擴(kuò)聲系統(tǒng)概述

擴(kuò)聲系統(tǒng)通常是把講話者的聲音對(duì)聽(tīng)者進(jìn)行實(shí)時(shí)放大的系統(tǒng)，講話者和聽(tīng)者通常在同一個(gè)聲學(xué)環(huán)境中。成功的擴(kuò)聲系統(tǒng)必須要具有足夠響度（足夠的聲增益）和足夠的清晰度（低的語(yǔ)言子音清晰度損失百分率），并且能使聲音均勻地覆蓋聽(tīng)眾，而同時(shí)又不覆蓋沒(méi)有聽(tīng)眾的區(qū)域。

擴(kuò)聲系統(tǒng)包括擴(kuò)聲設(shè)備和聲場(chǎng)組成，主要包括聲源和它周圍的聲環(huán)境，把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡?a target="_blank">信號(hào)的話筒，放大信號(hào)并對(duì)信號(hào)加工的設(shè)備、傳輸線，把信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的揚(yáng)聲器和聽(tīng)眾區(qū)的聲學(xué)環(huán)境。

擴(kuò)聲系統(tǒng)分類

（一）按工作分類

1.擴(kuò)聲系統(tǒng)：話筒和揚(yáng)聲器處在同一聲場(chǎng)內(nèi)，存在聲反饋?zhàn)约さ臈l件，傳聲增益受到限制。

2.放聲系統(tǒng)：只有卡座、光盤機(jī)等聲源，不存在聲反饋條件，是擴(kuò)聲系統(tǒng)的一種特例。

（二）按用途分類

1.室外擴(kuò)聲系統(tǒng)：體育場(chǎng)、藝術(shù)廣場(chǎng)、音樂(lè)噴泉、大型流動(dòng)演出等。

特點(diǎn)：

空間寬廣、服務(wù)區(qū)大、背景噪聲大、受周圍建筑物體反射影響。以直達(dá)聲為主，無(wú)混響聲，反射聲延時(shí) 超過(guò)50ms（17m）時(shí)會(huì)出現(xiàn)重聲或回聲，影響聲音清晰度和聲像定位。音響效果（尤其是音樂(lè)噴泉）還受氣候條件、向和環(huán)境干擾等影響。

2.室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)：各類影劇院、體育館和歌舞廳等。

特點(diǎn)：

專業(yè)性很強(qiáng)，使用功能不同系統(tǒng)配置也不同，建聲條件對(duì)音響效果影響很大。

3.流動(dòng)演出系統(tǒng)：常用于大型演出，臨時(shí)安裝的系統(tǒng)。

特點(diǎn)：

音響設(shè)備必須結(jié)構(gòu)緊湊，便于運(yùn)輸和安裝、使用環(huán)境苛刻。系統(tǒng)投資較大。

4.公共廣播系統(tǒng)（PA）：車站、機(jī)場(chǎng)、地鐵、港口、學(xué)校、賓館作廣播節(jié)目和背景音樂(lè)并兼做消防緊急廣播。

特點(diǎn)：

使用功能很多，音響效果要求不苛刻，傳輸距離遠(yuǎn)，采用定電壓傳輸。

5.會(huì)議系統(tǒng)：會(huì)議中心、電話會(huì)議、電視會(huì)議和數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)。

特點(diǎn)：

提高會(huì)議效率，聲音清晰、不嘈雜、功能多（會(huì)議討論系統(tǒng)、投票表決系統(tǒng)和同聲傳譯系統(tǒng)等，包括視像同步攝錄和會(huì)議代表身份識(shí)別等）。

測(cè)量、評(píng)估一個(gè)安裝好的擴(kuò)聲系統(tǒng)的六大要點(diǎn)

1、頻率響應(yīng)：系統(tǒng)重放聲音是否在預(yù)期頻率范圍、預(yù)期偏差之內(nèi)？

2、功率處理：系統(tǒng)是否可以處理所需的功率而不失真或造成設(shè)備損壞？

3、覆蓋范圍：系統(tǒng)重放聲音所有頻率是否可以覆蓋所有聽(tīng)音區(qū)域？

4、主觀質(zhì)量：系統(tǒng)是否可以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)？

5、穩(wěn)定性：系統(tǒng)是否穩(wěn)定？

6、噪音：系統(tǒng)是否存在不必要的噪音？

測(cè)量和優(yōu)化擴(kuò)聲系統(tǒng)的步驟

對(duì)于測(cè)量和優(yōu)化擴(kuò)聲系統(tǒng)，每個(gè)人的方法步驟可能大有不同，但是一般可以總結(jié)為如圖1 所示的步驟：

本節(jié)主要闡述分頻設(shè)置、延時(shí)設(shè)置和均衡補(bǔ)償三個(gè)主要的測(cè)量步驟。

擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器一般包含超低音箱和全頻音箱，任何一個(gè)音箱都無(wú)法完美地把音頻信號(hào)中的各個(gè)頻段完整地重放出來(lái)，超低音箱重放音頻中頻率較低的部分，而不能表現(xiàn)音頻中的中高頻頻段；全頻音箱低音部分表現(xiàn)力不足。而輸入信號(hào)為全音頻信號(hào)，超低音箱對(duì)其中的中高頻成分、全頻音箱對(duì)其中的低頻成分不能正常還原為聲音。音箱是個(gè)能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，這些不能還原為聲音的成分在音箱中大部分轉(zhuǎn)換為了熱能，這樣不僅讓音箱性能得不到完全發(fā)揮，效果不佳，而且可能造成音箱的損壞。音箱中的喇叭單元很多部件是由膠水粘合在一起的，各種膠水的耐熱性有一定的限制。在音箱無(wú)法把輸入的音頻信號(hào)還原成為聲音時(shí)，喇叭單元把這部分電能轉(zhuǎn)換成為熱能，由于音箱的封閉結(jié)構(gòu)且箱體內(nèi)空間有限，散熱情況不會(huì)很好，這些熱能不斷在箱體內(nèi)積聚，導(dǎo)致溫度不斷升高，一旦喇叭單元的溫度超過(guò)了膠水的耐熱溫度，就會(huì)造成喇叭單元的結(jié)構(gòu)性損壞。

電子分頻器是將全頻帶的音頻信號(hào)分為兩個(gè)或者兩個(gè)以上的部分的聲音處理設(shè)備。它是由內(nèi)部的高通濾波器電路和低通濾波器電路組成的，可以根據(jù)系統(tǒng)的需要將全頻段的音頻信號(hào)切割成為兩部分或者三部分。高通濾波器用來(lái)控制信號(hào)的下限，讓高于某一個(gè)設(shè)定的頻率值的其他頻率的信號(hào)通過(guò)，而低于這一頻率值的信號(hào)則進(jìn)行衰減濾除；低通濾波器與高通濾波器相反，用來(lái)控制信號(hào)的上限，讓低于這一設(shè)定的頻率值的其他頻率信號(hào)通過(guò)，而高于這一頻率值的信號(hào)則進(jìn)行衰減濾除。有了電子分頻器這一設(shè)備，便可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，解決上述問(wèn)題。全頻段音頻信號(hào)分兩路進(jìn)入分頻器，一路分頻器高通濾波器輸出接功放后再接全頻音箱，另一路濾波器低通濾波器輸出接功放后再接全頻音箱。（如圖2）

2、延時(shí)設(shè)置

聲波以正負(fù)交替變化的形式進(jìn)行傳輸，這種正負(fù)交替變化和聲波的傳輸時(shí)間有關(guān)系。這種正負(fù)的概念就是我們所說(shuō)的相位。擴(kuò)聲系統(tǒng)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行重放的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的相位失真。擴(kuò)聲系統(tǒng)中兩個(gè)音箱由于擺放位置不同、結(jié)構(gòu)的差異以及喇叭能量轉(zhuǎn)換時(shí)間的差異導(dǎo)致發(fā)出的聲音到達(dá)同一聽(tīng)音點(diǎn)時(shí)時(shí)間可能不同。（如圖3）

時(shí)間差異導(dǎo)致聲波的干涉，直接影響聽(tīng)音質(zhì)量，例如一個(gè)音箱發(fā)出的聲波到達(dá)某一點(diǎn)是正的，另一只音箱發(fā)出的聲波到達(dá)同一點(diǎn)比第一點(diǎn)晚了點(diǎn)，就可能變成負(fù)相位，這時(shí)候正負(fù)發(fā)生抵消，聲音的能量損失。（如圖4）

所以，在系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化時(shí)，我們要對(duì)揚(yáng)聲器延時(shí)進(jìn)行調(diào)整。要想解決這個(gè)問(wèn)題，我們必須要知道兩只音箱重放信號(hào)相對(duì)與基準(zhǔn)信號(hào)分別延長(zhǎng)了多少時(shí)間，而這 時(shí)間的差異一般是毫秒級(jí)別的，單靠人耳無(wú)法進(jìn)行識(shí)別，這就需要借助測(cè)量工具進(jìn) 行準(zhǔn)確的測(cè)量。然后對(duì)相對(duì)超前的信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。延時(shí)器是一種通過(guò)內(nèi)部的存 儲(chǔ)電路，將輸入信號(hào)先存儲(chǔ)下來(lái)，按照設(shè)定的時(shí)間演示后再輸出的設(shè)備，利用延時(shí) 器我們可以對(duì)系統(tǒng)延時(shí)進(jìn)行調(diào)試。

3、均衡補(bǔ)償

在擴(kuò)聲系統(tǒng)頻響特性測(cè)量中，把 20—20000Hz 全頻帶從低到高的信號(hào)平均能量 的測(cè)量信號(hào)輸送到音響系統(tǒng)里，會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出頻譜會(huì)產(chǎn)生不同程度的失真。產(chǎn)生這些 失真的原因有音響自身的因素和環(huán)境因素。

由于音箱再還原音頻信號(hào)時(shí)不可能做到百分之一百的還原度，總會(huì)存在或多或少的缺陷。

在同一聽(tīng)音位置上，人們可以聽(tīng)到音箱發(fā)出的直達(dá)聲和經(jīng)過(guò)反射面反射過(guò)來(lái)的反射聲。（如圖5）

由于直達(dá)聲和反射聲到達(dá)同一聽(tīng)音點(diǎn)的傳播路徑不同，到達(dá)聽(tīng)音點(diǎn)的距離不同，導(dǎo)致直達(dá)聲和反射聲到達(dá)聽(tīng)音點(diǎn)時(shí)間差異，可能產(chǎn)生相位差異。如果某些頻率的聲音的直達(dá)聲和反射聲的相位不同，那么就會(huì)抵消一部分能量，出現(xiàn)頻譜凹陷，也就是波谷。如果某些頻率的直達(dá)聲和反射聲到達(dá)同一點(diǎn)的相位相同，那么能量就會(huì)疊加，出現(xiàn)頻譜凸出，也就是波峰。頻譜特性上波峰波谷的存在，使得聽(tīng)音質(zhì)量大打折扣。我們要削減波峰，填補(bǔ)波谷，使擴(kuò)聲系統(tǒng)盡可能少的頻譜失真。

我們可以運(yùn)用均衡器對(duì)各種頻率成分的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償揚(yáng)聲器自身的重放失真和聲場(chǎng)缺陷，實(shí)現(xiàn)均衡補(bǔ)償。