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擴聲系統(tǒng)設(shè)計的要點和實例
發(fā)布日期:2019-08-19 瀏覽量:1614次
一般從嚴(yán)格意義上說,一套完整的音響擴聲系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包括廳堂音質(zhì)設(shè)計和電聲系統(tǒng)設(shè)計,其系統(tǒng)參數(shù)是由建筑聲學(xué)參數(shù)和電聲系統(tǒng)參數(shù)兩大部分組合而成的。我從事的主要是現(xiàn)場演出租賃的工作,由于演出的場地一般大部分都已經(jīng)過了聲學(xué)上的處理,因此在這里建筑聲學(xué)上的參數(shù),如混響時間、頻率響應(yīng)、本底噪聲等就不再另外討論了。我主要談的是具有實際可操作性的與現(xiàn)場擴聲有關(guān)的聲壓級設(shè)計和電聲系統(tǒng)的配置。要得到好的聲音,建筑聲學(xué)參數(shù)達(dá)標(biāo)是重要的前提,雖然有些建筑聲學(xué)參數(shù),如頻率響應(yīng)、混響時間等,可通過電聲設(shè)備進行補償,但這種補償是有限的,是以電聲系統(tǒng)參數(shù)的變差為代價而換取的(如失真等)。因此以下所談到的設(shè)計和配置都是在建筑聲學(xué)參數(shù)達(dá)標(biāo)的情況下進行的。
作為一名音響高級技師常常有同行問我,為什么他們單位里用的設(shè)備檔次并不低,但就是出不來好的聲音?這個問題還真不容易回答,很多人會說是調(diào)音師的水平不行,但真的是這樣嗎?用的設(shè)備檔次再高,但功放滿功率運行時喇叭的聲壓級還是不夠,不能讓全場聽眾都聽清,又或是系統(tǒng)調(diào)試錯誤,喇叭反相、限幅閾值設(shè)置過低或過高,如此這般會有好的聲音出現(xiàn)嗎?歸根到底我認(rèn)為問題還是主要出在擴聲系統(tǒng)的前期設(shè)計配置和后期的系統(tǒng)調(diào)試上。因此擴聲系統(tǒng)的前期設(shè)計配置是否合理以及后期的系統(tǒng)調(diào)試是否到位是一個音響工程成敗的關(guān)鍵所在。
現(xiàn)在很多工程公司在音響系統(tǒng)的配置上往往有兩個極端,一是客戶很有錢,配置的設(shè)備(特指音箱和功放)大大超過實際所需;二是客戶預(yù)算有限,配置的設(shè)備根本無法滿足聲壓級的基本要求。第一種情況,如果系統(tǒng)調(diào)試合理,對調(diào)音師來說到還算幸運,只是存在著資源浪費的問題;如果不幸遇到第二種情況,沒有其他辦法,只有進行改造,但這勢必又會造成一定的浪費。因此我崇尚的做法是在接到工程之初應(yīng)合理的去配置擴聲系統(tǒng),在工程的最后階段應(yīng)進行科學(xué)的系統(tǒng)調(diào)試。
擴聲系統(tǒng)的合理配置與調(diào)試離不開科學(xué)的理論依據(jù),下面我列出一些要點,作為后面具體實例分析的依據(jù)。
(一) 揚聲器的靈敏度在揚聲器輸入端加上額定功率為1W的電信號時,距離揚聲器正面0度主軸方向1米處所產(chǎn)生的聲壓級。它體現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換為聲能的效率,靈敏度越高,揚聲器越容易被功放驅(qū)動。
(二) 揚聲器的可承受功率:平均功率、節(jié)目功率(Program)和峰值功率(Peak)。
1.平均功率(噪聲功率)
平均功率是以RMS電壓計算而確定的功率。國際上比較普遍的是采用粉紅噪聲來對揚聲器進行功率測試,因此平均功率又可稱為噪聲功(Noise)。噪聲功率的測試標(biāo)準(zhǔn)又分為AES、IEC和EIA三種。
1)AES2-1984標(biāo)準(zhǔn):由美國音頻工程師協(xié)會頒布,采用10倍頻帶寬、6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲作為測試信號,測試時間為2小時,測試后單元在聲學(xué)、電學(xué)和機械性能上不應(yīng)產(chǎn)生大于10%的永久性的改變。美國著名的揚聲器廠家JBL就采用AES標(biāo)準(zhǔn)。
2)IEC60268-5標(biāo)準(zhǔn):由國際電工委員會頒布,所采用的測試信號為6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲,并且是按IEC標(biāo)準(zhǔn)所確定的節(jié)目信號濾波器對粉紅噪進行濾波,這一節(jié)目信號的頻譜模擬了真實音樂和語言的的頻率分布,高端和低端的頻率份量呈下降趨勢。測試時還應(yīng)根據(jù)揚聲器單元技術(shù)指標(biāo)中關(guān)于頻率范圍的規(guī)定設(shè)置帶通濾波器對上述ICE節(jié)目信號進行濾波。測試時間為100小時,測試后揚聲器不應(yīng)顯示損壞。
3)EIA RS426標(biāo)準(zhǔn):由美國電子工業(yè)協(xié)會頒布,所采用的測試信號也是6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲,但使用的節(jié)目濾波與IEC標(biāo)準(zhǔn)有差別,它的低頻段成分較高,而高頻成分要低的多,測試時間為8小時。美國揚聲器生產(chǎn)大廠EV就采用此種測試方式。
2.峰值功率(Peak)
峰值功率是由峰值電壓計算而確定的功率。揚聲器在接受峰值因數(shù)為6dB的粉紅噪聲測試時,瞬間要承受4倍于平均功率的瞬態(tài)峰值的沖擊,這個瞬態(tài)功率即峰值功率。
3.節(jié)目功率(Program)
節(jié)目功率是從老的掃描正弦波功率測試而推演出來的過時的說法,現(xiàn)在它不具備什么實際意義,對于大多數(shù)制造商將平均功率乘以2就得到了節(jié)目功率。
4.平均噪聲功率、節(jié)目功率和峰值功率之間的關(guān)系
對于6dB峰值因數(shù)的功率測試信號,平均噪聲功率(Noise)、節(jié)目功率(Program)和峰值功率(Peak)之間的比率如下表所示。
5.重點說明
揚聲器測試時,如果輸入的是簡諧正弦信號,則峰值與RMS之間只有3dB的差值,如果輸入的測試信號是峰值因數(shù)為6dB的粉紅噪聲,則峰值與RMS之間就有6dB的差值。國內(nèi)有很多揚聲器生產(chǎn)廠商還在使用簡諧正弦信號作為測試信號,因此同樣是標(biāo)注250W連續(xù)功率的揚聲器,采用簡諧正弦信號測試的揚聲器可承受的峰值功率只有500W,而采用AES、IEC和EIA標(biāo)準(zhǔn)測試的揚聲器,其可承受的峰值功率卻可以達(dá)到1000W。這點在選用多大功率的功放去驅(qū)動此音箱時顯得尤為重要。
作為一名音響高級技師常常有同行問我,為什么他們單位里用的設(shè)備檔次并不低,但就是出不來好的聲音?這個問題還真不容易回答,很多人會說是調(diào)音師的水平不行,但真的是這樣嗎?用的設(shè)備檔次再高,但功放滿功率運行時喇叭的聲壓級還是不夠,不能讓全場聽眾都聽清,又或是系統(tǒng)調(diào)試錯誤,喇叭反相、限幅閾值設(shè)置過低或過高,如此這般會有好的聲音出現(xiàn)嗎?歸根到底我認(rèn)為問題還是主要出在擴聲系統(tǒng)的前期設(shè)計配置和后期的系統(tǒng)調(diào)試上。因此擴聲系統(tǒng)的前期設(shè)計配置是否合理以及后期的系統(tǒng)調(diào)試是否到位是一個音響工程成敗的關(guān)鍵所在。
現(xiàn)在很多工程公司在音響系統(tǒng)的配置上往往有兩個極端,一是客戶很有錢,配置的設(shè)備(特指音箱和功放)大大超過實際所需;二是客戶預(yù)算有限,配置的設(shè)備根本無法滿足聲壓級的基本要求。第一種情況,如果系統(tǒng)調(diào)試合理,對調(diào)音師來說到還算幸運,只是存在著資源浪費的問題;如果不幸遇到第二種情況,沒有其他辦法,只有進行改造,但這勢必又會造成一定的浪費。因此我崇尚的做法是在接到工程之初應(yīng)合理的去配置擴聲系統(tǒng),在工程的最后階段應(yīng)進行科學(xué)的系統(tǒng)調(diào)試。
擴聲系統(tǒng)的合理配置與調(diào)試離不開科學(xué)的理論依據(jù),下面我列出一些要點,作為后面具體實例分析的依據(jù)。
(一) 揚聲器的靈敏度在揚聲器輸入端加上額定功率為1W的電信號時,距離揚聲器正面0度主軸方向1米處所產(chǎn)生的聲壓級。它體現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換為聲能的效率,靈敏度越高,揚聲器越容易被功放驅(qū)動。
(二) 揚聲器的可承受功率:平均功率、節(jié)目功率(Program)和峰值功率(Peak)。
1.平均功率(噪聲功率)
平均功率是以RMS電壓計算而確定的功率。國際上比較普遍的是采用粉紅噪聲來對揚聲器進行功率測試,因此平均功率又可稱為噪聲功(Noise)。噪聲功率的測試標(biāo)準(zhǔn)又分為AES、IEC和EIA三種。
1)AES2-1984標(biāo)準(zhǔn):由美國音頻工程師協(xié)會頒布,采用10倍頻帶寬、6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲作為測試信號,測試時間為2小時,測試后單元在聲學(xué)、電學(xué)和機械性能上不應(yīng)產(chǎn)生大于10%的永久性的改變。美國著名的揚聲器廠家JBL就采用AES標(biāo)準(zhǔn)。
2)IEC60268-5標(biāo)準(zhǔn):由國際電工委員會頒布,所采用的測試信號為6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲,并且是按IEC標(biāo)準(zhǔn)所確定的節(jié)目信號濾波器對粉紅噪進行濾波,這一節(jié)目信號的頻譜模擬了真實音樂和語言的的頻率分布,高端和低端的頻率份量呈下降趨勢。測試時還應(yīng)根據(jù)揚聲器單元技術(shù)指標(biāo)中關(guān)于頻率范圍的規(guī)定設(shè)置帶通濾波器對上述ICE節(jié)目信號進行濾波。測試時間為100小時,測試后揚聲器不應(yīng)顯示損壞。
3)EIA RS426標(biāo)準(zhǔn):由美國電子工業(yè)協(xié)會頒布,所采用的測試信號也是6dB峰值因數(shù)的粉紅噪聲,但使用的節(jié)目濾波與IEC標(biāo)準(zhǔn)有差別,它的低頻段成分較高,而高頻成分要低的多,測試時間為8小時。美國揚聲器生產(chǎn)大廠EV就采用此種測試方式。
2.峰值功率(Peak)
峰值功率是由峰值電壓計算而確定的功率。揚聲器在接受峰值因數(shù)為6dB的粉紅噪聲測試時,瞬間要承受4倍于平均功率的瞬態(tài)峰值的沖擊,這個瞬態(tài)功率即峰值功率。
3.節(jié)目功率(Program)
節(jié)目功率是從老的掃描正弦波功率測試而推演出來的過時的說法,現(xiàn)在它不具備什么實際意義,對于大多數(shù)制造商將平均功率乘以2就得到了節(jié)目功率。
4.平均噪聲功率、節(jié)目功率和峰值功率之間的關(guān)系
對于6dB峰值因數(shù)的功率測試信號,平均噪聲功率(Noise)、節(jié)目功率(Program)和峰值功率(Peak)之間的比率如下表所示。
5.重點說明
揚聲器測試時,如果輸入的是簡諧正弦信號,則峰值與RMS之間只有3dB的差值,如果輸入的測試信號是峰值因數(shù)為6dB的粉紅噪聲,則峰值與RMS之間就有6dB的差值。國內(nèi)有很多揚聲器生產(chǎn)廠商還在使用簡諧正弦信號作為測試信號,因此同樣是標(biāo)注250W連續(xù)功率的揚聲器,采用簡諧正弦信號測試的揚聲器可承受的峰值功率只有500W,而采用AES、IEC和EIA標(biāo)準(zhǔn)測試的揚聲器,其可承受的峰值功率卻可以達(dá)到1000W。這點在選用多大功率的功放去驅(qū)動此音箱時顯得尤為重要。
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