声场设计是公共广播系统的基础,涉及系统最终的音响效果,但也是非常复杂繁琐的工作 。由于计算机技术的飞跃发展,现在可采用EASE3.0以上的版本的声学软件工具进行计算,最终可获得满足预期要求的声场设计报告 。声场设计过程可能需要反复多次才能达到要求 。图 1 是声场设计的流程式图 。
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广播系统供声方案
1)根椐建筑物的功能、体型、空间高度及布局等因素,可分为 集中供声、分散供声和分区供声 三种供声方案 。良好的公共广播工程应能有效地控制扬声器的声场分布和满足投射距离的声压级要求 。
2)声音清晰度
声音清晰度是扩声系统的重要技术指标 。语言清晰度是评价系统可懂度的一种 ***。影响语言清晰度的主要因素有:
图11 指向性扬声器声音增益的计算
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声压级与背景噪声声压级的比率
良好的声音清晰度要求语言声压级大于背景噪声声压级25dB 。如果这个比例在10~15dB时,清晰度指标会相应降低,但还是在允许范围 。背景噪声来源于室内外的环境噪声、空调通风噪声和人群发出的噪声等 。
混响时间
讲话速度中等的人,每秒种可以出3~4个音节,因此 1.5秒更短一些的混响时间,对语言清晰度的影响不大 。
直达声与混响时间的声能比
混响时间超过1.5秒时,语言清晰度是混响时间和直达声与混响声声能比的函数关系 。如图13所示 。
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图12辅音清晰度损失与混响时间和直达声与混响声比率的关系曲线
3)更大声压级
扩声系统在更高可用增益状态下,馈入扬声器系统的电压相当于设计使用功率(或所声器额定功率)的电压值,在系统要求的频率范围内,各测量点上测出的各个1/3倍频程带内的声压级的平均值.然后再加上6dB的信号峰值因子就可得到更大的声压级 。测试信号源为粉红色噪声+1/3倍频程带通滤波器 。
定义:厅堂内声场稳态时的更大声压级
以技术参数说明系统更大声压级的压潜力 。为防止测试时间过长损坏扬声器系统,扬声器系统的馈入功率可1/n取(n=2~10),每测点的更大声压级可用下式计算:
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式中:Li为之一个1/3倍频程频带的声压级
N为传输频率范围内1/3倍频程的频带数 。
5)广播扬声器的选用和配置
1、广播扬声器的选用
原则上应视环境选用不同品种的规格的广播扬声器音箱,广播音箱的选用和安排应考虑到各种场所所需要声压级别的不同 。通常,高级写字楼走廊的本底噪声约为48~52dB,超级商场的本底噪声约58~63 dB,繁华路段的本底噪声约70~75dB 。考虑到发生事故时,现场可能十分混乱,因此为了紧急广播的需要,即使广播服务区是写字楼,也不应把本底噪声估计得太低 。据此,作为一般考虑,除了繁华热闹的场所,不妨大致把本底噪声视为65~70dB(特殊情况除外) 。照此推算,广播覆盖区的声压级宜在80~85dB以上 。
鉴于广播扬声器通常是分散配置的,所以广播覆盖区的声压级可以近似地认为是单个广播扬声器的贡献 。根据有关的电声学理论,扬声器覆盖区的声压级SPL同扬声器的灵敏度级LM、馈给扬声器的电功率P、听音点与扬声器的距离r等有如下关系:
SPL=LM+10 1g P -20 1g r dB (2)
天花扬声器的灵敏度级在88~93dB之间;额定功率通常为3~10W 。以90dB/8W匡算,在离扬声器8m处的声压级约为81dB 。以上匡算未考虑早期反射声群的贡献 。在室内,早期反射声群和邻近扬声器贡献可使声压级增加2~3dB左右 。
根据以上近似计算,在天花板不高于3m的场馆内,天花扬声器大体可以互相距离5~8m均匀配置 。如果仅考虑背景音乐而不考虑紧急广播,则该距离可以增大至8~12m 。另外,适用于中国大陆的火灾事故广播设计安装规范(以下简称‘规范’)有以下一些硬性规定:“走道、大厅、餐厅等公众场所,扬声器的配置数量,应能保证从本层任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过15m 。在走道交叉处、各拐弯处均应设扬声器 。走道末端最后一个扬声器距墙不大于8m” 。
室外场所基本上没有早期反射声群,单个广播扬声器的有效覆盖范围只能取上文匡算的下限 。由于该下限所对应的距离很短,所以原则上应使用由多个扬声器组成的音柱 。馈给扬声器群组(例如音柱)的信号电功率每增加一倍(前提是该群组能够接受),声压级可提升3dB 。请注意“一倍”的含义 。由1增至2是一倍;而由2须增至4才是一倍 。另外,距离每增加1倍,声压级将下降6dB 。根据上述规则不难推算室外
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