音响工程中的几个认识误区(二）

wsrxh · 发表于 2016-6-10 08:50:17

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2.扩声系统的最大输出声压级与准峰值的关系

　我们在定量描述交变信号时常用有效值来表示。它是指某一时间间隔内信号的瞬时
值的平方平均值的平方根值，其定义为：

式中：
　Unns 是信号在时间T内的有效值；
　u (t) 是信号的瞬时值；
　T 是时间间隔。

　　有效值广泛用于交变信号的度量，它表示信号所具有的能量，有明确的物理意义，可以精确计量。测量放大器上的表头，声级计上的读数，以及万用表上电压指示等均属此类。然而，用有效值来指示声频工程中语言信号或音乐信号却有其不足之处。因为语言或音乐信号不同于简谐信号是一种瞬时变化的信号，它有很多尖峰。在录音或现场扩声的调控中，我们不仅需要知道它的能量大小，更关心的是它的峰值。为了表示信号波形的特征，引入了峰值因子这个物理量，它等于信号的峰值与有效值之比。对于简谐信号，其峰值因子为1.4，而语言信号的峰值因子一般为3～5，音乐信号的峰值因子更高。例如，钢琴协奏曲为12.7，木琴为11.15，琵琶独奏为7.1，交响乐为7.1等。

　　在声频工程中，声音的强度与有效值有关，我们可以通过调音台和监听很容易控制它的大小。在调控中我们更希望了解的是信号的峰值在哪里？有没有被削波？有效值表头只能告诉我们信号的能量大小，而不能指示信号的峰值。为此，提出了新的物理量：准峰值，它是用与声信号有相同的峰值的稳态简谐信号的有效值表示的值。对于简谐信号，准峰值就是有效值，而对于复杂信号，则知道其准峰值就可以确切地知道其峰值的大小，即比准峰值大3 dB，这对节目信号的控制非常有利，可以有效地防止设备对节目信号的削波。准峰值完全是应声频工程的需要而提出来的，不像有效值那样有明确的物理意义，它是一个相对量，不能精确计量。
　　根据准峰值的概念设计的表头称为峰值节目电平表。它利用表头很短的积分时间（表头上升时间5 ms）来指示瞬时变化的信号的准峰值，给调音师一个信号，再加3 dB，即为信号的峰值，以避免信号被削波。为了校准表头，规定1 kHz稳态正弦信号，输入1.55 V时为基准值(+6 dB，0dB=0.775 V)。该表头在某一瞬间的指示值的大小是一个相对量。显然，扩声系统的最大输出声压级用准峰值来表示是不恰当的，应该用有效值来表示。至于扩声系统能否保证被放大的信号不削波应由功率储备来确定。

3.厅堂的混响时间与扩声系统的关系

　　厅堂的混响时间是一百多年前美国物理学教授W.C.Sabine提出的，用稳态声能在室肉衰减60 dB所需的时间来衡量厅堂的音质，并提供了计算室内混晌时间的经验公式。尽管一百多年来科学工作者提出了很多影响厅堂音质的声学参量，但是至今“混响时间”仍然是厅堂声学设计中惟一能定量计算的参量，也是一个公认的最成熟的厅堂音质的评价量。混响时间反映了室内不同频率的声能随时间衰减的特性，它是建筑声学的一个重要的物理量，它是一个独立的参量，与扩声系统没有关系。那么，为什么在测量混响时间时，采用不同的扬声器作为声源、在不同位置和不同数量的条件下，结果会不一样呢？此外，在同一厅堂中采用不同的扬声器分布，主观感觉也会不一样。其主要原因如下：
　混响时间是一个与建筑结构有关的物理量，在测量时必须选用无指向性声源作为测试声源。例如，发令枪、多面体球形声源等。它要求声源向各个方向的辐射是相同的，这样才能充分反映出室内各个面对声波的吸收与反射。如果采用扩声系统中的扬声器作为测试声源，则它的指向性将直接影响混响时间的测量。这在国际标准中有明确的规定，不得选用商用扬声器作为测试声源，因为采用不同的扬声器将会得到不同的结果，测试的结果有随意性，不是很可靠的。

　　厅堂使用的实际情况是装有扩声系统的，扩声系统的正确使用舍影响人的听感。例如，在国外的大教堂内空间较大，壁面又不允许做吸声处理，因此，混响时间一般都比较长，在教堂的后座会听不清楚。电声工作者在教堂内柱子的侧面安装了由小扬声器组成的声柱，朝向听众，起到了很好的效果（笔者曾亲身聆听过）。从声学角度看，采用小声柱增加了扬声器系统的指向性，改善了覆盖区域，增强了直达声，提高了语言的可懂度。从传输频率范围看，采用小扬声器辐射，它的频率范围比较窄，没有低频辐射，不会激发低频混响，但是对于语言传输已经满足了要求。从辐射声功率来看，小扬声器的辐射功率比较小，很快衰减不足以激发室内的混响，克服了长混响对语言的干扰。

　　在厅堂内增加直达声的强度可以减小厅堂内混晌的影响，但是不能改变厅堂的混响的时间。因为厅堂的混响时间只取决于室内空间的大小、壁面吸声材料的性能、结构和分布，以及室内的设备，包括听众对声能的吸收和反射等因素，与是否装有扩声系统无关。

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