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          體育場館擴聲系統設計要點
          日期:[2013-7-8 13:01:20]   共閱[2627]次
          1、引言
              近年來體育場館的建設較為普遍,設計好、安裝好、使用好場館內的擴聲系統,是電聲工作者應該關心的問題。特別對中小城市來說,技術力量相對比較弱,如何根據實際需要,確定擴聲系統的規模檔次和主要技術指標,做好招標工作,是很重要的一個方面。本文僅就如何把握擴聲設計的要點提供參考意見。
              2、體育場館擴聲系統的主要聲學指標 
              國家建委在2001年發布了《體育館聲學設計及測量規范》的行業標準,其中包括了建聲設計和擴聲設計。建聲設計部分主要提出了不同容積體育館的混響時間推薦值;擴聲設計部分提出了三個等級的關于最大聲壓級、傳輸頻率特性、傳聲增益、聲場不均勻度和系統噪聲等五個擴聲特性指標,見表1。其中一級和二級為語言擴聲(體育活動、集會)兼用于文藝演出,三級主要用于語言擴聲。如果達到了這五項擴聲特性指標,加上滿足了建聲設計的混響時間要求,則該體育館用于大型會議或體育活動中的語言擴聲,都應該是沒有問題的。對于一般的文藝演出也是可以的。至于有些劇團或演員有自己獨特的要求,往往使用專用的擴聲設備,那是另一碼事了。關于不同品牌的揚聲器或傳聲器適用于不同門類的音樂或不同音色的歌唱家、演奏家,那是一個深層次的藝術問題,不是一般要求的擴聲設計所能解決的。
              表1  擴聲特性指標
              對于體育場,沒有專門的聲學技術標準,但上述體育館擴聲設計的五項特性指標在體育場擴聲設計時是可以參考的。
              在五項擴聲特性指標中,傳輸頻率特性和聲場不均勻度從字面上就可以理解其物理意義。最大聲壓級的意義,是在擴聲系統正常使用中,當音樂高潮到來時,瞬間的峰值不會使揚聲器產生可明顯察覺的失真。傳聲增益指標基本上能保證擴聲系統在正常使用時不會產生反饋嘯叫。系統噪聲是當系統在最高可用增益狀態下,無有用信號輸入時,系統在大廳內產生的噪聲限值。(除擴聲系統噪聲外,另外還有建聲方面的噪聲,包括環境噪聲和振動對室內的影響,其他設備如通風系統、燈光系統、舞臺機械系統等產生的噪聲。) 
              達到了上述擴聲特性指標,在體育場館內舉辦體育活動、集會以及一般的演藝活動,擴聲系統就能基本滿足使用要求。
              3、擴聲設計的關鍵所在 
              先說一個實例:某體育場有東西兩面看臺,主席臺設在西看臺,有頂棚;東看臺露天無遮蓋。各組揚聲器都安裝在西看臺頂棚的前端頂上。在測試各項擴聲特性指標時,傳聲增益和聲場不均勻度任憑怎樣進行各種調試,都與指標相去甚遠。當逐步分解測試,尋找不能達標的原因時,發現即使切斷了投向西看臺和賽場的揚聲器信號,只留投向東看臺的揚聲器發聲時,東看臺的聲級卻比西看臺前排的聲級要低6 dB上下。這就很清楚地說明沒有選用好合適的揚聲器的指向性,讓本來作用于東看臺的揚聲器,在西看臺方向(大約90°左右)的指向性衰減,遠遠抵消不了距離的優勢(傳播到東看臺大約120 m,到主席臺只有20多米)。另一方面所用傳聲器的指向性也接近于全向型。這樣情況下,傳聲增益和聲場不均勻度當然就不可能達標了。 
              擴聲系統的設計是從傳聲器到電子設備到揚聲器系統以及系統的布置和聲功率的分配。這是一項完整的系統設計。首先從體育場館的場地和座位分布的整體考慮,揚聲器系統的分布采用集中式、分散式還是半集中式。在分布方式確定之后,再從達到擴聲特性指標考慮,關鍵之點是在各種規格指標的揚聲器(系統)型號中,先從它們的“最大聲壓級”和“指向特性”來挑選用于不同安裝位置的合適的型號。
              一般揚聲器的說明書都給出必要的技術參數,主要有頻率響應、靈敏度、最大聲壓級、長期負載功率、短期負載功率(有的標出額定功率、最大不失真功率)、指向性(或覆蓋范圍)等。其中最大聲壓級和指向性是要重點關心的。設計時對這些參數的應用要注意下列4點:
              (1) 頻率響應是指軸向即揚聲器系統正前方1m遠(根據揚聲器系統的大小,測試距離可以增減)處的測量結果?紤]到揚聲器的指向性,不同頻率段的輻射聲功率也可能不同。在體育館的封閉空間內,頻率響應要注意到輸出聲功率的平衡。
              (2) 根據揚聲器系統的指向性來布置時,一般使在它的覆蓋范圍內的直達聲比較均勻?紤]到不同頻段指向性的不同,相鄰揚聲器在有些頻段的覆蓋范圍會重疊。
              (3) 根據揚聲器的靈敏度(1 W·1m的聲壓級)或最大聲壓級(1m處最大不失真功率或短期負載功率時的聲壓級),估算各組揚聲器系統對各自覆蓋范圍內達到的最大聲壓級及其均勻性(考慮指向性)。 
              (4) 為了保證傳聲增益的指標達到要求,就要考慮揚聲器系統的指向性是否使主席臺上的傳聲器位置處于它的“臨界距離”之外;同時考慮所使用的傳聲器宜為心形指向性,甚至是超心形指向性。 
              4、擴聲系統設計的計算機模擬及竣工后的現場測試 
              在初步設計了所用各類揚聲器系統和在場館的布置后,宜采用計算機輔助設計,對各項特性指標是否達到標準要求,是否需要做適當調整。對于最大聲壓級和聲場不均勻度兩個指標,計算機模擬是比較有效的。
              必須指出,要做好擴聲設計,建聲設計好是前提。除了混響時間有定量指標外,由于體育場館的跨度大,因此要非常重視消除可能有的回聲的出現。還要考慮到觀眾不滿座時,不僅對混響時間有影響,也更有產生回聲的可能。對體育場來說,建筑本身以及周圍的建筑也可能產生回聲,有時可以調整揚聲器布置或指向性可以解決。
              經過計算機模擬,對設計有把握后可以施工?⒐ず髴礃藴仕幎ǖ姆椒ㄟM行現場測試。有時在
          測試中發現某些指標不夠滿意,還需做一點調整。例如有可能傳聲增益指標差一點,則分析產生反饋嘯叫的情況,進行一定的電的或聲的處理,保證各項指標均達到標準規定的要求。 
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