会议室方案及图示及扩声系统吸顶扬声器设计.docx
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会议室方案及图示及扩声系统吸顶扬声器设计
目前很多的会议扩声系统使用了吸顶扬声器设计，尤其是办公场所的圆桌型的会议室。
在这种应用下采用吸顶式设计显然对声场的均匀度指标贡献是最大的。
但很多工程上所设计的吸顶扬声器系统还是沿用背景音乐扩声方式的连接与控制，这样做不但没有发挥顶置扩声系统的强项，反而给人一种“廉价工程”的感觉。
在本文的稍后，我们以国务院某会议室的实际工程为例，向读者介绍一下顶置扩声系统的种种优势。
我们首先要明确一点，就是会议扩声到底怎样才算好呢？
我想应该从两个方面考虑，一个是讲功能，也就是先进性和灵活性的问题，还要操作简单，这个问题不是本文的讨论重点；第二个就是声场的效果，对于会议扩声系统我们最关心什么？
答案是首先要听的见，其次是听的清。
那么它对应技术问题的就是要有足够的声压级和足够的清晰度，我们在这里就是围绕着这两个问题展开讨论的。
一、 会议室的声场声像问题
国内的会议室格局大抵分为主席台式的“报告会议厅”和圆桌式会议厅两大类。
前者通常室内空间较大，分为主席台和听众两个部分。
目前很多的工程设计都是采用前置主音箱，并在侧墙处悬挂补声音箱的做法，如图一：
图一大报告会议厅的主音箱多补声音箱的设计
这种扬声器设计似乎是可以“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圆柱等遮挡物等等，统统可以使用。
而对于纵深尺寸过大的场合，只需要在后场增加延时即可。
这样设计的最大问题就是声场的均匀度很差，也就是越大的房间均匀度越不好，靠近扬声器的听众声压过大。
而且由于不均匀的扬声器布局将大大限制传声增益，同样这样的布局对于声像的定位也不是十分准确。
这里我们认真讨论一下声音的声像定位。
开篇的时候我们已经确认会议系统最重要的两个问题就是声压级和清晰度的问题，并没有提到声像的问题。
这点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，所以几乎全部的大型演出系统，只要有办法通过主扩声系统能均匀覆盖全场的设计，就绝对不能使用补声扬声器，因为任何的侧补声、顶补声都会对声像的正确还原有影响。
但是在会议系统中，我们扩声的主要任务是让听众最清楚的听到发言者的讲话内容，而不是关心这个声音是从哪个方向发过来的（在联合国大会上，听众们都是带着耳机开会的，他们也不会认为讲话者是凑在他耳边发言的），也就是说能听清楚，就达到目的了。
所以我们在会议扩声的设计中，应该把声像的问题放在最后。
对于一些改造的系统、临时搭建的场地或者不具备吊顶安装扬声器的场合，我也建议大家尽量采用图二所示的音箱布局。
图二补音音箱的放置方法
因为在图一中的补声和的两只音箱完全是多余的，即使会议室的纵深非常狭长，也只需要再增加一对音箱并同样按照向后的摆放方法向后场平移。
象图一那样把补声音箱和放置到后面的两个角上，然后对向主席台方向就是很不可取的，此时在中间座位的听众将获得一些延时不同的各方向的声音，反而降低了声音的清晰度。
要知道，我们不是在欣赏多通道的电影环绕立体声（电影的环绕声在不同的音箱发出的是不同内容的声音，所以能产生包围的感觉，但是在会议系统中全部的通道都是一模一样的声音，它们在空间会聚只能产生干涉）。
当然按图二的摆放也要适当对后场音箱增加延时。
另外一种圆桌型会议室则更不建议采用四角的包围式结构了，如图三。
图三圆桌会议室的四角式音箱布局会产生严重的啸叫
这样做几乎很难达到足够的传声增益，啸叫的现象会很严重，甚至使用了大量吸声材料和反馈抑制器也无济于事。
二、 吸顶扬声器网络布置方案注
在大部分的会议室扩声系统中，我们都建议采用吸顶扬声器的设计，由于这样的声场很容易分布的均匀，同时也大大降低了声反馈的概率，提高了传声增益。
当然在这样的设计中，也要充分考虑会议话筒的指向性选择，通常是采用超心形指向的鹅颈话筒为宜，而尽量避免全向或半球形的界面话筒（），也要尽量避免使用高灵敏的领夹话筒。
吸顶扬声器按辐射面积分布可以有以下三种布置。
见图四。
图四吸顶扬声器的分布
作为会议系统使用，我们只推荐第二种，也就是最小搭接的方式。
上图所示的圆形是在听众耳朵高度测量的一个声场分布图，所对应的顶棚扬声器安装的数量当然还与房间吊顶的高度以及扬声器的有效辐射角（指向角）相关。
在图五中，我们要想精确算出辐射半径，只要知道辐射角和辐射高度就可以了。
图五吸顶扬声器的辐射范围
这是一个简单的数学计算，我们按照这个计算方法，估算出了平方米的房间的扬声器数量，见图六
辐射高度
辐射角
米
米
米
米
米
米
º
º
图六房间扬声器数量估算表
从上图我们可以发现，如果使用大辐射角的扬声器可以节省安装的数量，从这个角度分析是对的。
可是大辐射角的扬声器的指向性差，相应的临界距离小，所以对提高语音清晰度又是不利的，这不又是个矛盾么？
我们把这个话题留在了第四部分讨论。
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，除非你的会议室是不规则的，一般来说对称的分布有利于声场的均匀性。
两种类型的会议室布置方法参考图七和图八。
图七主席台会议室吸顶扬声器布局
图八圆桌会议室吸顶扬声器布局
在图七中，主席台的返送音箱也同时被顶棚的吸顶扬声器所取代，这对美观也是有很大好处的。
顺便多提一句，推动各扬声器的功放，最好用两个通道推动交叉对称的音箱，如图八中，用“功放”推动吸顶、；用“功放”推动吸顶、；用“功放”推动吸顶、，这样做的目的就是万一某台功放出现故障，也不至于整个这半边都没有声音。
三、 有效避免颤动回声
我们知道，在闭合空间构成的混响声场里面，声音会在室内产生共振，共振频率波称为简正波，当简正波在多个方向上同时重合的时候（声学上称为间并现象）就会发生强烈的频率共振，这个共振频率是极易引起声学啸叫的。
由于这个问题的根源是由于空间的物理分布和声波传递的特性造成的，而与扩声系统无关，所以我们要对房间进行声学处理，也就是通常说的增加吸声材料、改变反射结构等。
我们这里所讨论的会议室扩声，一般都是很规正的房间结构和装修，这对声学特性的处理来说是非常不利的。
如果我们能在装修之前提出声学装修建议的话，很多后面的调试就不会那么辛苦。
但多数工程都是内部装修方案已经确定甚至已经装修完毕了才让我们介入，所以我们很难去控制房间的声学环境了。
我们在布置扬声器的时候，要尽量避免的就是颤动回声，所谓颤动回声也是一种简正波，就是声音在两个硬质平行反射面之间来回反射，而能量却衰减很少，见图九。
图九颤动回声
颤动回声可以在顶棚和地面之间形成，也可以在两个平行的侧墙之间形成，而且这种驻波是很容易激发电声系统的自激形成正反馈，所以我们在系统设计的时候要尽量避开颤动回声，当安装吸顶扬声器的时候，扬声器的轴向最好避开坚硬的水平桌面，可以落在人的头顶或其它空白区域。
另外地面应该铺设尽量厚重的地毯，座位也要尽量选择软布包的软椅。
对于顶棚有可能的话也要在照顾美观的同时做进一步的声学设计（充分利用顶棚的空腔吸声结构是对低频共振的最好解决方法，但要请专业的声学设计师做设计指导）。
四、 扬声器的带宽、功率和指向角对清晰度的影响
在会议扩声系统中，我们没有必要去追求象音乐重放所需要的带宽。
通常来说，我们可以在电子控制部分，将滤波器带宽限制在——已经足够用了。
可能有人要提出会议室可能还要放音乐之类的音源，我们不要忘记，这个扩声系统是为开会使用的，音乐只是附加的、次要的东西（何况的带宽对于一般的音乐播放也是足够的了），我们不能为了这个次要的东西去冒啸叫的危险，因为电声系统开放的带宽越宽，则发生啸叫的概率就越大。
实际工作中，有时为了达到足够的传声增益，我们甚至把带宽压缩到——仍然能得到足够的语音清晰度。
对于扬声器，我们不建议使用定压方式的吸顶扬声器（在下一部分我们也提到为了进一步增加系统增益，必须采用多通道分区传输信号，这样就需要多台功放去推动全部的吸顶扬声器，在这种应用中也就没有必要使用定压扬声器了）；第二个原因就是会议系统使用的扬声器并非是背景音乐中使用的小功率扬声器，而采用的多为以上的全频扬声器或扬声器组（可以是组合形式，但最优是同轴全频带吸顶扬声器），对于这种大功率扬声器若要配接更大容量的变压器也会进一步提高成本，却收不到任何好处；其三就是普通的音频变压器会劣化扬声器的频响特性，但加装昂贵的音频变压器可能变压器本身的价格已经超过了扬声器本身了。
在会议扩声系统来说，功率的问题是比较矛盾的。
一方面设计了足够大的输出功率，另一方面却又推不起来音量（因为啸叫）。
以至于工程验收的时候，工程商乐道于播放流行音乐，那个声压级足可以和媲美。
但另一方面呢？
一推起话筒就傻眼，声音小的可怜，推杆一动就啸叫，然后就把责任一鼓脑的推到建声上面去了，仿佛我们工程商都是窦娥一样，声音不好我们也是受害者。
有多少设计师是真正的从自己身上找出毛病又解决了呢？
现在很多的设计师在设计会议室功率的时候还采用“辐射距离每增加一倍，声压级衰减”这个理论，结果就是在一个百十来平方米的会议室用了上千瓦的功率音箱。
要知道这个“倍距衰减”的理论是在自由声场中才使用的，我们在会议室里面是封闭的混响声场，声能的衰减在倍距上可能还不足（在一个平方米的阶梯教室里，教师只要有一只瓦的扩音器就可以让全部的学生听的清清楚楚的）。
在圆桌型的会议室里，若扩声系统的平均声压级比本底噪声高，听众就能听的非常清楚了。
所以会议扩声系统设计师需要做的不是“需要多大功率”的事情，而是“能输出多大功率”的事情。
我们在第二部分讨论了一些关于吸顶扬声器的辐射角对声音覆盖范围的影响。
其实辐射角度影响不仅仅是覆盖特性，而更重要的是它的传输特性，对于一个宽指向角的扬声器，相应的临界距离会缩小的非常小，使得听众的耳朵高度很容易就进入到混响区域，这会大大降低语音清晰度指标，为了避免这些问题，就必须降低天花的高度，这在现实中是不能被接受的。
所以选择适当的辐射角是非常关键的，在国内的大部分工程，选择º或º的指向角都是值得推荐的。
五、 利用提高传声增益
对于的概念可能大部分音响工程师还比较生疏，其实这只是一种技术手段而已，实现的方法可以是多样的。
具体来说，就是在吸顶扬声器构成的会议系统中，某只话筒正上方对应的扬声器，应该尽量的衰减由该只话筒输出的信号。
换句话说就是头顶的每只喇叭都在播放全部的音频信号，但是对于这只喇叭下面的那只话筒，应该从总音量中减掉大部分。
这样做的目的就是尽量减少相互靠近的扬声器和话筒之间的放大倍数，用以提高传声增益，还有一个原因就是因为讲话本人（及左右“邻居”）也没有必要听太多的“自己”的声音。
因此我们在实现的系统中，必须仔细调校每一只扬声器所对应的下面的话筒（以及邻近的话筒）的反相插入电平。
见图十。
图十原理
这只是一个示意图，其中的混音台可以是一个调音台，也可以是一个电子处理器。
反相输入就是利用类似调音台上面的反相按钮（）将其相位翻转º以后和总线电平叠加。
实现要具备两个主要条件：
一是吸顶扬声器必须是多通道系统，调音台的每个输出通道对应一个扬声器通道，我们要在这个通道上进行该区域话筒的反相叠加；第二个条件就是要求图十中的两个输入信号必须具有严格的相同的相位延时，如果两个信号并非同步到达混音器，那么反相信号就不能准确地从合成电平中“减掉”，也就达不到的目的了。
六、 工程案例
在国务院某总理会议室，采用了吸顶扬声器的安装方式，会议为圆桌形式。
该会议室长约米，宽约米，吊顶高约米，共使用了只独立通道的扬声器，每只扬声器的功率是瓦。
控制系统以媒体矩阵为核心并应用了技术。
在最终的使用中，该系统可以长时间保持只话筒同时打开、最多人同时讲话而不出现啸叫。
而这个系统只是在输出端总共加入了段参量均衡器，而且没有使用图表均衡器和反馈声抑制器。
小型会议室系统设计工程项目
多媒体会议音响扩声系统，系统设计、音响设备选择、安装、调试、以及设计原理、详细接线图
一、会议系统方案设计
会议系统功能需求
该工程项目为多媒体会议音响扩声系统，工程主要有间小会议厅，面积平方米，可容纳人的小圆桌会议室。
该工程项目中多媒体会议室主要要求满足日常会议语音扩声、学术报告、学习培训等功能。
该会议室平面图、会议室透视图和会议室正侧立面效果图见下面：
①会议室平面图：
②会议室透视图：
③会议室正侧立面效果图：
会议功能设计
根据工程的需求，要使该会议室能达到良好的扩声效果，推荐使用组音箱，分别安装在会议室四个角进行近距离扩声。
达到扩声面广、声清晰明亮，不易产生自激。
听众席有合适的响度。
良好的声音自然度，即声像一致，声音信号真实重放。
使与会人员能感受到声源的真实存在，达到高保真重放的扩声要求。
且达到多媒体会议室音响以自然声为主，要求扩散性良好，声场分布均匀，响度合适，自然度好等要求。
会议室扩声效果
①会议室平面扩声图：
②会议室正侧立面扩声图：
二、会议系统设备组成功能
一个完整的会议系统主要由声源设备（如话筒等），调控设备（如调音台等），放大设备（如功率放大器），重放设备（如音箱）和周边设备（如均衡器，分讯器等）组成。
会议系统主要产品功能介绍
①话筒：
本系统采用主席列席麦。
单一指向电容话筒；鹅颈话筒带红色发言指示光环；话筒发言状态指示；红灯表示正在发言。
主席具优先发言健，可通过取缔健关闭发言代表单元。
（本会议系统也可采用超心型会议麦和无线麦）
②调音台：
本系统中我们采用调音台，其为低噪声通道内置档数码效果立体声调音台，具有路单声麦克风和线路平衡输入，内置数码延时效果器。
③均衡器：
本方案我们采用均衡器，其为段立体声图形均衡器，具有反馈探测系统能显示反馈音频和频普分析。
④功率放大器：
根据此工程实际情况以及功能需求，本会议扩声系统中我们采用了与音箱相配的专业会议功放机，生产的功放产品，具有质量好，稳定性高等特点，且其产品具有优越的品质和非凡的表现能力。
因此功放是多媒体会议工程的睿智之选。
⑤音箱：
在此会议室项目中我们采用专业会议音箱，系列专业会议音箱高灵敏度，喇叭设计时均采用低阻抗，有力地减少了内阻损耗，有效地提高了声音还原特性。
有效地减少声场引起的反馈啸叫，提高了声音的清晰度等特点。
⑥电源时序器：
本方案我们采用电源时序器，其具有自动按照设定的时间开关时序器的特点，从而使工程人员用一个开关都能开关整个音响系统。
且其能够自动适时监控电源电压和系统工作电流，当达到危险程度，会发出警报。
会议系统扩声环境的搭建主要由声源设备→调控设备→放大设备→重放设备组成。
该会议系统中，调音台分别连接手拉手系统控制主机和均衡器；均衡器连接功率放大器；功放器连接专业会议音箱。
会议系统功能概述
该多功能会议室设计功能目的：
通过对会议室的布局环境分析，对音响设备进行合理的布置与连接，并安装以上的音响设备，可以使声源和音响系统末端——音箱同处于一个声场区域内，使观众能感受到声源的真实存在，达到高保真重放的扩声要求。
且达到多功能会议室音响以自然声为主，要求扩散性良好，声场分布均匀，响度合适，自然度好等要求。
在此多功能会议系统中可以利用扩声系统提高声源在听众席的声压级和清晰度的扩声，通过电声设计去控制和改善多功能会议室的音质，达到了会议扩音系统的目的：
提高响度和声场分布的均匀度，改善会议室的音质和提高音响效果。
通过对多功能会议室环境的分析，选出的音箱设备，并对音响设备布的布局作了精心的设计，因此这套会议系统除了满足会议扩声系统可以达到提高响度，声场分布的均匀度，改善会议室的音质和提高音响效果目的外，还满足了整个音响系统声学指标设计的基本要求：
．保证均匀合理的声压级
．保证清晰度
．保证系统能稳定工作
．应具有良好的传输频率特性和较低的失真度。
三、会议系统设备施工安装
本节主要图文说明该会议系统设备详细安装过程。
综合布线
音箱，会议室电脑座、电源座、会议咪座和投影仪设备等连接线材集中接入音控室，由音控室统一进行管理控制。
①音箱线路布置
②会议插座综合布线
③投影仪综合布线
会议扩声系统基础连接
本小节，我们将以图示形式说明会议扩声系统设备详细连接过程。
①整套系统设备连接
②分讯器连接
③电源时序器连接
会议音箱安装
本节中，我们将以图示形式说明会议音箱详细安装，以及功放到音箱连接的过程。
①会议音箱安装
系统设备机柜安装
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