【數(shù)字視聽(tīng)網(wǎng)訊】學(xué)校報(bào)告廳音響擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，接著介紹聲場(chǎng)處理器、數(shù)字音頻處理器及數(shù)字功率放大器等數(shù)字產(chǎn)品的功能和應(yīng)用，最后對(duì)數(shù)字音頻技術(shù)、智能會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。

一、前言

學(xué)校報(bào)告廳音響擴(kuò)聲系統(tǒng)已不是單一的音響設(shè)備的有序組合，而是一個(gè)集建筑聲學(xué)(聲場(chǎng))和信息電子技術(shù)(音頻電子設(shè)備)為一體的聲音閉環(huán)系統(tǒng)。它對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，要求觀眾廳有足夠的聲壓級(jí)，并具有均勻的聲場(chǎng)分布。相應(yīng)地，音響擴(kuò)聲系統(tǒng)已不是僅提供簡(jiǎn)單的擴(kuò)音功能，而是會(huì)隨使用要求不同呈現(xiàn)不同的聲學(xué)效果和使用功能。一般來(lái)說(shuō)，音響擴(kuò)聲系統(tǒng)主要由傳聲器、揚(yáng)聲器、調(diào)音臺(tái)、聲場(chǎng)處理器、音頻處理器、自動(dòng)混音臺(tái)及數(shù)字功放等設(shè)備構(gòu)成。

二、擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

學(xué)校報(bào)告廳主要承擔(dān)學(xué)術(shù)報(bào)告、會(huì)議等以語(yǔ)言為主的擴(kuò)聲，這就要求音響擴(kuò)聲系統(tǒng)能真實(shí)清晰地還原語(yǔ)言信號(hào)。首先，系統(tǒng)要保證有良好的語(yǔ)言清晰度和足夠的、均勻的聲壓級(jí)，語(yǔ)言清晰度頻帶在300～6000Hz。此外，報(bào)告廳也是進(jìn)行歌舞、戲曲、音樂(lè)等文藝表演的場(chǎng)所，需要擴(kuò)聲系統(tǒng)能完美還原再現(xiàn)各種音源。因此，這就對(duì)信號(hào)的清晰度和豐滿度提出更高的要求。

三、擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

音量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)音量和擴(kuò)聲系統(tǒng)的額定功率相關(guān)，足夠的音量是擴(kuò)聲系統(tǒng)的基礎(chǔ)目標(biāo)要求。根據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB50371—2006《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)多功能用途擴(kuò)聲標(biāo)準(zhǔn)要求，以語(yǔ)言類為主的廳堂最大聲壓級(jí)為≥90dB，一級(jí)舞廳≥103dB，二級(jí)舞廳≥110dB。音量水平是根據(jù)信噪比和系統(tǒng)運(yùn)行特色來(lái)決定的。

音質(zhì)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)音質(zhì)主要取決于擴(kuò)聲系統(tǒng)的非線性失真和傳輸頻率特性。國(guó)標(biāo)規(guī)定一級(jí)廳堂傳輸頻率特性指標(biāo)為以100～6300Hz的平均聲壓級(jí)為0dB，在此頻帶內(nèi)允許范圍為-4～+5dB，50～100Hz和6300～12500Hz的允許范圍為-8～+4dB。頻率傳輸特性是決定音質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，非線性失真也是影響音質(zhì)效果的因素之一。此外，音樂(lè)和語(yǔ)言的清晰度也是衡量音質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。清晰度的衡量方法很多，實(shí)際操作中通常依靠現(xiàn)場(chǎng)的主觀感覺(jué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求一級(jí)廳堂不均勻度為1000Hz時(shí)不大于6dB，4000Hz時(shí)不大于8dB，100Hz處不大于10dB。所以，學(xué)校報(bào)告廳應(yīng)該按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建聲場(chǎng)，要求有盡可能均勻的聲場(chǎng)。

四、傳聲器的選擇和應(yīng)用

傳聲器是整個(gè)系統(tǒng)的“入口”。傳聲器把采集到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行輸出，這就需要后端的音頻處理設(shè)備把信號(hào)放大提高，因此，如果話筒有雜音輸入，那么后端很難消除，傳聲器的選擇和使用方法對(duì)擴(kuò)聲質(zhì)量和效果會(huì)產(chǎn)生很大影響。此外，在室內(nèi)存在聲反饋的矛盾，因此，對(duì)傳聲器(話筒)的靈敏度、頻響范圍、指向性都有較高的要求。

靈敏度是指?jìng)髀暺鏖_(kāi)路輸出電壓U和聲壓P的比值。實(shí)際上并不是靈敏度越大越好，靈敏度適中就可，不一定追求高靈敏度。傳聲增益125～6300Hz的平均值不低于-8dB。

對(duì)室內(nèi)擴(kuò)聲來(lái)說(shuō)，擴(kuò)聲系統(tǒng)所能達(dá)到的聲音大小程度受聲反饋(反饋就是聲音從揚(yáng)聲器經(jīng)功放音箱輸出再傳回?fù)P聲器的過(guò)程。經(jīng)多次反饋達(dá)到一定能量時(shí)，嘯叫便會(huì)產(chǎn)生)的牽制。因此，在同一擴(kuò)聲系統(tǒng)中，傳聲器靈敏度高了，輸出電壓就會(huì)增大，揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音也會(huì)相應(yīng)增大。為了防止反饋嘯叫，不得不把音量調(diào)小，從而達(dá)到良好的擴(kuò)聲效果。

頻響范圍是指?jìng)髀暺髟谝缓愣晧合拢煌l率時(shí)測(cè)得的輸出電壓變化值。一般來(lái)說(shuō)，頻響曲線越平越好，對(duì)于會(huì)議話筒，其頻響范圍在250～4000Hz就可以了。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將頻譜范圍放在較高的頻段內(nèi)，以提高語(yǔ)言的清晰度。因?yàn)槿说恼Z(yǔ)言頻譜范圍一般在100～4000Hz，所以對(duì)清晰度影響較大的是高頻段。

傳聲器的指向性是指在某一頻率下，在某一方向的靈敏度與最大靈敏度的比值。對(duì)于學(xué)術(shù)報(bào)告、會(huì)議等語(yǔ)言類擴(kuò)聲來(lái)說(shuō)，為有效地預(yù)防、抑制聲反饋引起的聲音嘯叫，要選用有指向性的傳聲器。指向性與接受的聲波信號(hào)頻率有很大關(guān)系：頻率越低時(shí)，指向性越差;頻率越高時(shí)，指向性越強(qiáng)。

輸出阻抗是傳聲器輸出端用頻率1kHz聲音信號(hào)測(cè)得的內(nèi)阻的模值，分為高阻抗和低阻抗兩種。我國(guó)推薦使用的是200Ω、600Ω和2000Ω。傳聲器具體有以下應(yīng)用。

1、拾音方式。對(duì)于傳聲器的拾音方式主要分為兩種情況：在進(jìn)行語(yǔ)言擴(kuò)聲時(shí)，話筒的聲軸要正對(duì)演講人;而在進(jìn)行音樂(lè)會(huì)的擴(kuò)聲時(shí)，一般采取立體拾音的方式來(lái)進(jìn)行。

2、相對(duì)位置。距離越大越能減少聲反饋，因此，話筒在擺放時(shí)相對(duì)位置要遠(yuǎn)，應(yīng)該盡量降低高度并避免其正對(duì)音箱。

3、傳聲器與發(fā)聲者的距離。一般來(lái)說(shuō)，用作演講的話筒離口型的距離取為10～20cm為宜。若離話筒太近，受講話氣流的影響，其低頻聲音會(huì)加重，聲音出現(xiàn)混雜不清、悶聲悶氣的效果，直接影響語(yǔ)言的清晰度，所以應(yīng)離話筒稍遠(yuǎn)一點(diǎn)兒，避免講話氣流直沖話筒;也不能太遠(yuǎn)，否則聲音信號(hào)會(huì)變?nèi)酰绊懯耙綮`敏度。另外，合適的距離能有效地抑制環(huán)境噪音的進(jìn)入。一般來(lái)說(shuō)，近場(chǎng)靈敏度要比遠(yuǎn)場(chǎng)高，而環(huán)境噪音都來(lái)自遠(yuǎn)場(chǎng)，如果演講者口型離傳聲器在10～20cm，發(fā)出的聲音屬于近場(chǎng)，演講者的低頻靈敏度比環(huán)境噪音高，從而相對(duì)抑制噪音靈敏度。

五、揚(yáng)聲器(音箱)的選擇

揚(yáng)聲器一般采用主音箱與輔助音箱。如果要求特殊的音響效果，則還需要前置音箱、環(huán)繞音箱和低音音箱。揚(yáng)聲器的額定功率要根據(jù)最大聲壓級(jí)以及廳堂空間的大小決定。如容納500人的會(huì)場(chǎng)，可選用主音箱一對(duì)，額定功率可選擇大一些;輔助音箱五對(duì)，額定功率在250～750W之間。音箱的頻響指標(biāo)根據(jù)所追求的傳輸頻率特性來(lái)決定，如對(duì)于一級(jí)廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)，傳輸頻率特性指標(biāo)規(guī)定為：以80～8000Hz的平均聲壓級(jí)為0dB，在此頻帶內(nèi)允許范圍-4～+4dB。

六、數(shù)字音頻技術(shù)產(chǎn)品與應(yīng)用

數(shù)字音頻技術(shù)和模擬音頻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音系統(tǒng)的兩種方式。數(shù)字音頻系統(tǒng)在混音和處理階段采用數(shù)字音頻技術(shù)，其抗噪音能力和音質(zhì)比模擬音頻系統(tǒng)要強(qiáng)，解決了遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)干擾損耗問(wèn)題。

聲場(chǎng)處理器數(shù)字音頻矩陣是用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)模擬矩陣切換的系統(tǒng)，有FPGA和DSP兩種方式。DSP處理器可實(shí)現(xiàn)增益控制、數(shù)字自動(dòng)混音、均衡控制、反饋抑制等。當(dāng)進(jìn)行音樂(lè)擴(kuò)聲時(shí)，DSP處理器對(duì)單雙聲道的聲音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，呈現(xiàn)出多種場(chǎng)景下的音效效果，如營(yíng)造立體聲的幻覺(jué)，讓人能感受到如同在影院、音樂(lè)廳等特定環(huán)境下的聽(tīng)覺(jué)效果。

數(shù)字音頻處理器有著強(qiáng)大的音頻處理功能，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制(AGC)、圖示均衡、參量均衡、效果處理、延時(shí)壓縮、限幅分頻等。它可代替均衡器、壓限器、濾波器、反饋抑制器、限幅、演示、分頻等多臺(tái)外圍器材，節(jié)省成本、減少故障率并提高穩(wěn)定性。

數(shù)字功率放大器，一般分為A類、B類、AB類和D類。其中，A類模擬功放保真率高，但是效率低;采用PWM調(diào)制驅(qū)動(dòng)功放管的D類功放，效率高達(dá)90%，但是音質(zhì)較差。運(yùn)用D類功放的效率和A類功放的效果相結(jié)合，產(chǎn)生出高性能、高效率的數(shù)字功率放大器。數(shù)字功率放大器是把前端的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理及放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器擴(kuò)出聲音，主要技術(shù)特點(diǎn)是音質(zhì)好、功率大。如Class-I數(shù)字功率放大器的阻尼系數(shù)大，頻響特性寬，音質(zhì)特別純真，能夠輕松推動(dòng)2Ω或更低阻抗的大功率揚(yáng)聲器;有高達(dá)90%的電源轉(zhuǎn)換效率，熱量小，穩(wěn)定性高，可用網(wǎng)絡(luò)化鏈接，還便于遠(yuǎn)距離監(jiān)控。數(shù)字功放擴(kuò)聲功率的大小不同，會(huì)給語(yǔ)言清晰度帶來(lái)較大影響。大型會(huì)場(chǎng)聲壓級(jí)控制在75～80dB為宜，語(yǔ)言清晰度保持基本不變。數(shù)字功放的三段壓限技術(shù)可保持輸出恒定，有效避免嘯叫。

網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)，是在數(shù)字音頻技術(shù)的基礎(chǔ)上融合了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)衰減遠(yuǎn)距離傳輸功能。現(xiàn)在比較成熟的以太網(wǎng)音頻傳輸協(xié)議是CobraNet和EtherSound，在局域網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。其關(guān)鍵的核心技術(shù)是把低電平、多通道、長(zhǎng)距離的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)了頻信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸交換與控制處理，可解決多路音頻線難以鋪設(shè)和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯?wèn)題。

七、現(xiàn)代智能會(huì)議系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用

抗噪音自動(dòng)傳聲器具有強(qiáng)指向性，小于30°的接收角度，能有效地排除周圍噪聲入量，提高語(yǔ)言聲音的純凈度，保證會(huì)議語(yǔ)言擴(kuò)音效果;在0.5～2M范圍內(nèi)拾音增益自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使拾音輸出信號(hào)均衡，保持同樣音量，有效地控制話筒信噪比;提高語(yǔ)言清晰度，通過(guò)語(yǔ)言傳輸指數(shù)(STIPA)測(cè)試，抗噪聲傳聲器比普通傳聲器提高0.05，語(yǔ)言清晰度有了很大提高;具有智能化噪音消除及自動(dòng)增益控制(AGC)功能，遠(yuǎn)近距離拾音都能使語(yǔ)言清晰度良好。

強(qiáng)指向性揚(yáng)聲器能把聲音定向播放，以窄的波束向指定方向傳播，使場(chǎng)地前后的聲音音量大小根據(jù)要求而定，聲音均勻。當(dāng)前上市的產(chǎn)品大部分為條狀柱形指向性音箱。此外，還有方形磁磚音箱，其指向性是垂直方向和水平方向相同，波束都很窄，傳播角度呈銳角形式，能將聲音更準(zhǔn)確地給聽(tīng)眾區(qū)域，能有效地防止嘯叫，很大程度上減弱了聲反饋對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)帶來(lái)的干擾。

語(yǔ)音控制技術(shù)隨著科技的進(jìn)步，人工智能技術(shù)得到快速發(fā)展，語(yǔ)音控制技術(shù)已經(jīng)在智能會(huì)議系統(tǒng)中得到應(yīng)用。可以直接用語(yǔ)音來(lái)控制相關(guān)功能操作，更加簡(jiǎn)單實(shí)用，非專業(yè)人員即可操作，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)語(yǔ)控智能會(huì)議系統(tǒng)。“所聽(tīng)即所見(jiàn)”技術(shù)是語(yǔ)音與文字智能轉(zhuǎn)換的一個(gè)突破，可實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)報(bào)告及會(huì)議中演講人的講話內(nèi)容實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變成文字，投射到大屏上觀看;也可以實(shí)時(shí)顯示圖片說(shuō)明字幕及視頻資料上的音頻字幕，從而增強(qiáng)學(xué)術(shù)報(bào)告及會(huì)議視聽(tīng)效果。

自動(dòng)混音臺(tái)聲音的質(zhì)量與效果與傳聲器開(kāi)啟的個(gè)數(shù)有直接關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)啟的話筒越少越好。話筒開(kāi)啟的數(shù)量多，進(jìn)入傳聲器的環(huán)境噪音也多，如果控制不好，會(huì)引起聲反饋嘯叫現(xiàn)象。嘯叫是室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)又難以解決的問(wèn)題，對(duì)此，一種比較直接的解決方式是在話筒底座上安裝開(kāi)關(guān)，不用時(shí)關(guān)閉話筒以避免嘯叫。但這種方式也容易造成因忘了開(kāi)啟話筒，導(dǎo)致講話者聲音擴(kuò)不出去的事故。自動(dòng)混音技術(shù)就解決了這個(gè)問(wèn)題。自動(dòng)混音臺(tái)能以毫秒級(jí)的開(kāi)關(guān)速度實(shí)時(shí)控制，優(yōu)先只接通聲音大的單只話筒，提高傳聲器增益和聲音的清晰度。

對(duì)于高校會(huì)議室報(bào)告廳音響擴(kuò)聲系統(tǒng)而言，智能化、數(shù)字化是未來(lái)發(fā)展的方向。數(shù)字傳聲器、數(shù)字揚(yáng)聲器、數(shù)字音頻處理器、自動(dòng)混音臺(tái)、數(shù)字調(diào)音臺(tái)、功放及數(shù)字處理技術(shù)是智能會(huì)議系統(tǒng)的核心技術(shù)。智能會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用，很好地滿足了現(xiàn)代辦公會(huì)議的使用要求，很大程度上提高了使用效率和管理效率，降低了管理成本，有著廣闊的發(fā)展前景。

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