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[超低音箱] 怎样设计好电视演播厅的音频系统

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wsrxh 发表于 2016-7-17 14:05:31

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  电视演播厅是电视台举行综艺晚会、知识竞赛等的场所。1 q. n4 [: H; D# |' W2 y

/ X& v! b6 J1 A, Y  近年来,综艺晚会一直是体现电视台综合实力、电视导演艺术创作水平的平台。正因为如此,其形式越来越多样化,观众参与越来越多,对演播厅的现场扩声的要求越来越高。而演播厅音频系统不仅仅是现场扩声,也是一种音响艺术的创作,它涵盖了现场扩声、多轨录音信号的提供、现场直播节目中音频信号的提供和调控等多方面的需要。
9 p1 [' h# H7 J& V; N$ }! X4 W+ U! M  `; v0 z+ [
  借助于科技的进步、电声技术的发展,尤其是电声设备性能的日益改善,忠实地还原现场声音信息,进而给音响的艺术创作,提供了广阔的天地,使从扩声的角度为实现演播厅的多功能化成为可能。尤其是现场直播节目,其复杂性和可靠性都是设计时要解决的问题。
$ q1 y+ q8 G, _. b1 e. ^0 X$ D6 m" p! U# E/ R0 F
  在设计一个演播厅的音响系统时,工程设计人员应本着“科学性、经济性、可靠性、前瞻性和可扩展性”,对整个音频扩声系统的各项指标、使用功能有通盘考虑,才能完成演播厅音频系统的设计。& e- `5 e4 b9 o/ A) F( e

2 Z$ L4 s! J4 d  一、系统设计依据:
" j/ `2 F3 p2 y* W7 ~" ?. Y: Z- n
" }1 C& E& ?" t% K6 x0 H  《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
  X8 B: E! P3 X! @2 A) P+ m' _* G
. l& D+ M& w* }$ y  《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25-86)/ W: I* ^6 v2 o) d3 N
' N5 P9 D8 t# O" D( E' P. w' d& o% E) P$ h
  《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)7 w2 a2 e  m$ G  \' g5 c
; C! T1 t$ y$ d: Q7 n
  《厅堂扩声系统的声学特性指标与测量方法》(WH0301-93)0 z2 L* O/ n) l$ ?3 t

; T4 L9 ^, R! j- E2 Y* F/ N  《会议系统电及音频的性能要求》(GB/T15381-94)
% m2 g3 M* T" D/ ^8 M4 T1 A0 t
/ e5 n  h+ u  W0 n& O. b6 p  《镜框台口箱型舞台的基本要求》& B! d" J  q0 V2 l) Z: Z2 P; K: Q
* i4 P% Y# q& k6 t0 B
  《剧场设备配置规范》(舞台机械部分)(修改三稿)
# ]- Z3 D+ y/ N) L/ g6 T: I, h
9 P! Q0 n0 |5 g+ [: W3 F4 N' _/ o  《剧场建筑设计规范》JGJ57-2000
- q4 O& W/ n7 S2 c8 q$ P& ]* S* q% q8 O! ~1 `
  《剧场建筑设计规范(修改征求意见稿)》1999.5
+ i, r, I0 J9 T! f' A; P& L) W' K
6 l% m# x" O! }/ _" v) x  《建筑设计防火规范》GBJ16-87(1997年版)3 b* h# J4 O# N; K7 P3 i

1 L/ a, D" b% {: @0 d  《剧院、电影院、多用途厅堂声学设计规范》(国家标准送审稿)6 e  r" }0 @; E7 i+ Z- M: r6 ^
, F! w) m- Y8 @6 J) J% l1 ^) L
  《演播室数字音频接口标准》GYT158-2000
. j- v6 Y5 Z: L; c+ |$ I
  i$ V! S8 C7 d& {" ~8 m$ w- K  《县级广播电视工程技术规范》GY5058-1996
; _2 T! u  w' X  [; L! L9 y$ a+ l
: S+ x; u' a4 F$ r  N4 s; E, o  B' ~  《电视演播室灯光技术规范》GYJ45-92
- g9 o$ f3 Q0 f: D, G9 G, a! B: q. ?, O! `
  以上列举的是有关的国家标准、行业标准及技术规范。作为工程设计人员应熟知这些并严格按此设计。这是整个演播厅音频系统设计的出发点。
; q+ K0 R, t* g; t$ r7 ~2 {9 a! H6 e
  二、系统设计目标:
9 e0 E* w' N5 S; y" E4 d( m- \1 E1 Z  S8 V) G
  作为电视台演播厅的音频系统,其设计目标必须达到国家相关技术标准,同时满足演播厅现场扩声、多轨录音信号的提供、现场直播节目中音频信号的提供和调控等等的要求。具体包括:
$ z- S0 J* c9 C2 A" o- D/ h3 U6 \  M6 o/ Y+ g
  1.根据各类节目所需的最大声压级配置系统
( S! Q8 ~- C2 O- P/ I; w' U6 F$ @9 M" Q! v5 `
  扩声系统的最基本要求是要有足够的声压级。而各类节目有不同的要求,这就要求系统必须按最大声压级提供声功率。这里的关键是配置合适数量及相应档次的音箱。音频系统配置了主声道音箱,其声压级计算由公式:! F& V* H0 Y+ @& ^# \+ a2 ^
" S3 E0 t$ I6 _) O% k9 g) f
  LP=LS+10lgW+10lg(Q/4πr2+4/R)
, W6 s" X; g1 I$ h6 k
: Y8 i% R' r2 @1 L% ?  其中LP:距离r处声场声压级,LS:音箱灵敏度,W:音箱驱动功率,Q:音箱指向性因素,R:厅堂房间参数)。
9 y8 C9 K2 [+ b& F' `
# `* d7 \$ W: u) m) \* h& W  以一个声道为例,例如采用JBLSR4735X音箱,查参数及计算得:LS=97dB,W=600WQ=12.68,由T=0.16V/α平均S=1.3及α平均=A/S算得R=Sα/(1-α)=1303,则距音箱20米处的额定声压级7 n# L: L0 S5 `9 A
# U7 M8 x1 K. j/ u: N
  LP=97+10*2.78-10*2.25=102.3dB
; f$ K) h# H; P& M/ @6 U: H( y. F* M4 Q- s# d  M& C1 a  S
  这样,左右声道同时工作时的声压级可增加3dB,加上辅助吊挂两路音箱,则在104dB的基础上可增加9dB,总声压级约为111.3dB。根据语言、歌舞、音乐等综艺节目的要求,灵活配置音箱的数量(声道、阵列等),即可达到各种演播的扩声要求。
) w, P% O9 E- R3 M; s7 ~+ r9 f# t" ?* t4 F' b2 G: x
  2.好的房间(厅堂)频率响应5 H6 ^0 B" A7 f+ h  ?0 k

) L# G8 q+ n! m5 X$ [, W+ y) \  由于厅堂的几何尺寸、装饰材料的吸声特性及结构的不规则性,加之扬声器单元电声转换的固有缺陷,其频率特性不可能做到平直。为此,系统中应采用双31段频率均衡器,通过粉红噪声源、频谱分析仪的调整,可大大弥补厅堂的频率特性,使之在40—18KHZ频率范围内为±3dB内。其二是采用电子分频技术,200HZ以下的超低频信号的还音用双18"超低音箱。既改善了音箱的频率响应,也避免了扬声器单元的互调失真。
( A2 m, }% b0 p* A! z+ e
# @9 E- y, b" d/ Q9 f  3.足够的传声增益& Q1 ?; S2 n# G% {' `

( d% B( k2 T  d8 l  显然,室内扩声系统的传声增益,很大程度上取决于其建声特性,但与电声系统也有一定的相关性。鉴于此,系统大都应采用指向强的话筒,并且,音箱的辐射角均采用较小的品种,且应仔细调整声场覆盖。由公式+ H6 y6 F. s7 d- U8 ~" w
! O2 }: B! @+ I6 E& r
  Gx=10Lg[QLRL2L(Ф)2/4πD2+4(1-α)Sα]r-10Lg[QLRL2(Ф)R2M(θ)/4πr2+4(1-α)/Sα平QM]r-10Lgδ-A
- t4 K2 Y! L- ~! F  F& J1 e# b9 D- f$ h
  其中D:扬声器与供声共之间的距离5 x6 C6 o$ `$ V$ y; f1 q8 z4 o
! h. a, X2 X5 j2 B8 U0 V9 \
  R:声源与传声器之间的距离% [- a& `, {  g* ^/ h
' e1 ~# a6 R2 l8 S
  S:室内表面积
3 Q$ b3 o! R4 I6 Z7 s  I. r" N2 u  J. `9 o& W0 b
  α平:平均吸声系数
3 G3 ]: A: y4 G2 `2 o7 ]& G# P
  S:室内传输响应的最大值与平均值之差
* E( p+ V( F6 R/ p0 R+ _3 r+ }7 O* ]- R9 u- _
  QL:扬声器指向性因数
7 @0 h  w3 ~, V% V! K/ b0 a9 i: a' _  R) @
  RL(Ф):扬声器在角Ф方向的指向性因数) q# H2 Q' r- u; Q

& @" w( P2 S3 q) O+ u5 |( M  Ф:扬声器声轴与传声器指向的夹角
0 Y7 N( v8 p' w% [! [) c% w0 d" ~5 F( Y- K8 z$ T' x+ J0 K  D1 |
  QM:传声器指向性因数' Z) T9 Z, ^8 W1 F4 _

5 K1 J/ i& [8 U; M/ p" R% c# c$ P  RM(Ф):传声器在角Ф方向的指向性因数5 ~/ s/ G. P8 `) p/ u; l) k1 P

& M" H4 ]# B. E- p  j+ q" ]  θ:传声器指向与扬声器声轴的夹角
* C+ x' J; ]8 P" l: l2 z: R4 Y
: u. T  l7 D% ~9 @  根据公式,参考剧院的建声条件及扬声器传声器的指向性,估算平均传声增益应达到-6dB,达到国家规定的标准。
 楼主| wsrxh 发表于 2016-7-17 14:06:27
  4.足够的语言清晰度0 ]+ V" H) w5 ~( ^2 O- `
% T6 X. z$ p& ^
  语言清晰度实际上是一个声学概念,它很大程度上取决于厅堂的混响时间,也与扬声器陈列时的相位关系、音箱声轴的辐射角度等有相关性。由计算机声场模拟也证实了上述结论,这就为最大声压级的提供与扬声器箱的数量找到了一个平衡点。系统应考虑演播厅主要为现场演出(语言、音乐等),建议T60(500HZ)宜从长考虑。但语言清晰度与混响时间有很强的相关性,为保证好的扩声效果,语言清晰度能控制在80%左右。当然这必须用专门的快速语言传输指数(RASTI)测试方法验证。) `4 D7 z& N# ?+ g

  S' p' E6 w$ v. [9 v$ t& ]9 K  5.要求确保各音箱的摆放位置及辐射角度,确保声场的均匀分布
/ a" Q/ N* \; e' z1 U3 `1 u/ M8 ^6 |+ b0 d0 U
  演播厅通常采用集中供声方式。它具有声象定位准确,音箱摆放方便等优点。但声场的分布不够均匀。设计时必须考虑充分利用厅堂的近次反射声,仔细调整音箱投射角,以提高声压级及声场的均匀分布。通常采用的措施包括适当控制吸声量、结合装修设计设置声音扩散体、天棚的造型应有利于声音向观众席均匀扩散、在合适的位置添加辅助音箱等。最终演播厅全场声场均匀度宜在±3dB内。( r# d$ c- A9 c- Q( l
$ J" m  @: T# z  Z& a5 d. f
  6.利用跳线架及音分器,预留多用途接口,以满足演播厅多方面的需要。5 W; m9 V% H7 r8 R/ E9 R! M
( {- x/ B& W) e8 R: ^0 {
  考虑到演播厅现场扩声的需要及录播、现场直播音频信号可靠性的要求,在音频系统中应预留传输音频信号的接口。比如播控调音台与现场扩声调音台互为备份、为录音调音台、转播车等提供多路音频信号。给其它媒体的音频信号预流接口,音源设备、周边设备等通过跳线架作为应急调整备份,同时考虑配置D/A、A/D转换器,以提供数字音频信号。考虑到静电、噪音的干扰,系统信号传输全部采用平衡接法,局部采用1:1隔离变压器,应有专门的屏蔽接地装置。同时应配置电话耦合器,方便主持人与现场外观众的电话交流。
! [' q+ i% R+ [  b8 e. N% m, F6 r. |3 X. P
  7.确保系统的可扩充性+ r- F" Z$ x# f- _0 f
+ i5 N- b1 m: N' @! M* h
  考虑到技术及事业的发展及目前的财力,系统设计中切忌有所谓一步到位的想法,但应充分考虑今后用途及设备扩充。比如今后的5.1声道环绕立体声扩声,今后与数字设备的信号衔接。这些在调音台的选型,设备的连接均应作详细考虑,有的应通过跳线盘、预留接口,完成音源信号的互录、调音台前监听,以及周边设备的应急调用,设备的增添等。考虑到现场直播的安全,系统还应配置备用调音台,在主调音台发生故障时,则可通过跳线架人工转接,仍可保证最低系统要求的扩声及音频信号传输。; z: u7 c) E; p6 c9 ?" J6 j

8 X) v6 p9 x, B( h9 t% K1 ^  8.足够的声功率及富裕的功放推动功率' U' \! x4 J4 G2 F: k/ u1 Q

) d7 P( W/ h6 T6 u$ A  ~. W. F  由前面进行的定量分析计算,合理配置系统音箱及功放。音箱的配置前已述,功放配置可根据实际情况在桥型、双声道立体声、双声道并联输出模式灵活联结,额定输出功率可比音箱额定功率大20%—50%。不仅可提高系统的安全可靠性,对改善系统音质也极为有利。
" B' A# X$ T, R9 I, ^6 }7 k
' w8 _: t  ~1 h$ P  总之,我们设计的演播厅音频系统,应充分考虑业主的使用需要,在投资额不大的前提下,参照相关技术规范,达到科学、实用、合理的要求。
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