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會(huì)議室中如何采用吸頂揚(yáng)聲器
發(fā)布時(shí)間：2018-1-8 20:31:10
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會(huì)議室中如何采用吸頂揚(yáng)聲器
目前很多的會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)使用了吸頂揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)，尤其是辦公場(chǎng)所的圓桌型的會(huì)議室。在這種應(yīng)用下采用吸頂式設(shè)計(jì)顯然對(duì)聲場(chǎng)的均勻度指標(biāo)貢獻(xiàn)是最大的。但很多工程上所設(shè)計(jì)的吸頂揚(yáng)聲器系統(tǒng)還是沿用背景音樂(lè)擴(kuò)聲方式的連接與控制，這樣做不但沒(méi)有發(fā)揮頂置擴(kuò)聲系統(tǒng)的強(qiáng)項(xiàng)，反而給人一種“廉價(jià)工程”的感覺(jué)。
我們首先要明確一點(diǎn)，就是會(huì)議擴(kuò)聲到底怎樣才算好呢？我想應(yīng)該從兩個(gè)方面考慮，一個(gè)是講功能，也就是先進(jìn)性和靈活性的問(wèn)題，還要操作簡(jiǎn)單，這個(gè)問(wèn)題不是本文的討論重點(diǎn)；第二個(gè)就是聲場(chǎng)的效果，對(duì)于會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)我們最關(guān)心什么？答案是首先要聽(tīng)的見(jiàn)，其次是聽(tīng)的清。那么它對(duì)應(yīng)技術(shù)問(wèn)題的就是要有足夠的
聲壓級(jí)
和足夠的
清晰度
，我們?cè)谶@里就是圍繞著這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)討論的。
一、 會(huì)議室的聲場(chǎng)聲像問(wèn)題
國(guó)內(nèi)的會(huì)議室格局大抵分為主席臺(tái)式的“報(bào)告會(huì)議廳”和圓桌式會(huì)議廳兩大類。前者通常室內(nèi)空間較大，分為主席臺(tái)和聽(tīng)眾兩個(gè)部分。目前很多的工程設(shè)計(jì)都是采用前置主音箱，并在側(cè)墻處懸掛補(bǔ)聲音箱的做法，如圖一：
圖一大報(bào)告會(huì)議廳的主音箱+多補(bǔ)聲音箱的設(shè)計(jì)
這種揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)似乎是可以“萬(wàn)能”的，因?yàn)樗豢紤]房間的長(zhǎng)寬比、不考慮房間高度、不考慮縱向深度、不考慮會(huì)議室有沒(méi)有圓柱等遮擋物等等，統(tǒng)統(tǒng)可以使用。而對(duì)于縱深尺寸過(guò)大的場(chǎng)合，只需要在后場(chǎng)增加延時(shí)即可。這樣設(shè)計(jì)的最大問(wèn)題就是聲場(chǎng)的均勻度很差，也就是越大的房間均勻度越不好，靠近揚(yáng)聲器的聽(tīng)眾聲壓過(guò)大。而且由于不均勻的揚(yáng)聲器布局將大大限制傳聲增益，同樣這樣的布局對(duì)于聲像的定位也不是十分準(zhǔn)確。
這里我們認(rèn)真討論一下聲音的聲像定位。開(kāi)篇的時(shí)候我們已經(jīng)確認(rèn)會(huì)議系統(tǒng)最重要的兩個(gè)問(wèn)題就是聲壓級(jí)和清晰度的問(wèn)題，并沒(méi)有提到聲像的問(wèn)題。這點(diǎn)是和演出系統(tǒng)完全不同的，對(duì)于演出系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，聲像定位甚至比清晰度更加重要，所以幾乎全部的大型演出系統(tǒng)，只要有辦法通過(guò)主擴(kuò)聲系統(tǒng)能均勻覆蓋全場(chǎng)的設(shè)計(jì)，就絕對(duì)不能使用補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，因?yàn)槿魏蔚膫?cè)補(bǔ)聲、頂補(bǔ)聲都會(huì)對(duì)聲像的正確還原有影響。但是在會(huì)議系統(tǒng)中，我們擴(kuò)聲的主要任務(wù)是讓聽(tīng)眾最清楚的聽(tīng)到發(fā)言者的講話內(nèi)容，而不是關(guān)心這個(gè)聲音是從哪個(gè)方向發(fā)過(guò)來(lái)的（在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，聽(tīng)眾們都是帶著耳機(jī)開(kāi)會(huì)的，他們也不會(huì)認(rèn)為講話者是湊在他耳邊發(fā)言的），也就是說(shuō)能聽(tīng)清楚，就達(dá)到目的了。所以我們?cè)跁?huì)議擴(kuò)聲的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該把聲像的問(wèn)題放在最后。
對(duì)于一些改造的系統(tǒng)、臨時(shí)搭建的場(chǎng)地或者不具備吊頂安裝揚(yáng)聲器的場(chǎng)合，我也建議大家盡量采用圖二所示的音箱布局。
圖二 補(bǔ)音音箱的放置方法
因?yàn)樵趫D一中的補(bǔ)聲3和4的兩只音箱完全是多余的，即使會(huì)議室的縱深非常狹長(zhǎng)，也只需要再增加一對(duì)音箱并同樣按照向后的擺放方法向后場(chǎng)平移。象圖一那樣把補(bǔ)聲音箱3和4放置到后面的兩個(gè)角上，然后對(duì)向主席臺(tái)方向就是很不可取的，此時(shí)在中間座位的聽(tīng)眾將獲得一些延時(shí)不同的各方向的聲音，反而降低了聲音的清晰度。要知道，我們不是在欣賞多通道的電影環(huán)繞立體聲（電影的環(huán)繞聲在不同的音箱發(fā)出的是不同內(nèi)容的聲音，所以能產(chǎn)生包圍的感覺(jué)，但是在會(huì)議系統(tǒng)中全部的通道都是一模一樣的聲音，它們?cè)诳臻g會(huì)聚只能產(chǎn)生干涉）。當(dāng)然按圖二的擺放也要適當(dāng)對(duì)后場(chǎng)音箱增加延時(shí)。
另外一種圓桌型會(huì)議室則更不建議采用四角的包圍式結(jié)構(gòu)了，如圖三。
圖三圓桌會(huì)議室的四角式音箱布局會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的嘯叫
這樣做幾乎很難達(dá)到足夠的傳聲增益，嘯叫的現(xiàn)象會(huì)很嚴(yán)重，甚至使用了大量吸聲材料和反饋抑制器也無(wú)濟(jì)于事。
二、 吸頂揚(yáng)聲器布置方案
在大部分的會(huì)議室擴(kuò)聲系統(tǒng)中，我們都建議采用吸頂揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)，由于這樣的聲場(chǎng)很容易分布的均勻，同時(shí)也大大降低了聲反饋的概率，提高了傳聲增益。當(dāng)然在這樣的設(shè)計(jì)中，也要充分考慮會(huì)議話筒的指向性選擇，通常是采用超心形指向的鵝頸話筒為宜，而盡量避免全向或半球形的界面話筒（PZM），也要盡量避免使用高靈敏的領(lǐng)夾話筒。吸頂揚(yáng)聲器按輻射面積分布可以有以下三種布置。見(jiàn)圖四。
圖四 吸頂揚(yáng)聲器的分布
作為會(huì)議系統(tǒng)使用，我們只推薦第二種，也就是最小搭接的方式。上圖所示的圓形是在聽(tīng)眾耳朵高度測(cè)量的一個(gè)聲場(chǎng)分布圖，所對(duì)應(yīng)的頂棚揚(yáng)聲器安裝的數(shù)量當(dāng)然還與房間吊頂?shù)母叨纫约皳P(yáng)聲器的有效輻射角（指向角）相關(guān)。在圖五中，我們要想精確算出輻射半徑，只要知道輻射角和輻射高度就可以了。
圖五 吸頂揚(yáng)聲器的輻射范圍
這是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，我們按照這個(gè)計(jì)算方法，估算出了100平方米的房間的揚(yáng)聲器數(shù)量，見(jiàn)圖六
輻射高度
輻射角
2.5米
3米
3.5米
4米
4.5米
5米
90º
9
6
5
4
3
3
60º
25
17
13
10
8
7
圖六 房間揚(yáng)聲器數(shù)量估算表
從上圖我們可以發(fā)現(xiàn)，如果使用大輻射角的揚(yáng)聲器可以節(jié)省安裝的數(shù)量，從這個(gè)角度分析是對(duì)的。可是大輻射角的揚(yáng)聲器的指向性差，相應(yīng)的臨界距離小，所以對(duì)提高語(yǔ)音清晰度又是不利的，這不又是個(gè)矛盾么？我們把這個(gè)話題留在了第四部分討論。
吸頂揚(yáng)聲器在天花板上的布局基本上要遵循對(duì)稱擺放的原則，除非你的會(huì)議室是不規(guī)則的，一般來(lái)說(shuō)對(duì)稱的分布有利于聲場(chǎng)的均勻性。兩種類型的會(huì)議室布置方法參考圖七和圖八。
圖七主席臺(tái)會(huì)議室吸頂揚(yáng)聲器布局
圖八 圓桌會(huì)議室吸頂揚(yáng)聲器布局
在圖七中，主席臺(tái)的返送音箱也同時(shí)被頂棚的吸頂揚(yáng)聲器所取代，這對(duì)美觀也是有很大好處的。
順便多提一句，推動(dòng)各揚(yáng)聲器的功放，最好用兩個(gè)通道推動(dòng)交叉對(duì)稱的音箱，如圖八中，用“功放1”推動(dòng)吸頂1、5；用“功放2”推動(dòng)吸頂2、6；用“功放3”推動(dòng)吸頂3、4，這樣做的目的就是萬(wàn)一某臺(tái)功放出現(xiàn)故障，也不至于整個(gè)這半邊都沒(méi)有聲音。
三、 有效避免顫動(dòng)回聲
我們知道，在閉合空間構(gòu)成的混響聲場(chǎng)里面，聲音會(huì)在室內(nèi)產(chǎn)生共振，共振頻率波稱為簡(jiǎn)正波，當(dāng)簡(jiǎn)正波在多個(gè)方向上同時(shí)重合的時(shí)候（聲學(xué)上稱為間并現(xiàn)象）就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的頻率共振，這個(gè)共振頻率是極易引起聲學(xué)嘯叫的。由于這個(gè)問(wèn)題的根源是由于空間的物理分布和聲波傳遞的特性造成的，而與擴(kuò)聲系統(tǒng)無(wú)關(guān)，所以我們要對(duì)房間進(jìn)行聲學(xué)處理，也就是通常說(shuō)的增加吸聲材料、改變反射結(jié)構(gòu)等。我們這里所討論的會(huì)議室擴(kuò)聲，一般都是很規(guī)正的房間結(jié)構(gòu)和裝修，這對(duì)聲學(xué)特性的處理來(lái)說(shuō)是非常不利的。如果我們能在裝修之前提出聲學(xué)裝修建議的話，很多后面的調(diào)試就不會(huì)那么辛苦。但多數(shù)工程都是內(nèi)部裝修方案已經(jīng)確定甚至已經(jīng)裝修完畢了才讓我們介入，所以我們很難去控制房間的聲學(xué)環(huán)境了。
我們?cè)诓贾脫P(yáng)聲器的時(shí)候，要盡量避免的就是顫動(dòng)回聲，所謂顫動(dòng)回聲也是一種簡(jiǎn)正波，就是聲音在兩個(gè)硬質(zhì)平行反射面之間來(lái)回反射，而能量卻衰減很少，見(jiàn)圖九。
圖九 顫動(dòng)回聲
顫動(dòng)回聲可以在頂棚和地面之間形成，也可以在兩個(gè)平行的側(cè)墻之間形成，而且這種駐波是很容易激發(fā)電聲系統(tǒng)的自激形成正反饋，所以我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量避開(kāi)顫動(dòng)回聲，當(dāng)安裝吸頂揚(yáng)聲器的時(shí)候，揚(yáng)聲器的軸向最好避開(kāi)堅(jiān)硬的水平桌面，可以落在人的頭頂或其它空白區(qū)域。另外地面應(yīng)該鋪設(shè)盡量厚重的地毯，座位也要盡量選擇軟布包的軟椅。對(duì)于頂棚有可能的話也要在照顧美觀的同時(shí)做進(jìn)一步的聲學(xué)設(shè)計(jì)（充分利用頂棚的空腔吸聲結(jié)構(gòu)是對(duì)低頻共振的最好解決方法，但要請(qǐng)專業(yè)的聲學(xué)設(shè)計(jì)師做設(shè)計(jì)指導(dǎo)）。
四、 揚(yáng)聲器的帶寬、功率和指向角對(duì)清晰度的影響
在會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)中，我們沒(méi)有必要去追求象音樂(lè)重放所需要的帶寬。通常來(lái)說(shuō)，我們可以在電子控制部分，將濾波器帶寬限制在100Hz——8kHz已經(jīng)足夠用了。可能有人要提出會(huì)議室可能還要放音樂(lè)之類的音源，我們不要忘記，這個(gè)擴(kuò)聲系統(tǒng)是為開(kāi)會(huì)使用的，音樂(lè)只是附加的、次要的東西（何況8kHz的帶寬對(duì)于一般的音樂(lè)播放也是足夠的了），我們不能為了這個(gè)次要的東西去冒嘯叫的危險(xiǎn)，因?yàn)殡娐曄到y(tǒng)開(kāi)放的帶寬越寬，則發(fā)生嘯叫的概率就越大。實(shí)際工作中，有時(shí)為了達(dá)到足夠的傳聲增益，我們甚至把帶寬壓縮到150Hz——4.5kHz仍然能得到足夠的語(yǔ)音清晰度。對(duì)于揚(yáng)聲器，我們不建議使用定壓方式的吸頂揚(yáng)聲器（在下一部分我們也提到為了進(jìn)一步增加系統(tǒng)增益，必須采用多通道分區(qū)傳輸信號(hào)，這樣就需要多臺(tái)功放去推動(dòng)全部的吸頂揚(yáng)聲器，在這種應(yīng)用中也就沒(méi)有必要使用定壓揚(yáng)聲器了）；第二個(gè)原因就是會(huì)議系統(tǒng)使用的揚(yáng)聲器并非是背景音樂(lè)中使用的小功率揚(yáng)聲器，而采用的多為100W以上的全頻揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器組（可以是組合形式，但最優(yōu)是同軸全頻帶吸頂揚(yáng)聲器），對(duì)于這種大功率揚(yáng)聲器若要配接更大容量的變壓器也會(huì)進(jìn)一步提高成本，卻收不到任何好處；其三就是普通的音頻變壓器會(huì)劣化揚(yáng)聲器的頻響特性，但加裝昂貴的音頻變壓器可能變壓器本身的價(jià)格已經(jīng)超過(guò)了揚(yáng)聲器本身了。
在會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，功率的問(wèn)題是比較矛盾的。一方面設(shè)計(jì)了足夠大的輸出功率，另一方面卻又推不起來(lái)音量（因?yàn)閲[叫）。以至于工程驗(yàn)收的時(shí)候，工程商樂(lè)道于播放流行音樂(lè)，那個(gè)聲壓級(jí)足可以和Disco媲美。但另一方面呢？一推起話筒就傻眼，聲音小的可憐，推桿一動(dòng)就嘯叫，然后就把責(zé)任一鼓腦的推到建聲上面去了，仿佛我們工程商都是竇娥一樣，聲音不好我們也是受害者。有多少設(shè)計(jì)師是真正的從自己身上找出毛病又解決了呢？現(xiàn)在很多的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)會(huì)議室功率的時(shí)候還采用“輻射距離每增加一倍，聲壓級(jí)衰減6dB”這個(gè)理論，結(jié)果就是在一個(gè)百十來(lái)平方米的會(huì)議室用了上千瓦的功率音箱。要知道這個(gè)“倍距衰減6dB”的理論是在自由聲場(chǎng)中才使用的，我們?cè)跁?huì)議室里面是封閉的混響聲場(chǎng)，聲能的衰減在倍距上可能還不足1dB（在一個(gè)120平方米的階梯教室里，教師只要有一只2瓦的擴(kuò)音器就可以讓全部的學(xué)生聽(tīng)的清清楚楚的）。在圓桌型的會(huì)議室里，若擴(kuò)聲系統(tǒng)的平均聲壓級(jí)比本底噪聲高3dB，聽(tīng)眾就能聽(tīng)的非常清楚了。所以會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要做的不是“需要多大功率”的事情，而是“能輸出多大功率”的事情。
我們?cè)诘诙糠钟懻摿艘恍╆P(guān)于吸頂揚(yáng)聲器的輻射角對(duì)聲音覆蓋范圍的影響。其實(shí)輻射角度影響不僅僅是覆蓋特性，而更重要的是它的傳輸特性，對(duì)于一個(gè)寬指向角的揚(yáng)聲器，相應(yīng)的臨界距離會(huì)縮小的非常小，使得聽(tīng)眾的耳朵高度很容易就進(jìn)入到混響區(qū)域，這會(huì)大大降低語(yǔ)音清晰度指標(biāo)，為了避免這些問(wèn)題，就必須降低天花的高度，這在現(xiàn)實(shí)中是不能被接受的。所以選擇適當(dāng)?shù)妮椛浣鞘欠浅ｊP(guān)鍵的，在國(guó)內(nèi)的大部分工程，選擇60º或90º的指向角都是值得推薦的。
五、 利用Mix Minuses提高傳聲增益
對(duì)于Mix Minuses的概念可能大部分音響工程師還比較生疏，其實(shí)這只是一種技術(shù)手段而已，實(shí)現(xiàn)的方法可以是多樣的。具體來(lái)說(shuō)，就是在吸頂揚(yáng)聲器構(gòu)成的會(huì)議系統(tǒng)中，某只話筒正上方對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器，應(yīng)該盡量的衰減由該只話筒輸出的信號(hào)。換句話說(shuō)就是頭頂?shù)拿恐焕榷荚诓シ湃康囊纛l信號(hào)，但是對(duì)于這只喇叭下面的那只話筒，應(yīng)該從總音量中減掉大部分。這樣做的目的就是盡量減少相互靠近的揚(yáng)聲器和話筒之間的放大倍數(shù)，用以提高傳聲增益，還有一個(gè)原因就是因?yàn)橹v話本人（及左右“鄰居”）也沒(méi)有必要聽(tīng)太多的“自己”的聲音。
因此我們?cè)趯?shí)現(xiàn)Mix Minuses的系統(tǒng)中，必須仔細(xì)調(diào)校每一只揚(yáng)聲器所對(duì)應(yīng)的下面的話筒（以及鄰近的話筒）的反相插入電平。見(jiàn)圖十。
圖十 Mix Minuses原理
這只是一個(gè)示意圖，其中的混音臺(tái)可以是一個(gè)調(diào)音臺(tái)，也可以是一個(gè)電子處理器。反相輸入就是利用類似調(diào)音臺(tái)上面的反相按鈕（Invert）將其相位翻轉(zhuǎn)180º以后和總線電平疊加。
實(shí)現(xiàn)Mix Minuses要具備兩個(gè)主要條件：一是吸頂揚(yáng)聲器必須是多通道系統(tǒng)，調(diào)音臺(tái)的每個(gè)輸出通道對(duì)應(yīng)一個(gè)揚(yáng)聲器通道，我們要在這個(gè)通道上進(jìn)行該區(qū)域話筒的反相疊加；第二個(gè)條件就是要求圖十中的兩個(gè)輸入信號(hào)必須具有嚴(yán)格的相同的相位延時(shí)，如果兩個(gè)信號(hào)并非同步到達(dá)混音器，那么反相信號(hào)就不能準(zhǔn)確地從合成電平中“減掉”，也就達(dá)不到Mix Minuses的目的了。
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