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【技术分享】专业音响工程中不可忽视的“声场设计”!!

来源:航天广电总部        编辑:lsy631994092    2019-07-09 09:01:38     加入收藏

一个基本的声场设计包括隔声的处理,现场噪音的降低,建筑结构的要求,声均匀度的实现声颤动,聚焦,反馈等问题的避免,室内计算等等。

 

  都知道音箱中喇叭单元和箱体的关系,有人将有名的原厂喇叭单元包括分频器买回来,很难做出一只好听的音箱,主要原因就是箱体的声学结构问题没有解决好。专业音响工程中声场的设计就好比制作音箱时设计箱体那样重要,一个好的声场设计就好比制作音箱时设计箱体那样重要,一个好的声场会将音响设备的优点充分发挥出来,让人听起来非常舒服,而一个不合理的声场不仅不会给人以美妙的音响感受,还会使设备的表现水平降低。

  当然,由于受建筑装饰水平以及用户对音响工程了解程度的限制,声场的设计无法完整进行,而声场设计又必须依靠建筑装饰来实现,所以导致大量的音响工程是缺乏声场设计的,也只有音响设计施工单位充分认识到声场设计的重要性,才可能让用户认识到它的重要性。

  一个基本的声场设计包括隔声的处理,现场噪音的降低,建筑结构的要求,声均匀度的实现声颤动,聚焦,反馈等问题的避免,室内计算等等,下面分类予以分析。

  隔声的处理

  为了创造一个安静的声场,避免对周围环境中的单位和居民造成影响,在声场设计的开始,首先应该考虑隔声的处理,以便为声场提供一个好的先天条件,隔声的处理涉及到建筑与外界的隔声、建筑内各房间的隔声;隔声的部位包括:隔墙的隔声、门窗的隔声、顶部相通房间的天花顶隔声等。

  对于与外界的隔声,一般的建筑结构都能达到基本的隔声要求,但如果建筑设计时完全没有考虑音响工程的需要时,就要进行隔声情况的调查了,必要时应该向建筑设计单位进行咨询,向公安机关了解当地的噪音限制情况等。

  通常不要将楼层的高处用作音响工程对于房间之间的隔声,如果由于墙壁太薄,就会给工程带来一定的难度,这时与装饰单位协商在装饰时为墙壁增加一层隔来解决中高频的隔声。

  低频段的隔声要想彻底解决就比较困难,因为除了增大隔声体的重量外,没有其他更有效的办法,门窗是隔声处理的薄弱环节,对于它们的隔声可以向装饰单位建议提高门窗的制作质量,必要时采用皮革包门和双层玻璃窗,或者在门外增加隔离通道及窗户上悬挂厚重的双层窗帘等等,对于顶部相通房间的天花顶隔声也比较关键。

  尤其是在近年来兴建的一些大型娱乐场所里,其大厅的音响对周围包间的影响很大,其中一部分干扰就是从天花顶传来的,这部分的隔声方案不能提出太晚,否则很难实施,所以要求音响设计人员尽早向装饰单位提出问题,协调一个可行的方案。

  例如:在天花板上面再覆盖一层防火吸音棉或在天花顶上面一定距离再增加一层吊顶等等,总之,工程的隔声处理意义重大,既得提高工程的质量又利于用户的正常使用,同时应该注意慎重考虑隔声处理是否必要,处理方法是否可行,否则会增加一些不必要的工作和开销。

  现场噪音的降低

  对于现场的背景噪音许多人不为重视,而在国家有关标准中却都提出相应的要求,如:一级歌厅应小于35dB,一级迪厅应小于40dB级。

  原因就在于:背景噪音的增大相应就降低了扩声系统的信噪比影响了工程质量,要想有效地解决这个问题,就是对前面提到的隔声进行限制。例如:中央空调的风口噪音是否让安装单位帮助解决;排风机的噪音、大小、安装位置是否得当等等。

  建筑结构的情况

  应该说一般的音响是没有能力让建筑结构完全按照自己的意图设计的,但是对于工程质量要求严格、建筑工程属于改建结构上进行处理的部分情况,音响设计人员都有必要尽量提出相应的要求,其中结构部分的长、宽、高的最佳比例,墙体的形状,控制室的位置设置,在前面的总体规划中已经有所提及,这里主要说说与工程安装有关的一些建筑局部结构情况。

  首先必须征得建筑单位对音响工程中需要吊装设备的墙面或房顶的承重能力的认可,尤其是灯棚的份量较大时,吊装安全性就更为重要;其次需要对已有建筑中的房间结构,预埋管线位置,出口有较为细致的了解,以利于可能进行的穿插管、布线施工,再者就是对建筑内部结构的薄弱环节进行了解,弄清什么地方可以改动,什么地方不行。

  声均匀度的实现

  对声均匀度的概念,一般都不是十分清楚,工程中也没有过多的考虑,是不是就不重要了呢?不是,不光重要,还非常重要。

  举个例子:你遇然去一个娱乐厅,发现现场各处声音情况不同,有的地方音乐很动听,有的地方又好象缺点什么似的,声音飘忽不定;又比如:前面舞台区音量很大,而后面的观众却说声音小(当然有些娱乐厅是专门设计后区让观众轻松的)这些现象的发生都是均匀度不好造成的影响,在国家有关标准中,它是以声场不均匀度的概念来表术的,一般要求各点场压级测试值偏差小于是2dB,怎样实现一个均匀的声场呢?

  首先建筑结构中应该没有明显的缺陷,例如:房间中不能有太多的立柱,墙壁应避免有圈套的弧形,尤其是舞台一侧的墙面不能有较大形结构;不能在扩声范围内出现较大的声阴影区等,但是由于在建筑结构施工后期装饰完工后无法进行大量的改动来满足这些要求,所以在音响工程中应该尽量利用经验,巧妙地安排扩声区,避开较大的缺陷结构,将它们带来的影响降到最低;

  其次可以及时有效地向装饰单位提供一些简单的提高声扩散效果的方案,例如:所有的音乐厅都有很好的声扩散效果,原因是其内部采用了大量各种形状的声扩散体,而且这些结构可以通过一些简单的装饰方法来完成,所以只要方法得当应该可以达到较好的效果,当然要想对扩散体的形状,位置、数量进行合理恰当的设计不是件容易的事,一般比较经济可行的办法就是采用墙体水泥拉毛的方法,虽然这种方法显得比较陈旧而且不太美观,但它对厅堂的声扩散能起到非常有效的作用;

  再者就是,合理地布置音响系统,尤其是音箱的摆位一定要严格要求,假如在设计中能采用某些音箱厂商提供的电脑设计软件进行声场模拟就再好不过了,如果没有,就应该在实际调整,直到现场声场最佳为止。

  声颤动、聚焦、反馈的避免

  对于声颤动、声聚焦、声反馈带来扩声效果不佳的问题,一些人就只能笼统说音响效果不好,全部归为设备的原因,这样不太恰当,其实它们都应该属于声场的范畴,通常这些问题也不是时时都发生,所以在一般工程中往往不能引起足够的重视,即使是发生了这些问题,许多人也意识不到这是声场的不合理造成的,或者就是知道是声场不合理,也没有办法解决。

  以上现象,音响系统工作一般都还正常,但偶尔突然在现场能听到有节奏的象脉冲一样的“扑扑”声或“嗡嗡”的声音,通常在中低频段的某一地方最易发生,在厅堂较大时这种声音与直达声相隔较长,让人听起来非常不舒服这就属于声颤动。

  原因是:声音在厅堂内相对平行墙壁间来回反射,而墙面的反射性又很强,声能很难减弱,所以要求在装饰的时候就随时检查厅内有没有出现两个反射性强的大面积平行面,有没有出现太多的玻璃,不锈钢结构,因为这些在装饰单位看来很平常的事情,都有可能导致问题的发生;声聚焦发生的弧形面放一些大件的装饰物品或悬挂幕布、窗帘等,以降低声聚焦发生的可能性;声反馈的前期预防比较困难,而且设计时也不能准确预见反馈发生的频点,但声反馈的防止对实际应用又比较重要。

  所以可以靠设计前期进行装饰材料的选用时,就分析其在不同频点的吸声系数,并参照混响时间的计算来大致判断,为施工和调试提供必要的参考,当然要想彻底地解决以上多方面的问题,光靠后期的设备调试来完善,一般要在工程完工后,用信号发生仪及频谱仪对扩声区域靛点进行检测,利用设备的反复调试来弥补声场的不足。

  声混响时间的计算

  同时,近年来室内装饰材料的日益更新,吸音系数较高的材料被广泛应用,使得大量厅堂的混响时间普遍偏小,由此可以看出,这种设计原则的出发点和受客观条件的影响都是不必怀疑的,但是要知道,声场院中的混响声指的是声源产生的自然混响声,它是靠衬托直达声来显示其特殊性的,是声场中的重要特性而在系统使用时加入人工混响,等于把信号中的直达声也一道加入了混响,这时再由音箱播放出来的声音里,已经没有了录音师希望你听到的直达声,尽管录制节目时通常都会加入不同程度的混响,等于破坏了节目源(声源),所以这种方法不仅打乱直达声和混响声之间良好的衬托关系,而且违背了声场混响是为了使房间拥有恰当的“堂音”的目的,这点笔者认为可以提出来,供工程设计售货员们进行一番讨论。

  简要的混响时间计算公式如下:

  一般的工程可以在家500Hz或者说kHz处进行细致的计算,各种材料的吸声系数应该严格按照产品参数或建筑材料手册中提供的数据,否则计算结果有可能出入较大,当然对于与推荐值近的计算结果,设计人员不必要过多地去要求装饰单位改进,因为混响时间的要求并不是一个具体的绝对值,只要不是悬殊太大就可以了,计算中还应该考虑观众多少对混响时间的影响。

  声压级的计算

  其目的不光是为了给使用者提供可行的工程电声参数,以利于他们安全正确地使用设备,创造一个健康卫生的听音环境,同时还中为了给音响工程中的电气设计提供依据,为设备的选型提供参考。

  在进行声压级计算前,必须选择一个相应合适的环境基准声压级,而基准声压级的选择就必须了解正常人耳的等响曲线,即弗莱切——芒森曲线。该曲线反映了人耳对不同频率、不同声压的听感响度反应,曲线上的数字表示相应频率和声压下的响度值,单位是:Phono。

  人耳对相同声压不同频率的声音的反应是不一样的,同样声压级的低频声音在人耳里产生的响度感觉要低于同声压级的高频声音;要想各频段的声音在人耳里产生的响度基本一致,不出现某些频段听感的不足,就必须使声压达到足够的声压级,这就是声压计算时基准声压选取的依据。

  用以语言扩声的工程,由于语言信号主要集中在中频段,这里的等响应曲线度相关较小所以基准声压级可以取70~80dB;用于一般音乐重放的音响工程,这个基准声压可以取85~90dB作为计算的依据;同时为系统的扩声留下12~18dB的峰值的余量及1~3dB的环境噪音余量,那么在平均的听音距离上,设计的额定扩声声压级应该是:P额=(85~90)dB+(1~3)dB然后需要根据厅堂的实际扩声范围确定平均的听音距离L,额定的声压级就应该是在此位置的实际声压级。

  依此可以通过计算得出音箱的1m位置声压级P:

  根据前面提及的:距离变化一倍,声压相应变化6dB的关系,则音箱在1m处需要提供的声压级为:P=P额+6LogL至此声扬的设计便基本结束,其后的工作就是与建筑装饰单位密切配合将设计要求付诸实际。

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