陈宣志
广州市锐丰建声灯光音响器材工程安装有限公司 广东省广州市 511447
摘要：随着经济的提升，人们生活水平与精神需求进一步提升，在满足物质基础的同时，对精神的享受也更加关注。在各种大型剧场、音乐厅等地，均需要一套完整的扩声系统，以满足人们日益增长的精神文化需求。本文将针对扩声系统的优化方法进行研究，以期为设计人员提供些许意见。
关键词：扩声系统；优化；剧场；声音
前言：在国家大力支持文化产业发展的背景下，城市纷纷建立其规模不一剧院，文化中心。不仅在外观上气势磅礴，其内在扩声系统也不容忽视，该种文化中心要求具备各种附属娱乐设施，且扩声系统应满足人们享受的基本需求。利用建筑声学与室内学等为基础，实现声音系统的进一步优化，是当前亟待解决之问题。
一、扩声系统与建筑声学环境的关系
在剧院的声音系统工程中，由于各种客观因素，导致扩声系统的设计与建筑室内声学无法紧密结合，甚至发生脱离。通常，剧院的扩声系统在招标阶段进行，无法获取剧院室内建筑环境，也就无法将扩声系统与室内装修学相结合。常以模拟计算方式进行，导致扩声系统设计构成中的效果与重要因素无法凸显，设计方案与模拟结果在实际施工中的应用价值下降。
扩声系统与声学环境之间的关系十分专业，其间关系需要仔细研究。
（一）建筑功能与声学环境的关系
为满足美观要求，建筑一般以弧形为基础，室内主要表现为：池座前区为反射天花板，侧墙部分可向观众提供短延时的近次反射声，提升清晰度。观众席上方以扩散型天花板为主，以起到对声场的有效扩散，使得声音更加均匀。整体而言，大剧院内的室内构建均以不规则弧形与波浪结构为主，挑台栏板设计以前倾斜面为主。以有效减少观众席内出现的回声或声聚焦等现象[1]。
（二）建筑室内声学与混响时间的关系
建筑结构确定后，需要以专业的室内声学，对剧院混响时间曲线进行调节与优化，使得室内声学装修更加完善，并起到装饰室内效果的作用。于内部声学环境而言，需要根据建筑室内声学装修的材质特性进行设计，并有目的的，有依据的对扩声系统进行设计。于混响时间而言，满场与空场的差别较大，因此需要减少空场时对混响的影响，在空座状态下，将吸声量控制在一定范围内，确保不同上座率条件下对混响不产生影响。
二、优化扩声系统的方法
（一）优化扬声器
扩声系统中扬声器的选择应根据：听音区范围；节目重放所需要的声压级、所需频率范围。当听音区固定时，若单只扬声器能够满足要求则仅选用一只，当无法满足要求时，选用组建阵列。由于两只以上的扬声器常常产生梳状滤波效应，音质将受到影响。因此，在设计时应合理设计阵列，遵循一定原则。
其一，所选用的阵列前提为覆盖范围或覆盖区声压级欠缺。其二，优选宽点“点生源”阵列，可提升音质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其三，远投以高Q值窄角度扬声器组成宽点“点生源”阵列为主，近投以适当的Q值宽角度扬声器为主。主要目标为减少梳状滤波出现。
另外，低频与超低频指向性控制也应受到应有的关注。根据其控制原理，可得到较为理想的控制能力。根据实际工作经验可知，100Hz的频率，单只低频单元，无指向，2单元垂直阵列，水平覆盖角不发生变化。8单元垂直阵列，垂直覆盖角在60度以内，水平不变。可见，不同的阵列形式，得到的指向特性也存在变化。因此，在条件允许的情况下，若声场条件较差，可适当改变低频直达声分布，充分利用指向性对阵列进行合理的配置，以获取高质量的听感。
（二）优化扩声链路参数
扩声系统可被分为“艺术”与“技术”两个环节，各自在自己的“岗位”上发挥价值。“艺术”这一部分给予调音师操作平台，进行艺术加工与操作。而“技术”这一环节，则将音频信号进行不失真的还原。若在每个座位上都能够享受调音师所送出的声音，便是扩声系统最优化的根本目的。扩声系统工程师必须确保在场内所有位置听到的声音均无差别，才能依靠技术优势，发挥艺术价值。
首先，调音师需要对工程流程具备丰富的现场经验，按照平台需求创造符合要求的调音台、设备防治、效果器调试等工作。对扩声系统而言，功率放大器与扬声器是对等关系，既复杂又重要。不是所有扬声器的标称功率都适合1-2倍，由于扬声器所需要的功放功率与其辐射效率、放大信号等存在对等关系，因此可根据该理论，与实际情况合理优化扩声链路参数。
扩声系统中，保证功率放大器与扬声器之间匹配的工作十分复杂，需要工程师利用压缩限幅器，阻止功放与扬声器单元额定功率的音频信号长时间通过，保证短时间峰值信号顺利通过。设置压缩比与阈值电平两个参数，以提升音质，确保安全。若阈值较小，将致使信号失真，阈值过大，将造成扬声器或功率发生损坏。
（三）利用调试手段优化扩声系统
扩声系统安装完成后，需要对其进行调试，保证其声学特点达到设计目标。但通常会遇见以下几点问题：第一，扬声器或阵列安装位置发生改变。第二，存在延时现象，缺乏调整依据。第三，无法正确判断频率响应失真来源。第四，无法确定系统均衡曲线。
因此，针对以上几点问题，系统工程师应与艺术家沟通，通过适当调试，以获得艺术家对音质的认可。并采用高精度测量仪器，更好的解决有关问题。笔者推荐采用快速傅里叶分析技术测量仪器，并利用双通道实时FFT分析仪器，保证上座率不影响测量结果[2]。
具体调试方法包括：系统完成安装后，进行声音调试工作；根据多个测点频率响应特点与相位响应特性，确定声源失真原因；针对失真问题，调整扬声器各单元频率响应，单元之间分频点相位响应（扬声器失真）；调整扬声器之间夹角，减少覆盖造成的梳状滤波效应（因阵列原因发生失真）；优化声源，利用脉冲响应试图，调整声源到观众席内的时间差，减少因传递时间造成的失真。
三、扩声系统优化的应用
以某大剧院为例，在设计时充分考虑建筑声学环境，合理建立扩声系统声场设计模型，并利用模拟声场计算等技术，以优化其扩声系统。
首先，将剧院设计为多功能大空间建筑，并在池座与楼座设计上有足够的升起，后排座比前排座高0.16-0.19m之间。观众席不同的高度满足直达声的利用，并改善了视觉效果。在混响时间上，充分结合内部结构，建筑材质减少吸声变化。
其次，在合理进行室内建筑声学设计同时，利用计算机对扩声系统声场进行了模拟计算。以EASE模型为依据，建立更为接近厅堂实际效果的声学模型。剧院内部，中间区域以及顶部各种户型、后场、跳台等区域的声学结构十分必要，需要利用装修材质，合理设计吸声结构，优化混响时间曲线。
最后，该剧院选用德国D＆BQi系列扬声器系统，并在观众席左、中、右分别设置分散式扩声器，确保剧院音质符合观众需求，艺术家需求。
结论：综上所述，本文针对扩声系统优化方式进行了简单的分析，以调试方式、合理设置参数方式等手段，以实现扩声系统的优化，与音质的提升。在日后的发展中，设计人员应采用多种专业软件，多重指标相互验证，相互对比研究，以促使厅堂内的声场音质符合客观数据与参数。
参考文献：
[1]叶露,詹鹏,刘方方.湖北电力应急指挥中心会议电视音频系统优化方案研究[J].湖北电力,2014,38(06):16-18.
[2]陈鹏,孙勍.黑龙江电视台500平米高清演播室扩声系统优化[J].广播与电视技术,2011,38(08):54+56+58-59.
论文作者:陈宣志
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：系统论文; 声学论文; 扬声器论文; 阵列论文; 混响论文; 剧院论文; 建筑论文; 《防护工程》2018年第14期论文;