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浅析会议室扩声系统设计

2011-06-07北京赢康科技开发有限公司

智能建筑与智慧城市 2011年12期
关键词:混响时间会议室清晰度

文|北京赢康科技开发有限公司 于 静

会议室扩声是常见的工程类型;如何能使会议室扩声系统的操作更加简便,并且实现完美的听音效果,一直是此领域技术工作者不断探讨的话题。我们首先要明确一点,就是会议扩声到底怎样才算好呢?笔者认为应该从两个方面进行评价。一是功能,也就是系统的先进性、灵活性和设备稳定性,以及操作的简单程度。第二个就是声场的效果——在这个方面,我们最关心什么?首先是能不能听得见,其次是能不能听得清。与此对应的技术问题就是能否保证有足够的声压级和足够的清晰度。接下来,本文就围绕这两个问题展开讨论。

1 会议室对声学的要求

(1)噪声

会议室的噪声源主要包括环境噪声、室内噪声以及固体传声产生的噪声等,各类噪声均应控制在允许值以下。新建会议室应注意选址,以减少外界环境对室内的影响;对于地址不能改变的会议室,可通过对其进行声学装修处理来尽量改善其噪声状况。

(2)室内音质

室内音质的最终评价标准是听众的主观感受。为了便于操作,业内根据室内声学原理和实际工程经验提出了若干与主观感受相对应的物理量或声学量——室内声学设计其实就是室内音质设计。会议室的室内主要声信号为语言信号,对清晰度的要求很高,而清晰度的优劣主要由房间的混响时间、设备的功率等决定。根据声学技术要求,会议场所的混响时间要与其容积相匹配。一般来说,混响时间过短,声音枯燥发干;混响时间过长,声音混淆不清;最佳的混响时间则有美化发言人的声音、掩盖噪声、增益会议效果的作用。作为以举行会议为主要用途的场所,会议室的混响时间取0.6~1.4s(中频0.5~1kHz,经验值)较合适,可保证语言清晰度合乎要求。

(3)室内声场

会议室内的声场应有足够的声压,整个声场应扩散充分、分布均匀,没有回声、颤音、蛙鸣(低频声染色)以及声聚焦等明显的声缺陷。

2 相关国家标准

《厅堂扩声系统设计规范》(GB 50371-2006)中对会议类扩声系统声学特性指标的规定如表1所示。

表1 会议类扩声系统声学特性指标表

3 会议室声像定位的问题

国内的会议室格局一般分为带主席台的“报告会议厅”和椭圆桌式会议厅两大类。其中报告会议厅通常是室内空间较大,分为主席台和听众席两个部分;目前其扩声系统的工程设计多采用前置主扬声器,并在侧墙处悬挂补声扬声器的做法,如图1所示。

这种扬声器设计似乎是“万能”的,因为它不考虑房间的长宽比、不考虑房间高度、不考虑纵向深度、不考虑会议室有没有遮挡物等,在各种报告会议厅中都可以使用(对于纵深尺寸过大的场合,只需要对后场扬声器进行延时设置即可)。但是,这种设计存在一个问题,那就是声场的均匀度比较差,而且房间越大,均匀度越不好,靠近扬声器处的声压过大。

图1 “主扬声器+多补声扬声器”模式示意图

这里有必要讨论一下会议室声像定位的问题。本文在开篇处已经确认会议室扩声系统最重要的两个问题是声压级和清晰度的问题,并没有提到声像定位的问题——这是和演出系统完全不同的。对于演出系统来说,声像定位甚至比清晰度更加重要。几乎全部的大型演出系统,只要有办法利用主扩声系统均匀覆盖全场,就绝对不使用补声扬声器;因为任何侧补声、顶补声都对声像的正确还原有负面影响。但是在会议系统中,扩声的主要任务是让听众听清楚发言者讲话的内容,而不是精确地还原声音是从哪个方向传过来的,也就是说能做到“听清楚”,就达到目的了。所以在会议扩声的设计中,应把声像定位的问题放在最后,而着重解决声压级和清晰度的问题。

4 会议室扬声器设计

在良好的建声环境下,扬声器的布局及其方向性与系统的直接声、反射声以及自然声的比例有着极密切的关联;布局不合理,会破坏系统与自然的和谐。系统设计应力求获得最大的保真度,以使声音自然均匀覆盖,避免聆听者感觉到过多的“电声”渲染,做到声音“大而不噪,清而不浊”。对于大部分的会议室扩声系统,笔者都建议采用吸顶扬声器的设计,这是因为这样的设计很容易实现声场分布的均匀性,同时能大幅降低出现声反馈的概率,提高传声效果。当然在这样的设计中,也要充分考虑对会议话筒指向性的选择(通常以采用超心型指向的鹅颈话筒为宜)。

吸顶扬声器的布置可按其辐射面积分布分为“中心到中心”、“最小搭接”、“边到边”三种形式,如图2所示。

图2 吸顶扬声器分布图

图中的圆形是在听众耳朵高度测量的声场分布图。对于会议系统应用,在此只推荐第二种,也就是“最小搭接”的方式。吸顶扬声器安装的数量与房间吊顶的高度以及扬声器的有效辐射角(指向角)有关。辐射角、辐射高度与辐射半径的关系如图3所示。

按照图3中所示关系,通过简单的数学计算,即可估算出房间需安装扬声器的数量。

吸顶扬声器在天花板上的布局基本上要遵循对称摆放的原则(除非会议室形状不规则),这是因为一般来说对称的分布有利于实现声场的均匀性,保证语言的清晰度符合要求。上述两种类型会议室的扬声器布置可参考图4和图5。

图3 吸顶扬声器辐射范围示意图

图4 主席台式会议室吸顶扬声器布局图

图5 椭圆桌会议室吸顶扬声器布局图

5 设计方案

下面以宽9.2m,长15.6m,可容100座的主席台式会议室为例,介绍会议室扩声系统的具体设计。

要保证发言者的声音能够被每一个与会人员清晰地听到,需要配置拾音及扩声系统,相关设备如下:

◆ 手拉手数字会议发言系统;

◆ 屏幕两侧的主扬声器;

◆ 天花板的吸顶扬声器;

◆ 信号传输与切换设备。

(1)传声器

传声器是整个还音链路的第一环节,是系统中的关键环节,其质量好坏影响着整个系统的表现;为保证与各种不同的应用需求相适应,宜选用高质量、高可靠性的产品。在以本例为代表的应用环境下,一般采用手拉手会议话筒,最好能选择心型或超心型话筒,尽量使话筒声轴与扬声器声轴反向(将话筒安放在扬声器辐射方向的背面)。中低档次场合可选用进口、国产手拉手话筒,高档次场合可选择专业会议话筒。若有承办重大会议或者高安全性要求,可采用星型连接组网,以满足高灵活性、高可靠性的要求。例如采用丹麦DIS品牌DCS 6000全数字会议系统(包含会议主机、主席单元、代表单元,采用STP Cat.5线缆连接),利用其转发器和连接盒进行星型连接组网,以保证链路上的任何一个设备出现问题时,均不会对其他设备构成影响。

(2)功率放大器

为便于操作人员观看到会议及发言情况,功率放大器需要直接设置在会场内,所以其风扇等的噪声以及发热问题不容忽视;特别是在领导讲话或会场比较安静的情况下,如果风扇的声音太明显就会直接影响到与会人员。选择在这些方面引入特殊设计的设备,如采用对流冷却技术、无风扇,且支持定阻和定压两种传输方式的,Extron独特的D类放大器,可在功耗、热量以及空间方面实现更高的效率,较好地解决这一问题。

(3)扬声器

结合房间的整体情况,考虑到各墙面、地面的声学装修,以及房间均匀对称性方面的情况,同时也为了不破环房间的整体装修,宜采用“主扬声器+吸顶吊装”的方式。安装扬声器时要注意扬声器覆盖范围和传声距离,应遵循以下原则:

◆ 覆盖听众,减少有害和无用声的覆盖;

◆ 远离话筒声轴正向,提高系统增益。

此外还应注意:以本例为代表的应用环境下,应选择品质高,体积小,频响范围在70Hz~20kHz以内,效果良好的产品;采用同品牌功放与扬声器组合(如Extron壁挂式扬声器和吸顶扬声器),可以更好地发挥两者的性能。

扩声系统连接如图6所示。

6 结束语

图6 扩声系统连接图

近年来,各种会议及各类学术交流日益频繁,许多政府部门、高等学校、宾馆先后建成了档次和功能各异的多功能会议厅和报告厅。多功能会议厅的设计必须有声学专业人员的参与,如此才能创造一个良好的声学环境以满足其高品质的环境要求。进行声学设计时应着重考虑的内容有:

◆ 体型设计(无明显的声学缺陷);

◆ 扩声设备的选择(尤其是扬声器的质量)、布置和合理搭配;

◆ 在装修施工中应注意的声学工程的问题。

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