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发表于 2017-1-9
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如今，国内热掀的“环保潮”已在众多领域积极开展。作为音响人义不容辞，也当自醒：在扩声工程中，关于“节能降耗”我们能做些什么呢？以下这篇 文章的观点，小编认为还是很应景的，具有一定的借鉴意义，特此分享给大家。
一、引言
“节能减排”是拯救地球、造福人类的大事，已在众多领域积极开展，但在扩声工程中却至今似乎仍是一片空白，而且扩声工程人为加大能耗的现象还愈演愈烈，其最典型的就是无原则地提高扩声功率和系统复杂性，使扩声系统的功率消耗大大增加、资源浪费严重。
笔者见过不足20平方米的卡拉OK包房用了最大声压级达140dB的全频+低音扬声器系统; 还见过同样是不足20平方米的卡拉OK 包房用了YAMAHA01V96 数字调音台和两台TC XO24数字声频处理器。小小包房用上这两种设备本来已经够“意思”的了，却还另外配置了均衡器、压限器和效果器等数字调音台和数字声频处理器内本来已内置的信号处理周边设备，最“精彩”的是还加了1台Tlaudio5001电子管传声器放大器。最终32路数字调音台仅仅起了6路小型模拟调音台的作用，而数字声频处理器只用作分频器，并且用两台数字处理器分别作左、右声道分频。
上述设备加上两台无线传声器接收机、反馈抑制器、3台功放和电源时序器等几乎装满1台2m高的机柜，机柜一直锁着使用，因为这么复杂的系统唱歌的顾客肯定不会、也不敢调控。
究其原因可能是业主盲目追求“档次”，而无良工程商便投其所好，设备越多利润越多，设计、安装、调试费也越高，正好大赚一笔。上述现象在当前绝非个别，只是也许没有这个例子那么夸张而已。笔者无力改变这种现象，但试图提出一些在扩声系统中节能减排的建议，因此不打算做理论分析，只是分别从建声设计、扩声设计和现场调控各方面谈谈自己的看法。扬声器系统、功放、信号处理设备、调音台、信号控制设备和信号源，逆着系统信号流程是因为扬声器系统和功放是扩声系统的“能耗大户”，最具有节能潜力，因此最先讲述。
二、建声设计
就广义的扩声系统而言，扩声环境是扩声系统的一个重要组成部分。建声设计不仅影响扩声效果，而且也影响扩声系统的能耗。由于中小型工程很少进行专业的建声设计，往往是由装潢设计来兼任，而绝大多数装潢设计人员缺乏专业的建声设计能力，只知道扩声场所需要吸声，于是采用大量的软包或穿孔吸声板来装潢，造成扩声场所吸声过度而且各频段吸声不均匀，不仅使音质受影响，也提高了对扩声功率的要求。因此，避免过度吸声可以降低扩声功率而节能。
室内声场中某一点的声压级除了直达声以外，还有反射声的贡献，特别是有益的早期反射声。如果建声设计时考虑设置适当的反射面、利用声扩散，使早期反射声得到充分利用，也能够减小扩声功率，达到节能的目的。
三、扩声设计
(1) 扬声器系统
扬声器系统是扩声系统最终端设备，却也是效率最低的设备，因为扬声器的电/声转换效率是比较低的，特别是直接辐射式扬声器，其电/声转换效率只有1%～4%，也就是说加给扬声器100W电功率，扬声器输出的声功率只有1～4W。正因为如此，扬声器系统是扩声系统节能的最关键因素。
① 选用最大声压级适当的扬声器系统
设计人员常常根据扩声工程类别和要求，依据GB 50371—2006《厅堂扩声系统的设计规范》等国家或部标准中规定的不同类型和级别要求的最大声压级，通过“距离加倍声压级相差6dB”来简单估算对扬声器系统要求的最大声压级，为了保险起见，还要再加一定的余量。
且不说GB 50371—2006标准只规定最大声压级是否合理，而按照“距离加倍声压级相差6dB”估算出来的是直达声的声压级，前面提到过室内声场的声压级还有反射声的贡献。在进行EASE声场模拟时就可以很明显地看出，即使全频混响时间在1s以下，总声压级还是要比直达声声压级高出许多。
可见，通过上面简单估算的最大声压级一般不必再加余量已经够“保险”了。近年来，扩声现场音量过大已经逐渐引起人们的重视( 后面还要专门谈到) 。因此，不要一味追求声压级过高的扬声器系统。实际上，现场扩声无论选择声压级多么高的扬声器系统，最终扩声的实际音量还是要受到传声增益的限制。
② 选用灵敏度高的扬声器系统
扬声器的灵敏度是可以表征扬声器效率的一个特性参数。由于功率和声压级是对数关系，如果扬声器的特性灵敏度级高3dB，加给扬声器的功率就可以减少一半。也就是说，灵敏度分别为93dB和96dB的扬声器系统，要在距离扬声器中轴线1m处得到113dB的声压，前者要加上100W功率驱动，而后者只要50 W。
有人说灵敏度低的扬声器音质更好，例如被HiFi发烧友趋之若鹜的LS3 /5A 扬声器灵敏度只有82．5dB。其实不尽然，法国LMlab(劲浪) 扬声器灵敏度都很高。对专业扩声扬声器更不必在意灵敏度高低对音质的影响。因此，尽量选用高灵敏度的扬声器是扩声系统节能的最重要措施之一。
③ 选用功率分频扬声器系统
虽然电子分频系统通常可以取得比功率分频更好的音质，但其代价是必须分别用功放去驱动各路扬声器，使功放的数量和能耗大大增加。其实质量好的功率分频全频扬声器系统也具有优良的音质，因此从节能的角度出发还是尽量使用功率分频的整体或分立( 中高音扬声器系统独立，但从低音扬声器系统取得功率分频的驱动) 的扬声器系统。
④ 尽量减少辅助扬声器
滥设“辅助”扬声器可以说是目前扩声工程中最普遍的问题。笔者几年前应邀去解决一个中型多功能报告厅因明显的声音拖尾造成语音清晰度差、传声增益低等问题，去了以后发现该厅建声方面没什么大问题，但厅内除了两只返听扬声器和安装在舞台内的两只低音扬声器外，主席台口两边各吊装了两只全频扬声器，观众厅两边侧墙和后墙又每边各吊装了3只全频扬声器。在这10只扬声器“包围”下，致使厅内产生了严重的声干涉现象。于是，笔者只保留主席台口两侧各1只扬声器作为主扩声，其余8只扬声器的功放全部关闭，并取下两只装入舞台内低音扬声器旁作为前排补声以使声像下移。结果声音拖尾完全消失，语音清晰度很好，传声增益得到明显提高，声像一致性也明显改善。几年来接待多位名人讲学，效果十分满意。
造成滥设“辅助”扬声器的原因一方面是一些工程商缺乏正确的设计水平和调试手段，为了不易产生声反馈啸叫，就在观众厅大量设置“辅助”扬声器以提高听众附近的声压，以为这样就可以降低主扬声器声压而避免声反馈啸叫; 另一方面便可能是前面提到过的利益驱使。
实际上，除非进深特别大而层高又很矮、或是建声太差以及主扩声扬声器会产生声阴影的有楼座的厅堂才需要考虑设置辅助扬声器。只要建声不太差、系统调试得当，主扬声器可以保证声压级和声场不均匀度达到指标，而且听众都在临界距离之内，既改善了声像一致性，又节省了辅助扬声器及其功放，显然符合节能和节省资源的目的。
(2) 功放
① 选用高效率功放
专业声频功放多年来的主流是AB类，它的效率可以达70%～80%，实际上是指单纯功率放大级在满功率时的效率值。实际上在输出功率很小的时候，功放管功率损耗明显增加，效率便大大下降，只有20%～30%。为此派生出了所谓G类和H类功放，它们都是使功率管供电电压随输出功率自动调整，低功率输出时功率管供电电压随之降低，以减小功率损耗，使功放效率得以提高。近些年由于D 类功放解决了开关干扰问题，已经在扩声领域得到愈来愈广泛的应用，其效率可达到80%～90%，而小功率输出时效率不像AB类那样明显下降，由于效率高，功率管的散热器也大大减小，因此D 类功放功率损耗和资源损耗都很低。
开关电源的应用也提高了功放的整体效率。相比线性电源，它的功率损耗和资源损耗都要小很多，线性电源功放里单是那又大又重的电源变压器要消耗多少硅钢和铜材。目前AB类功放和D类功放都有使用开关电源的，尤其是D类功放和开关电源可以说是相得益彰。
现在D类功放价格还比较贵，其实它的生产成本比AB类功放低，其价格一定会逐渐走低。目前使用开关电源的AB 类功放或许可以兼顾高效率和低成本。
② 功放的输出功率适当
为了取得足够的动态，设计人员常常把功放的功率余量设计得很大。其实除非是一些高动态场合，一般功放额定输出功率取扬声器系统额定输入功率的1．0～1．2倍就可以了，即使是高动态场合，一般有1．5倍也能满足使用要求。功放过大的功率余量显然增加能耗和资源损耗，所以功放的输出功率要适当选择。
(3) 信号处理设备
数字声频处理器的应用日益广泛，用它代替扩声系统的均衡器、压限器、分频器和反馈抑制器等常用的信号处理设备，也可以节省不少能耗和资源损耗，而且系统显得简洁，更可以将调试结果锁定，防止被使用调控人员调乱。
(4) 调音台
常常看到一些简单的扩声系统使用了输入通道很多而且有多编组输出的中型调音台，而大多数输入通道和编组都是空置的。这样不仅造成资源浪费和功耗增加，而且非专业的使用人员不易调控。工程设计人员应当根据实际使用要求选择恰当的调音台，对于一些中、小型会议系统甚至可以不用调音台。笔者近些年做了多次尝试，主要是利用智能混音器或“手拉手”会议系统配合数字声频处理器组成“免调控”扩声系统，并将语言扩声和媒体播放在数字声频处理器不同输入通道分别处理: 发言通道对语音信号进行频带压缩、电平压缩和反馈抑制，达到发言时“打开电源就正常使用而且音量不需要调节”; 而播放通道则保持信号全频带传输，并使用便携式计算机作为全功能播放器，播放音量就在便携式计算机上调节，不仅使用方便，还能录音。
(5) 信号控制设备
① 信号选择设备
现在有很多小工程也都配置了信号矩阵，而且往往达到8路输入、8路输出甚至更多，然而不难发现有不少工程的矩阵输入只接了2～3路而输出更是只接了1路。
矩阵可以将任意一路输入的源信号接到任意一路(或多路) 的输出负载上，因此各负载可分别接入相同或不同的源信号。但既然输出只有1 路，使用矩阵就没有任何意义，完全可以只用信号选择器。矩阵通常必须做成有源的，因为对于视频(包括VGA)这样有阻抗匹配要求的信号，不能简单地把两路( 甚至更多) 输出同时接到1路输入上，必须通过电子线路对输入信号进行信号分配才行。而信号选择器因为只有一路输出，用机械开关做成无源的就可以了，这样当然也节约了能源。
② 不滥用集中控制系统
集中控制系统确实可以提高使用方便性，但现在也出现了“滥用”现象。笔者觉得在有专门调控人员和控制室的场合一般不需要配置集中控制系统，因为调控人员在控制室可以利用设备原来的控制机构来直接控制，没有必要使用集中控制系统来控制; 而如果控制器给主持者使用，则反而可能因为“双重控制”的不协调造成不必要的麻烦。因此，一般只有由主持者“自助”使用扩声系统的场合配置集中控制系统才有积极意义。
常常看到许多会议室配置的集中控制器只是用来控制投影机和屏幕的升降，而投影机和屏幕原本都有自带的遥控器，再用中控没有什么意义。省去集中控制系统自然可以节省相当的能源和资源。
(6) 信号源
包括传声器和播放设备。
① 传声器
传声器节能主要指电容(包括驻极体)传声器需要电源，那种只能用电池供电而不能使用幻像电源的驻极体传声器不宜再选用，因为要消耗电池这个污染源，而旧电池回收至今还没有切实有效的方法; 为此无线传声器也要尽量使用可充电电池。
② 播放、录音设备
前面已经提到，对于一般中、小会议扩声系统，用便携式计算机代替DVD 播放机等不仅方便，而且播放的声频和视频文件格式更多，还可以安装简单的录音软件进行会议录音，这样便可以省去播放机和录音机。
现在许多扩声场合音量都很大，用“震耳欲聋”来形容一点也不为过。前面说过，扩声现场音量过大已经逐渐引起人们的重视，中央乐团著名的调音师宋效曾先生称之为“声暴力”，许多业内专家对《厅堂扩声系统的设计规范》等扩声标准也提出了质疑，因为这些标准都只规定了最大声压级大于或等于多少，也就是只有下限没有上限，因而给人的印象似乎是声压级越大越好。
扩声音量大就意味着输出功率大，当然消耗的功率也大。中国著名电声专家王以真先生就曾在一篇文章中说过: “不适宜的高声压级，不仅对听力造成损害，而且对能源造成极大浪费。”
因此，调音师在调控时“手下留情”，用恰当的音量带给听众以美的享受，也是节能的具体表现。
五、舞台灯光
最后再顺便提一下舞台灯光。舞台不很高大时尽可能使用三基色冷光灯和LED 电脑灯也是节能的重要方面。
结 语
上面叙述了扩声系统节能的一些看法和建议，当然应该在不影响功能和性能的前提下而节能。也许有人觉得扩声系统节能微不足道，但“节能减排”就是应当从细微处入手，一点一滴做起，才能保护大家赖以生存的地球，使人类世世代代无忧无虑地生活下去。
（文章来源：电声技术月刊 作者：熊坚）
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