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扬声器的设计及安装配置 2011-8-28

扬声器的设计及安装配置
         任何高品质音响设备的重要要件之一,是能够输出平衡稳定的声音,均匀的达到室内每一个角落。 用于测量声音在不同环境下所产生的音量单位称之为声压,以分贝(dB)表示。人类所能听到的最低音量为0分贝(1000Hz)。而一旦分贝数超过 140则会令人感觉痛苦。 只要知道所用扬声器的规格,即可以计算出该扬声器在室内所产生的声压。计算的公式在稍后的章节会加以说明。 在计算扬声器的涵盖范围之前,首先让我们了解扬声器的特性。 扬声器的最基本不同点是辐射角度(opening angle)。即各有不同的音束覆盖范围。 一般而言,有适合大空间使用的广角扬声器,以及适合户外使用的狭角扬声器。狭角扬声器能使声音集中,在户外使用时可以避免声音失散,或过于影响邻居安宁。狭角扬声器在室内使用时,也能有助声音集中在听众所在区域,不致因传到墙壁反弹而造成失真。 另一项值得注意的是,如果麦克风与扬声器共处一室,而扬声器的选择或装设位置不当,则易使得麦克风产生啸叫声或尖锐噪音。 虽然有些扬声器无法产生广角覆盖范围,但是仍有方法可以将这些声音集中传送,使声音的传送具有方向性,这一部份将在稍后的章节中详细探讨。 理想的扩音系统应该是,在覆盖区内任何一点都能听到相同的响度,相同清晰度的声响。在设计系统时一定要注意以下几点: 听众的位置至少被包括在一只 扬声器的声辐射区内 
 
一、均匀的扬声器分布 在整个区域内,扬声器的分布要均匀,要避免使邻近扬声器的听众感觉音量过大,使人感觉很不舒服。同时也要防止弱音区(声音过小或完全听不到的地方)
 
二、适当的声音辐射角 当用4KHz信号测量时,大多数锥角扬声器的辐射角是90°。某些扬声器(如心形指向型)的水平和垂直辐射角不相同。垂直安装的扬声器,其垂直辐射角也对声场均匀度起关键作用。设计时应注意保证听众的位置至少被包括在一只扬声器的声辐射区内。
 
三、天花板扬声器的间隔 在会议室等需要声场较为均匀的场所,天花板上布置的扬声器,其间隔与房间的高度有关,更精确地说是与听众的耳朵高度的一个假想平面有关。影响人耳高度的是,听众是坐着(办公室、会场)还是站着(走廊内)。因为大多数的扬声器的辐射角是90°,所以各扬声器之间间隔大约等于扬声器辐射角在人耳的高度假想平面上的投影的直径。
 
四、避免噪音污染 在设计室外系统时应考虑尽量把声音限制在指定区域内,避免给邻居造成噪音干扰。精心地计划扬声器的位置和方向可最大限度地改善这种干扰。号角扬声器在4KHz时一般都有很窄的辐射角(约30°)     
五、增强低音效果如果希望增强扬声器的低音效果,可将音柱安放在坚硬墙壁的角落,这样做有突出低音效果。
 
六、防止自激和感应交流声 为避免扬声器与话筒间出现声回馈自激,话筒应置于扬声器的声辐射区外。 如话筒的电缆放置位置不当,有可能从交流电源的电缆感应交流声,因此必须距离交流市电电源线50cm以上,或加以屏蔽。同样,话筒电缆与扬声器电缆太近也可能产生反馈,形成自激振荡,因此也必须相距50cm以上。 七、同相位连接 扬声器必须同相位端连接,如果两只相邻的扬声器连接相位相反,会因为相位的干涉而使声压级降低。扬声器的端子上一般都标有相位标记,如“0”、红点或用红色电缆等。应注意使相同相位的端子接在同一个输出线上。 公共广播系统平时主要播送背景音乐。在办公室、生活间、更衣室、楼层走道等处宜装设1~3瓦的扬声器,房间内按0.05瓦/米²计算。走廊扬声器间距按层高的2.5倍考虑,有天花板的环境一般宜吸顶安装。在楼层走廊的两端门厅、会议室、餐厅、商场、酒吧、宴会厅、天台花园等处凡纳入公用广播系统的地方,宜装设3~12瓦的扬声器或小型音柱。层高为2.5米左右的宜用3W的扬声器,间距为层高的2~2.5倍;层高为4米以上时,宜采用3~5W的扬声器,间距为层高的2~2.75倍。扬声器宜结合建筑装饰吸顶等间距布置,总体的扬声器电功率密度应达到0.025~0.05瓦/米²。
 
  如果已经选定放置扬声器的确切位置,则以下有几点实用例子提供参考。
 
  1.扬声器的安放位置必须顾及声音能够平均传达室内每一角落。如此一来,不致出现位于室内某角落的听众听不清处声音,或被迫忍受高音压的情况。 一般纸盆型扬声器(有别于号角扬声器)的最好的传播角度是90度,在这个涵盖范围内的听众可以听见平均声压在6分贝之内的清晰声音。 由于我们知道扬声器的声压,因此可以计算: a).最大输出时的声压值。 b).与扬声器距离远近对于听众所接收声压的影响。 c).当扬声器音束重叠时,听众会听见多少额外的声压。 d).特定场所所需扬声器数量、消耗功率。 e).扩大机的功率容量。
 
 2.扬声器在户外使用时,常出现声音无法集中,或不当打扰邻居的现象。使用号角型扬声器则可以避免这种情况。号角形扬声器在输出为4000Hz时的播音角度为30度。 由于号角型扬声器令产生较高音压,所以可以架设在旗杆、灯杆、及高建筑物处,由上而下播放,适当地调整放射方向,如此可以避免扰邻或回音。
 
 3.在架设扬声器时,必须注意避免造成过大回音。举例来说,如果一个具有高声压的扬声器被挂在硬质的平整墙面上,则无可避免会产生回声。这种情况也常在大型空旷的屋子里、室外或建筑物之间出现。 扬声器放置,由于平行墙壁反弹所造的回音如果在空间里另有一面墙,则回音情况会更加严重。回音在反射至另一面墙时,又会造成另一次回音。回音会一直回荡在空间里,直到声压衰减到听不到为止。 可以想见的是,回音会造成广播失真,并阻碍音乐的播送,音乐有可能者变成无意义的噪音。 解决回音的有效方法是将扬声器适当地放在墙角,或改成放置多个较小功率的扬声器,以降低声压方式,以解决回音。
 
   4.回音会使听众无法清晰地听见演说中的语音部分。这种情况常常出现在飞机大厅、开放的仓库、以及哥德式教堂等。撞击所造成的回声常常延续长达2秒钟。如果回声情况会延续1.7秒或是更久,则必须寻求专家解决,才能设计出较好地语音清晰度。