扬声声器的有有效辐射射角（指指向角）相相关。在在图五中中，我们们要想精精确算出出辐射半半径，只只要知道道辐射角角和辐射射高度就就可以了了。图五 吸顶顶扬声器器的辐射射范围这是一个简简单的数数学计算算，我们们按照这这个计算算方法，估估
9、算出了了1000平方米米的房间间的扬声声器数量量，见图图六辐射高度辐射角2.5米3米3.5米4米4.5米5米90965433602517131087图六 房间间扬声器器数量估估算表从上图我们们可以发发现，如如果使用用大辐射射角的扬扬声器可可以节省省安装的的数量，从从这个角角度分析析是对的的。可是是大辐射射角的扬扬声器的的指向性性差，相相应的临临界距离离小，所所以对提提高语音音清晰度度又是不不利的，这这不又是是个矛盾盾么？我我们把这这个话题题留在了了第四部部分讨论论。 吸吸顶扬声声器在天天花板上上的布局局基本上上要遵循循对称摆摆放的原原则，除除非你的的会议室室是不规规则的，一一般来说说对称的的分
10、布有有利于声声场的均均匀性。两两种类型型的会议议室布置置方法参参考图七七和图八八。图七主席台台会议室室吸顶扬扬声器布布局图八 圆桌桌会议室室吸顶扬扬声器布布局在图七中，主主席台的的返送音音箱也同同时被顶顶棚的吸吸顶扬声声器所取取代，这这对美观观也是有有很大好好处的。 顺顺便多提提一句，推推动各扬扬声器的的功放，最最好用两两个通道道推动交交叉对称称的音箱箱，如图图八中，用用“功放放1”推推动吸顶顶1、55；用“功功放2”推推动吸顶顶2、66；用“功功放3”推推动吸顶顶3、44，这样样做的目目的就是是万一某某台功放放出现故故障，也也不至于于整个这这半边都都没有声声音。三、 有效效避免颤颤动回声声
11、我我们知道道，在闭闭合空间间构成的的混响声声场里面面，声音音会在室室内产生生共振，共共振频率率波称为为简正波波，当简简正波在在多个方方向上同同时重合合的时候候（声学学上称为为间并现现象）就就会发生生强烈的的频率共共振，这这个共振振频率是是极易引引起声学学啸叫的的。由于于这个问问题的根根源是由由于空间间的物理理分布和和声波传传递的特特性造成成的，而而与扩声声系统无无关，所所以我们们要对房房间进行行声学处处理，也也就是通通常说的的增加吸吸声材料料、改变变反射结结构等。我我们这里里所讨论论的会议议室扩声声，一般般都是很很规正的的房间结结构和装装修，这这对声学学特性的的处理来来说是非非常不利利的。如如
12、果我们们能在装装修之前前提出声声学装修修建议的的话，很很多后面面的调试试就不会会那么辛辛苦。但但多数工工程都是是内部装装修方案案已经确确定甚至至已经装装修完毕毕了才让让我们介介入，所所以我们们很难去去控制房房间的声声学环境境了。 我我们在布布置扬声声器的时时候，要要尽量避避免的就就是颤动动回声，所所谓颤动动回声也也是一种种简正波波，就是是声音在在两个硬硬质平行行反射面面之间来来回反射射，而能能量却衰衰减很少少，见图图九。图九 颤动动回声 颤颤动回声声可以在在顶棚和和地面之之间形成成，也可可以在两两个平行行的侧墙墙之间形形成，而而且这种种驻波是是很容易易激发电电声系统统的自激激形成正正反馈，所所
13、以我们们在系统统设计的的时候要要尽量避避开颤动动回声，当当安装吸吸顶扬声声器的时时候，扬扬声器的的轴向最最好避开开坚硬的的水平桌桌面，可可以落在在人的头头顶或其其它空白白区域。另另外地面面应该铺铺设尽量量厚重的的地毯，座座位也要要尽量选选择软布布包的软软椅。对对于顶棚棚有可能能的话也也要在照照顾美观观的同时时做进一一步的声声学设计计（充分分利用顶顶棚的空空腔吸声声结构是是对低频频共振的的最好解解决方法法，但要要请专业业的声学学设计师师做设计计指导）。四、 扬声声器的带带宽、功功率和指指向角对对清晰度度的影响响 在在会议扩扩声系统统中，我我们没有有必要去去追求象象音乐重重放所需需要的带带宽。通通
14、常来说说，我们们可以在在电子控控制部分分，将滤滤波器带带宽限制制在1000Hzz88kHzz已经足足够用了了。可能能有人要要提出会会议室可可能还要要放音乐乐之类的的音源，我我们不要要忘记，这这个扩声声系统是是为开会会使用的的，音乐乐只是附附加的、次次要的东东西（何何况8kkHz的的带宽对对于一般般的音乐乐播放也也是足够够的了），我我们不能能为了这这个次要要的东西西去冒啸啸叫的危危险，因因为电声声系统开开放的带带宽越宽宽，则发发生啸叫叫的概率率就越大大。实际际工作中中，有时时为了达达到足够够的传声声增益，我我们甚至至把带宽宽压缩到到1500Hz4.5kHHz仍然然能得到到足够的的语音清清晰度。对
15、对于扬声声器，我我们不建建议使用用定压方方式的吸吸顶扬声声器（在在下一部部分我们们也提到到为了进进一步增增加系统统增益，必必须采用用多通道道分区传传输信号号，这样样就需要要多台功功放去推推动全部部的吸顶顶扬声器器，在这这种应用用中也就就没有必必要使用用定压扬扬声器了了）；第第二个原原因就是是会议系系统使用用的扬声声器并非非是背景景音乐中中使用的的小功率率扬声器器，而采采用的多多为1000W以以上的全全频扬声声器或扬扬声器组组（可以以是组合合形式，但但最优是是同轴全全频带吸吸顶扬声声器），对对于这种种大功率率扬声器器若要配配接更大大容量的的变压器器也会进进一步提提高成本本，却收收不到任任何好处处
16、；其三三就是普普通的音音频变压压器会劣劣化扬声声器的频频响特性性，但加加装昂贵贵的音频频变压器器可能变变压器本本身的价价格已经经超过了了扬声器器本身了了。 在在会议扩扩声系统统来说，功功率的问问题是比比较矛盾盾的。一一方面设设计了足足够大的的输出功功率，另另一方面面却又推推不起来来音量（因因为啸叫叫）。以以至于工工程验收收的时候候，工程程商乐道道于播放放流行音音乐，那那个声压压级足可可以和DDiscco媲美美。但另另一方面面呢？一一推起话话筒就傻傻眼，声声音小的的可怜，推推杆一动动就啸叫叫，然后后就把责责任一鼓鼓脑的推推到建声声上面去去了，仿仿佛我们们工程商商都是窦窦娥一样样，声音音不好我我们
17、也是是受害者者。有多多少设计计师是真真正的从从自己身身上找出出毛病又又解决了了呢？现现在很多多的设计计师在设设计会议议室功率率的时候候还采用用“辐射射距离每每增加一一倍，声声压级衰衰减6ddB”这这个理论论，结果果就是在在一个百百十来平平方米的的会议室室用了上上千瓦的的功率音音箱。要要知道这这个“倍倍距衰减减6dBB”的理理论是在在自由声声场中才才使用的的，我们们在会议议室里面面是封闭闭的混响响声场，声声能的衰衰减在倍倍距上可可能还不不足1ddB（在在一个1120平平方米的的阶梯教教室里，教教师只要要有一只只2瓦的的扩音器器就可以以让全部部的学生生听的清清清楚楚楚的）。在在圆桌型型的会议议室里
18、，若若扩声系系统的平平均声压压级比本本底噪声声高3ddB，听听众就能能听的非非常清楚楚了。所所以会议议扩声系系统设计计师需要要做的不不是“需需要多大大功率”的的事情，而而是“能能输出多多大功率率”的事事情。我们在第二二部分讨讨论了一一些关于于吸顶扬扬声器的的辐射角角对声音音覆盖范范围的影影响。其其实辐射射角度影影响不仅仅仅是覆覆盖特性性，而更更重要的的是它的的传输特特性，对对于一个个宽指向向角的扬扬声器，相相应的临临界距离离会缩小小的非常常小，使使得听众众的耳朵朵高度很很容易就就进入到到混响区区域，这这会大大大降低语语音清晰晰度指标标，为了了避免这这些问题题，就必必须降低低天花的的高度，这这在
19、现实实中是不不能被接接受的。所所以选择择适当的的辐射角角是非常常关键的的，在国国内的大大部分工工程，选选择600或990的的指向角角都是值值得推荐荐的。五、 利用用Mixx Miinusses提提高传声声增益 对对于Miix MMinuusess的概念念可能大大部分音音响工程程师还比比较生疏疏，其实实这只是是一种技技术手段段而已，实实现的方方法可以以是多样样的。具具体来说说，就是是在吸顶顶扬声器器构成的的会议系系统中，某某只话筒筒正上方方对应的的扬声器器，应该该尽量的的衰减由由该只话话筒输出出的信号号。换句句话说就就是头顶顶的每只只喇叭都都在播放放全部的的音频信信号，但但是对于于这只喇喇叭下面
20、面的那只只话筒，应应该从总总音量中中减掉大大部分。这这样做的的目的就就是尽量量减少相相互靠近近的扬声声器和话话筒之间间的放大大倍数，用用以提高高传声增增益，还还有一个个原因就就是因为为讲话本本人（及及左右“邻邻居”）也也没有必必要听太太多的“自自己”的的声音。 因因此我们们在实现现Mixx Miinusses的的系统中中，必须须仔细调调校每一一只扬声声器所对对应的下下面的话话筒（以以及邻近近的话筒筒）的反反相插入入电平。见见图十。图十 Miix MMinuusess原理 这这只是一一个示意意图，其其中的混混音台可可以是一一个调音音台，也也可以是是一个电电子处理理器。反反相输入入就是利利用类似似
21、调音台台上面的的反相按按钮（IInveert）将将其相位位翻转1180以后和和总线电电平叠加加。 实实现Miix MMinuusess要具备备两个主主要条件件：一是是吸顶扬扬声器必必须是多多通道系系统，调调音台的的每个输输出通道道对应一一个扬声声器通道道，我们们要在这这个通道道上进行行该区域域话筒的的反相叠叠加；第第二个条条件就是是要求图图十中的的两个输输入信号号必须具具有严格格的相同同的相位位延时，如如果两个个信号并并非同步步到达混混音器，那那么反相相信号就就不能准准确地从从合成电电平中“减减掉”，也也就达不不到Miix MMinuusess的目的的了。六、 工程程案例 在在国务院院某总理理
22、会议室室，采用用了吸顶顶扬声器器的安装装方式，会会议为圆圆桌形式式。该会会议室长长约188米，宽宽约100米，吊吊顶高约约5.55米，共共使用了了10只只独立通通道的扬扬声器，每每只扬声声器的功功率是1150瓦瓦。控制制系统以以媒体矩矩阵为核核心并应应用了MMix Minnusees技术术。在最最终的使使用中，该该系统可可以长时时间保持持70只只话筒同同时打开开、最多多11人人同时讲讲话而不不出现啸啸叫。而而这个系系统只是是在输出出端总共共加入了了15段段参量均均衡器，而而且没有有使用图图表均衡衡器和反反馈声抑抑制器。注:此部分分参考王王季卿赵赵其昌译译著扩扩声技术术原理及及其应用用ISSBN 7-550533-81134-2 电电子工业业出版社社