专业音响扩声技术知识2011

专业音响扩声技术知识

一、扩声系统的电声设计 扩声设计的依据

参考国家现行规范，设计依据如下：

《厅堂扩声系统声学特性指标》 GYJ25-86

《剧场建筑设计规范》 JGJ57-2000 ， J67-2001 《厅堂扩声特性测量方法》GB/T4959-1995 《声系统设备互连的优选配接值》GB/14197-93

《客观评价厅堂语言可懂度的 RASTI 法》GB/T14476-93 《厅堂混响时间测量规范》 GBJ76-84 《民用建筑电器设计规范》 JGJ/T16-92

《舞台灯具光学质量的测试与评价》 WH/T0204-99 《电气安装工程施工及验收规范》 GBJ232-90 ，92 《电子调光设备通用技术条件》

《电子调光设备性能参数与测试方法》

《电子调光设备无线电干扰特性限值及测量方法》(GB15734-1995) 扩声设计的指标

根据声场的建筑环境，节目类型及音源动态要求，现行的多功能厅，报告厅、会议室等，都按照《厅堂扩声系统声学特性指标》 GYJ25-86 的语言兼音乐扩声一级指标设计，设计的指标如下：

最大声压级（空场稳态，准峰值）：125～4000 Hz，平均≥98dB 传输频率特性：125～4000Hz，≤4dB 传声增益：125～4000Hz，≥8dB

声场不均匀度： 100Hz≤8dB， 1000 Hz～6300 Hz≤6dB 噪声级：≤NR25 （扩声系统） 专业术语的解释

由于电子技术的发展，扩声系统中电子设备的频率响应和相位响应处理技术已经达到很高的水平，影响扩声系统还原性能的主要瓶颈是换能器（扬声器）的失真，因此扬声器是决定扩声系统设计指标和品质因素的重点，换言之，扩声系统的预期指标与扬声器的规格参数息息相关。 频响范围：

频响范围由频率范围与频率响应组成：频率范围指电子设备最低有效重放信号频率与最高有效重放信号频率之间的范围，一般采用图表形式表示音箱的相对幅度和频率的函数关系（频率响应图）。上图是某音箱理想的频率范围： 60Hz～20KHz@-3dB；

频率响应指将一个恒压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率变化而发生增大或衰减，相位随频率发生变化的现象，这种声压，相位,频率的相关变化关系称为频率响应，单位为分贝（dB）。

声压与相位滞后随频率变化的曲线称为频率特性。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性价有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。人耳可分辨的频响不平坦程度因人及节目内容而异，大多数人对同一节目的频响变化如果小于 2～4dB就不易觉察。

选择音箱时应是频响范围越大越好，但也必须是平坦的，两端衰减量不大于 3dB才有意义。

基础：声乐的频率分布：

FTC连续功率： 最大平均功率：（0.1% THD，1KHz） （0.1% THD，20Hz - 20KHz）

双通道模式

2 Ω 550 Watts RMS

475 Watts RMS 400 Watts RMS 4 Ω 8 Ω 300 Watts RMS 250 Watts RMS 桥接模式

4 Ω 1100 Watts RMS

8 Ω 950 Watts RMS 800 Watts RMS

总谐波失真（THD）Total Harmonic Distortion 0.01%，1kHz 8 Ω 8 Ω 0.05%，20Hz

8 Ω 0.1%，20kHz

声压Sound Pressure：有声波产生时，传播媒质中的压力与静压的差值。单位为帕斯卡，简称帕（Pa）。

声功率：单位时间内通过某一面积的声能，单位为W（瓦）。

声压级Sound Pressure Level：声压与基准声压的比值以10为底的对数乘以2，通常以分贝（dB）为单位，基准声压必须指明。

功放的功率Power：功放的单位是W（瓦），容量的大小与重放信号的大小、频率范围、负载阻抗、以及可承受的失真电平有关。为了制定功率的测试标准，联邦贸易委员会（FTC）颁布了以输入信号为20Hz～20KHz，失真低于1%的长时间测试标准，一种是使用“单音短脉冲触发”的方法在以下频率进行：

* 20Hz-0.05秒脉冲信号 * 50Hz-0.02秒脉冲信号 * 1000Hz-0.001秒脉冲信号 * 7000Hz-0.0014秒脉冲信号

另一种是以1000Hz信号，失真分别低于0.05%和0.1％，20Hz～20KHz正弦波扫频，失真低于0.1%的长期“连续平均功率”测试法，在这种标准下测试的功率称为“最大平均功率”，以其他方式标称的功率都视为非标。下面以ASHLY FTX2001功放的参数进行说明：

从上表不难看出，功放容量的大小与重放信号的大小、频率范围、输入阻抗、以及可承受的失真电平存在以下关系：

1. 负载阻抗越小，功放输出功率越大，失真越高。 2. 负载阻抗越高，功放输出功率越小，失真越低。 3. 频率范围越大，功放输出功率越小，失真越高。 4. 频率范围越窄，功放输出功率越大，失真越低。 5. 工作时间越长，功放输出功率越小，失真越高。

音箱的功率：音箱的单位是W（瓦），涉及的内容与功放类似，但更加复杂。音箱功率容量的大小也与重放信号的电平、频率范围、以及可接受的总谐波失真有关。目前已经有许多组织制定了音箱功率的测试标准，他们分别是：AES（音响工程师协会AES-1984）、EIA（电子工业协会）、ANSI（美国国家标准协会ANSI-S4.26-1988），测试内容如下：粉红噪音信号源连续2小时，每倍频程10点的频宽，12dB倍频程滤波斜率。但未为全部厂商采用，业界最为广泛使用的是以下三种测试方法：

* 连续、长期或有效值（RMS）功率：粉红噪音信号源，测试时间连续1小时以上，给出最低功率值。

* 节目或音乐功率：带音乐特色的测试信号源，测试时间约1秒，结果比连续功率高3dB（功率的2倍）

* 峰值或瞬时功率：带音乐特色的测试信号源，测试时间约0.1秒，结果比连续功率高6dB（功率的4倍）

音箱的最大声压级SPL：指音箱在一定声功率工作状态下，在距离扬声器平面垂直中轴前方一米的地方所测得的最大声压级。

音箱的灵敏度：给音箱输入1W/1KHz信号时，在距音箱喇叭平面垂直中轴前方一米的地方所测得的声压级。灵敏度的单位为分贝dB。

音箱的指向性：声波中心是在发声器上或附近的一个点，在远处观测时，类似从该点发出的球面发散声波。音箱的指向性是指音箱辐射声压的强弱随方向不同而产生变化的特性，也称为覆盖范围，一般用声压级SPL相对于轴线处下降6dB的夹角来定义。指向性受频率的影响很大，频率越高，指向性越窄，频率越低，指向性越宽。

声场的最大声压级：单位为dB，与音箱的最大声压级、灵敏度、指向性和功率有着密切的关系。通过理论和实践证明，声场的最大声压级与音箱上述的几个主要指标存在以下的关系：

1. 距离不变，功率增加一倍，声压级增加3dB 2. 功率不变，距离增加一倍，声压级衰减6dB 3. 同等距离，射角外沿比轴心声压级降低6dB

声波距离衰减表 声速传播时间表（声速=340米/秒） 功率分贝表 10米 -20dB 15米 -24dB 20米 -26dB 30米 -30dB 10米 20米 30米 40米 29.4毫秒 58.8毫秒 88.2毫秒 117.6毫秒 147毫秒 176毫秒 205.8毫秒 228.6毫秒 264.7毫秒 294.1毫秒 441.1毫秒 588.2毫秒 882.3毫秒 1176毫秒 1470毫秒 1W 0dB 10W 10dB 15W 12dB 20W 13dB 25W 14dB 50W 17dB 100W 20dB 200W 23dB 300W 25dB 400W 26dB 500W 27dB 600W 28dB 800W 29dB 1000W 30dB 40米 -32.2dB 50米 50米 -34dB 60米 60米 -35.8dB 70米 70米 -37dB 80米 -38dB 90米 -39dB 100米 -40dB 80米 90米 100米 150米 150米 -43.5dB 200米 200米 -46dB 300米 300米 -49.5dB 400米 400米 -52dB 500米 -54dB

处理系统的作用

500米