舞台演出音响方案——设计思路解析

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扩声设计依据：
　　音频扩声系统具备科学合理，性能先进， 可靠，灵活扩展的原则;其配置的主要设备均为高质量、高性能、高可靠性，经久耐用，且效果好的器材，确保系统的 运行，并达到设计要求。
　　A、 设计指标
　　歌厅、礼堂厅扩声系统的声学设计指标
　　中华人民共和国文化行业标准(歌舞厅扩声系统的声学特性指标与测量方法)4.1歌厅、礼堂厅扩声系统的声学特性指标分为一、二级，具体指标见表1，本次方案按一级礼堂厅标标准具体指标如下：
　　1、 大声压级：场内 大声压级为≥98dB。
　　2、传输频率特性 ：以125Hz～4000Hz平均声压0dB，在此频带内允许±4dB(1/3倍频测量);63Hz～125Hz和4000Hz～8000Hz频段在允许的频率范围内。
　　3、传声增益：125Hz～4000Hz的平均值≥-10dB;
　　4、声场不均匀度：全部观众席要求被声场覆盖，没有死角，声场均匀，核心频率为1000HZ，4000HZ(1/3倍频程带宽)的大部分区域不均匀度≤±10dB;
　　5、 系统噪声≤NR30(如交流噪声等)
　　音响工程集建筑、电工、电子、声学、光学等多项技术于一体，包含了音频、视频理论，是一种复杂的综合性工程，整个工程不仅包含了设计者的设计创意，用户的使用要求，而且需要建筑装饰、电力供应部分的密切配合，一个优秀的 音响工程就是一件 贯通了设计思想的复杂产品。当一系列设备按照设计方案在合理的位置非常正常的工作，当听到音响设备达到它们的 佳表现，播放出优美动听的音乐。工程技术人员无不感到异常欣慰。可见， 音响工程是一项非常有意义、有价值的工作。它给人们带来的是精神的享受。这就使得 音响工程设计的重要性显得十分突出。
　　设计目标：达到 大规定声压、声场不均匀度小、语言清晰度好、传声增益高、频带宽、动态大，无可察觉系统噪声。
　　B、《厅堂扩声系统的声学特性指标及测量方法》的要求是我们设计此场的依据。我公司在此工程设计上，采用的是目前 先进的德国ADA声学设计公司的EASE4.3声场设计/测试软件，模拟真实的环境得到的一个 佳的方案。由此软件得出的参数能真实的反映本场馆的建筑声学和电声特性，其精度可在±2dB之内。无论从效果、资金，所给出的解决方案都是 优的。
　　C、本礼堂的扩声主要解决的问题：1、声均匀度的实现;2、声功率的计算;3、声反馈和声音的清晰度的控制;4、系统电气设计安装的合理性。

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声场均匀度的实现
　　声场均匀度的好坏直接关系到音质的好坏因此对声场均匀度进行计算是必要的。借助波动理论，经过艰辛复杂和繁琐的反复仔细验算终于设计出 佳的对礼堂尺寸分别为：三个轴向简正固有频率计算设定频率为200Hz,具体如下:

长度轴向频率：Hz		宽度轴向频率：Hz		高度轴向频率：Hz
FO	9	F0	7	F0	18
2f0	19	2f0	14	2f0	36
3f0	29	3f0	21	3f0	54
4f0	39	4f0	28	4f0	72
5f0	48	5f0	35	5f0	90
6f0	58	6f0	42	6f0	109
7f0	68	7f0	49	7f0	127
8f0	78	8f0	56	8f0	145
9f0	88	9f0	63	9f0	163
10f0	97	10f0	70	10f0	181
11f0	107	11f0	77	11f0	199
12f0	117	12f0	84
13f0	126	13f0	91
14f0	136	14f0	98
15f0	146	15f0	105
16f0	156	16f0	112
17f0	166	17f0	119
18f0	175	18f0	126
19f0	185	19f0	133
20f0	194	20f0	140
21f0	204	21f0	147
		22f0	154
		23f0	161
		24f0	168
		25f0	174
		26f0	182
		27f0	189
		28f0	196

　　注：每个频率后的小数点均采用四舍五入。

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　依次排列长、宽、高三个轴向的频率排序如下：

序号	频率（Hz)	频率间距	序号	频率（Hz)	频率间距	序号	频率（Hz)	频率间距
1	7	2Hz	21	72	2Hz	41	140	4Hz
2	9	5Hz	22	77	5Hz	42	145	5Hz
3	14	4Hz	23	78	1Hz	43	146	1Hz
4	18	1Hz	24	84	6Hz	44	147	1Hz
5	19	2Hz	25	88	4Hz	45	154	7Hz
6	21	7Hz	26	90	2Hz	46	156	2Hz
7	28	1Hz	27	91	1Hz	47	161	5Hz
8	29	3Hz	28	97	6Hz	48	163	2Hz
9	35	1Hz	29	98	1Hz	49	165	2Hz
10	36	3Hz	30	105	7Hz	50	168	3Hz
11	39	3Hz	31	107	2Hz	51	174	7Hz
12	42	3Hz	32	109	2Hz	52	175	1Hz
13	48	6Hz	33	112	3Hz	53	181	6Hz
14	49	1Hz	34	117	5Hz	54	182	1Hz
15	54	5Hz	35	119	2Hz	55	185	3Hz
16	56	2Hz	36	126	7Hz	56	189	4Hz
17	58	2Hz	37	126	0Hz	57	194	5Hz
18	63	5Hz	38	127	1Hz	58	196	2Hz
19	68	5Hz	39	133	6Hz	59	199	3Hz
20	70	2Hz	40	136	3Hz	60	204	5Hz

　　我们通过排列发现上表中各频率中频率差距没有超过30Hz表示频率之间耦合较紧，但是在150Hz有2个方向上的轴向上的轴向简正频率发生重叠，而发生声染色现象，建筑中常用的薄板振动吸声结构的共振频率在100—250Hz之间，而对150Hz的共振 的 方法是采用七合板共振器，因此我们对观众厅的左右两侧和后墙的1.5米高起均采用这种共振器来 共振。

　　此外，实现声音均匀度还需从二个方面来考虑：1、声压的均匀度;2、频率的均匀度。主体的扩声形式是整个扩声系统的关键，它直接影响到诸如： 大声压级、传输频率特性、声场不均匀度、传声增益等重要电声指标。设计高性能而又能配合多种需要的扩声系统必须顾及到场地的适应性、系统的音乐感、语言的清晰度、频率响应及音箱的布局和覆盖面等多个因素。在良好的建声环境下，音箱的合理布局及其指向性决定了声场是否能够均匀覆盖，做到声音清晰，大而不噪。

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声功率的计算
　　声功率的计算是设计全过程中的重点。它关系到全系统的框架的建立，因此我们在设计时力求做到给足余量，充分考虑到各种因素的影响。从人的听音生理曲线来看，创造一个健康卫生的听音环境和系统的用途以及音响工程的电气设计，是确定 大声压的依据。
　　按国家的“语言兼音乐二级标准”， 大声压级应为≥98dB，
　　4、声音清晰度和声反馈的控制 ，影响声音清晰度的原因主要由以下郑州市金豫华音响广播公司针对二个因素组成：
　　(1)场内的混响
　　混响时间的长短直接关系到语言的清晰度，为确保室具有较好的语言清晰度，必须进行混响时间的计算，以便于当混响时间过长时进行必要的吸声处理。从下图的音乐坐标中得知， 佳混响时间约1.0±0.2秒( 佳混响时间通常是指500Hz频率的混响时间)。

　　如下图所示，经过电脑声学软件EASE的模拟测试所得出的空场混响时间：

　　空场时设计混响时间
　　有了混响时间的标准有利于我们选择 适合礼堂的装饰材料和材料的面积，验算所设计是否符合 佳的混响时间的要求。
　　(2)场内的信号声压和环境噪声的比率
　　对于 一个因素，要求观众厅一定要做声学处理，使之满足广电部对礼堂的建声要求。 二个因素，由于音频扩声系统能提供足够高的信/噪比，和较大的系统声压储备，所以完全能压制场内的观众噪声。所以本系统在各种条件下都有很高的清晰度。对于声反馈的处理我们是采用了双层的解决办法：一是在工程调试中通过对系统的参数的精心调试，如相位、驻波等;二是我们在系统中加入了音频动态处理器，这样两方面的相结合，就能使反馈基本上 。
　　音频扩声系统电气设计安装的合理性
　　音响的电源应取自供电线路中干扰较小的一路，同时，条件许可的话，音响系统的供电线路与灯光供电线路分开布线。对系统的计算得到了本音响系统的基本电气参数，其电功率为20KW左右，再加上20 余量约为24KW。音响系统属于弱电系统， 怕干扰和电压不稳，其对电源的要求很高，系统用电量较大，建议在系统中加入1：1的24KW的单相隔离变压器和大功率的自动稳压器，要求有专门的接地系统，与灯光供电完全分开。 馈电线路分为二类，一类为信号馈电，另一类为电源馈电，做到信号馈电与电源馈电彻底分开，分别套管并做标记。在施工图中所有的线材都有明确的标记对应，以利于日后检修。

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我也来凑个热闹！[em02]

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