吉米
发表于 2016-3-8 09:03:04
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专业音响系统工程设计
# @' u; s3 l. G; W) F. O, a 扩声属于应用声学的范畴，无论是室内或是室外扩声都不能脱离使用扩声所处的声学环境(或声场)，因而扩声系统设计的根本问题是声学问题。以剧院扩声为例，观众厅扩声系统设计，首先要考虑的是与扩声系统设计密切相关的厅堂使用对象、建筑形式、建声设计、舞台装置和设施以及表演艺术的形式与要求等等。在充分了解了这些基本条件和要求之后进而才是扩声系统设备的选型与配置。
9 S8 m# l5 E1 {5 ^. [: R 观众厅扩声的最终效果是建声与电声综合效果的体现，它是在建声的基础上完成扩声声场的分析与设计计算工作，所以说扩声系统设计的根本问题是声学问题。扩声系统设计首先应从扩声声场入手，亦即扬声器系统的布局(空间位置)、产品选择(含组合)以及馈给的功率等，可以借助计算机辅助设计声学软件对多种方案进行分析与比较，由此给出扩声系统声学特性的相关数据。在此基础上，最后才是扩声系统的构成和设备(或器材)的配置。3 M/ N7 f* C; t4 F8 e+ f9 o
扩声声场设计是扩声系统设计的根本。无论是室内或是室外扩声，其扩声声场都或多或少存在声干涉，这是不可避免的。扩声声场声干涉的存在，会影响到扩声的语言清晰度和音乐的明晰度，有损于扩声重放的音质效果。' Z8 U; v- U: _. h5 T4 S
现代扩声设计已不再"满足"于一般意义上的扩声声压级和声场不均匀度等，而十分注重扩声声场的声干涉问题，在设计中应力图把声干涉减到最小，获取一个"干净"的扩声声场，这是现代扩声设计的重点。. F: h& P, |- C$ [2 J" I
近些年来，国内外在室内外扩声系统设计中，广泛使用EASE、MAPP和BOSE等软件进行扩声声场模拟对扩声系统声学特性进行辅助设计。EASE是一个通用型软件它涵盖了国际上几十家知名扬声器厂商的扬声器数据库；BOSE软件是该公司自行开发仅含有BOSE扬声器的数据库因而只能对BOSE扬声器进行设计与计算，该软件更推崇可听化的声场模拟；MAPP软件是美国Meyer Sound公司针对自己的产品开发的软件。据称Meyer认为对混响场的模拟与计算误差过大实际意义不大，因而该软件仅对直达声声场进行模拟与计算，软件在设置上分度更细具有更高的准确性。那么，我们应当如何正确把握这些设计软件的应用？下面重点谈谈EASE软件。 e* g* o) b8 f* g! J5 C% F/ X; R
(一).EASE软件的简要历程. N! h$ b8 G' h: Q, L5 j9 a. h
以室内扩声为例，大约在二十世纪八十年代中期以前,扩声系统计算机辅助设计(CAD)尚未达到实用阶段，那时的扩声声场设计常借助经典公式或几何声线作图法来完成，这些方法大多只能估算。应用计算机对扩声系统声学特性进行辅助设计的实用软件源于美国八十年代中期，以后国际上知名的公司相继开发出能适应不同品牌扬声器数据库的CAD软件，并不断完善计算方法和结果展示。当时最具代表性的有：
% [3 @) K' l: X$ T 美国JBL公司的CADP-2、飞利浦公司的THE PHD PROGRAM、美国BOSE公司的 THE BOSE SPEAKER、美国 MARK Ⅵ'集团的 ACOUSTA CADD软件等等。早期的扩声系统声学特性计算机辅助设计软件大多是DOS版本和专用扬声器数据库(如JBL、BOSE等)。德国 ADA声学设计公司于上个世纪九十年代初开发了EASE2.0软件，这是在许多国家注册的商品化软件。它与以前的软件相比在计算内容上更加丰富、更加完善，该软件的扬声器数据库是开放的，并含概了国际上几十家知名品牌扬声器的数据库，九十年代以来该软件在国内外得到了广泛的使用。5 B& J5 _! d; E- ^' Z4 N. L1 v
二十世纪九十年代末，ADA公司在EASE2.0(DOS版本)的基础上升级并开发出EASE3.0模拟软件，这是一个在Windows环境下运行的软件。显然，Windows的界面、视窗等等在EASE3.0中得到了充分的体现，对于声学模型建立、较复杂图形(需要较大内存)的计算、图形展示和屏幕打印等都优于 DOS版本的EASE2.0计算软件，但就基本的计算内容而言两者没有很大区别，只是在数学模型中增加了一些计算公式也相应地增加了一些计算内容。
' F: x$ m8 L/ K0 [ k+ T" d5 F) ] 2002年8月ADA公司又推出了EASE4.0版本，EASE4.0延续了EASE3.0版本的所有功能并做了很多改进，主要有：人性化的用户界面、更为方便的模型导入和导出、更加丰富的音箱数据库，特别是增加了线阵列扬声器系统的数据库。换句话说EASE4.0可以计算线阵列扬声器系统的扩声数据，这是EASE3.0版本所不能完成的等等。目前国内外广泛使用EASE软件进行扩声声场模拟。# Z M1 B! i2 O' z9 C# _# g
(二).扩声系统声学特性CAD计算系统的精度
+ S [# e$ p- v8 W; I0 d [* l借助计算机对扩声系统声学特性进行辅助设计，不仅可将建声的有关特性与电声作为一体进行，还能给出观众席声学特性的具体数据，完成了定量的设计计算也节省了大量的工作时间。通过CAD可以直观地看到模拟设计的扩声系统声学特性的预期结果，对实际工程具有良好的指导性。但是，我们应该清醒地看到无论是EASE软件，还是BOSE,MAPP软件它们的计算精度、准确性都有一定的局限性，其模拟计算的结果只能供参考。
' B0 X" @) L2 X( I: a+ t0 I$ a, d (三).计算软件是一个很好的工具
3 }/ T: G# W1 J! q 当今在扩声系统设计中，国内外广泛使用EASE软件进行扩声声场模拟。扩声系统声学特性CAD计算系统为声学工作者进行工程设计提供了一种新的方法、快捷的运算，节省了大量的工作时间。计算软件主要是为电声学工作者研究声场、在同一声学环境下对音箱的选型与布局进行反复比较，并通过展示扩声声场的"走向" 的不同方案对比提供帮助，不能过分"迷信"和依赖这些软件计算的结果。还要指出的是，计算系统只能"遵循"指令来运行，它不能取代设计者对建筑和艺术的深刻理解；不能取代设计者所具有的声学的、系统的知识和丰富经验。总之，声学模拟软件和计算系统不能取代声学工作者的设计工作，它仅仅是一个很好的工具而已。/ X: Y3 w& b/ N- y
剧院扩声系统是为舞台表演艺术服务的，它为表演艺术提供了一个高品质声音重放的平台。扩声要依据剧院的使用功能定位，给出具有针对性的系统设计以适应不同表演艺术形式的使用需要。近一段时期以来，剧院扩声系统设计有"模式化"的趋势，还出现了一些误导的现象。- l' y9 g. j* K7 ~
剧场观众厅扬声器系统的选择与布局是多种多样的，大多都是"个性化"的设计特别是一些专业型剧场（如歌剧院）和商业型剧场，都紧紧围绕演出剧情和艺术需求来设计音响系统。总之，要最大限度地、最准确地体现出完整的舞台艺术表现力。
6 j w1 G* D9 T6 T 关于剧院观众厅"立体声扩声"的问题
( [+ q* r5 V, ]! i& b 近来有人在扩声系统设计中过分强调所谓的"立体声扩声"，即采用左、中、右(LCR)三个通道的设置，每个通道的扬声器系统对观众席扩声做全场覆盖，由此称之为"立体声扩声"。就这样的布局即便是重放事先已录制好的"立体声"音乐节目，通过对扩声声场进行定量分析在观众厅座席真正具有立体声效果的区域是在观众席的中央位置，大约只占全部座席的四分之一。在实际演出中所使用的现场扩声不能称之为立体声扩声，只是左、中、右(LCR)三个声道的扩声。过分强调"立体声扩声"会造成误导。
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