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3、聲場的設計
一個專業(yè)音響工程的重要工作就是聲場的設計，對于工程的最終質(zhì)量來說，聲場設計也是一個關鍵點。聲場設計的目的就在于：利用科學的計算做指導，為音響設備建造一個理想的擴聲空間，將設備的性能充分地發(fā)揮。在少數(shù)嚴格的建筑裝飾設計中，一般都要進行必要的聲場設計，但是為了規(guī)范地按照步驟進行專業(yè)音響的工程工作，杜絕任何的不合理因素，為下面的其它設計作出指導，還是有必要全面地進行聲場的設計，下面就分步驟進行講解。
隔聲處理——這是聲場設計的第一步，也是許多技術(shù)人員容易忽略的步驟。隔聲的目的就是在特定的工程區(qū)域內(nèi)創(chuàng)造一個不受外界影響也不影響外界的安靜聲場。它包括與外界的隔聲，擴聲房間之間的隔聲；隔聲的部位有墻壁、門窗與天花板。首先來看看與外界的隔聲，這項工作的任務就是不讓外界的噪音傳入室內(nèi)，也不讓室內(nèi)的聲音傳到外面。進行這項工作時，有必要對建筑設計施工單位進行該工程建筑結(jié)構(gòu)隔聲情況的咨詢，進一步可以向環(huán)保部門了解有關的情況。具體實施中，外界噪音傳如室內(nèi)可以通過室內(nèi)的總噪聲來控制，通常高等的實用音響工程要求在35-40dB以下；室內(nèi)聲音傳到外界可以考察對外界的環(huán)境影響，按照環(huán)保部門的規(guī)定，一般不要高于平均值10-15dB為好。實際工程中需要處理的部位是墻壁、門窗和天花板幾個地方。通常的廳堂與外界的隔墻多數(shù)都能滿足一般的音響工程，但是如果音響系統(tǒng)的聲壓級比較大，工作時間多在夜間，就應該讓建筑部門考慮增加墻壁厚度了；門窗是隔聲的重要部位，往往一個小小的窗戶處理不當，就會造成隔聲失敗，一般要注意：
1.盡量不要讓門窗產(chǎn)生縫隙，遇到經(jīng)常開關而室內(nèi)外的聲音都比較大時，可以考慮設置聲隔離通道的結(jié)構(gòu)，這就是它的示意圖。
2.盡量加大門窗結(jié)構(gòu)和材料的厚度，有必要時可以使用皮革門和雙層玻璃窗。
3.如果隔聲效果需要更好，在門窗上懸掛厚重的窗簾和門簾是比較經(jīng)濟可行的辦法。天花板的隔聲也不容忽視，特別是房頂不是混凝土結(jié)構(gòu)，而是采用棚架結(jié)構(gòu)時，天花板的聲泄露就比較嚴重，這時需要對天花板的材質(zhì)和安裝質(zhì)量提出比較高的要求，如果需要可以考慮在天花板上增加隔層或在天花板上鋪設吸音棉的辦法來滿足隔聲的要求。其次是室內(nèi)房間之間的隔聲，它的任務就是讓房間之間在音響系統(tǒng)工作時互相間的干擾影響為最小。雖然各種標準和規(guī)定對這項指標沒有要求，但是卻對音響工程的質(zhì)量有很大的影響。實際工程中需要處理的部位還是墻壁、門窗和天花板，不過處理的要求與前面有所不同。一般室內(nèi)一定厚度的混凝土或磚結(jié)構(gòu)墻壁隔聲要求還是能夠滿足的，需要注意的就是額外增加的一些房間隔斷，它們一般都采用簡單的輕鋼龍骨填充一定量的防火吸音石棉的方法，這對于音響工程來說是絕對不夠的，遇到這種情況，就需要音響設計人員向建筑裝飾單位提出解決的方法，比如可以采用下面這種增加隔層的解決方法。但是對于大功率低音的隔離就非要采用厚重的磚墻來解決了；門窗的隔聲也不要忽視，特別是要注意門窗的制作質(zhì)量，因為大量的聲音干擾都來源于質(zhì)量欠佳的門窗的縫隙，當然，必要時也可以考慮采用懸掛窗簾和門簾的辦法來隔聲；天花板的隔聲在室內(nèi)房間之間的隔聲上，反倒更為重要，大家可以看看這個比較常見的娛樂城房間布局示意圖，可以發(fā)現(xiàn)大廳的天花板上面的空間是和周圍包廂的頂部是相通的，這樣在大廳進行娛樂或演出時，一定會影響到包廂，這就一定要對天花板進行隔聲了。一般來講我們可以在大廳天花板和包廂頂上各增加一層吸音板的隔層，或者在天花板上覆蓋一定厚度的防火吸音礦棉來進行隔聲。
現(xiàn)場噪音的降低——在多數(shù)實用的專業(yè)音響工程中，為了空調(diào)和通風的考慮，都要安裝一些設備，這些設備的工作噪音都會在一定程度上影響聲場的質(zhì)量，所以在設計時要有針對地解決�？照{(diào)和通風設備最好選擇噪音低，工作穩(wěn)定的產(chǎn)品，在安裝時盡量讓空調(diào)的壓縮機遠離門窗，通風機的功率較大噪音難以控制時，可以采用將通風機安裝在風道內(nèi)的結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
聲場均勻度的實現(xiàn)——聲場均勻度的指標要求在整個擴聲區(qū)域內(nèi)，各處的平均聲壓值偏差要在很小的范圍內(nèi)，一般要求在10-12dB以下，否則就會造成聲場不均勻，反映出來就是有的地方聲壓大，有的地方又較小，聽感非常不好。在實際的工程中可以在建筑裝飾結(jié)構(gòu)和音響系統(tǒng)的布局方面來實現(xiàn)聲場的均勻性。在建筑結(jié)構(gòu)上，應該盡量避免擴聲區(qū)域出現(xiàn)較大的立柱，避免較大的凹形結(jié)構(gòu)，在建筑裝飾上要盡量讓整個區(qū)域的裝飾結(jié)構(gòu)和材料基本一致，特別是在資金有限的情況下，墻面采用水泥拉毛結(jié)構(gòu)可以很好地實現(xiàn)聲場的均勻性，當然，如果在裝飾設計時能象音樂廳一樣經(jīng)過計算采用各種不同的擴散體，既省錢又能達到很好的效果；在音響系統(tǒng)的布局上也可以在很大程度上解決聲場不均勻的問題，一般說來，狹長廳堂的擴聲一定要音箱的擴聲區(qū)域盡量沿長邊展開，如下圖所示，空間較高的擴聲場合要盡量將音箱位置抬高，最好是略微向后場傾斜，如下圖所示，如果是在空間和面積都較大的地方進行擴聲，就應該考慮將音箱集中懸掛成圓弧形形成均勻的聲音擴散，如下圖所示�？梢娨繇懴到y(tǒng)的布局也可以解決聲場不均的問題，如果聲場要求嚴格，還可以利用音箱廠家提供的聲場設計軟件進行模擬和修正，當然最好的辦法還是在建筑裝飾設計施工時就盡量使聲場均勻。
聲場缺陷的避免——在很多音響工程中都不同程度地存在各式各樣的聲場缺陷，有聲聚焦，有聲振顫，有聲反饋，還有聲音共振，這些問題都給聲場帶來了缺陷，而且這些缺陷引起的問題在實際的使用中很難解決。比如聲場出現(xiàn)的反饋和共振就有可能使系統(tǒng)無法正常工作。有效地解決它們，最好的時間是在建筑裝飾設計施工的時候。通常我們可以在下面的方面考慮，1.盡量不要在擴聲區(qū)域設置大面積光面的凹形結(jié)構(gòu)，包括屋頂和墻壁，尤其是舞臺上就更要忌諱了，如果迫不得已，可以在凹形面的前面懸掛厚重的簾布或放置物件，這樣聲聚焦就不容易發(fā)生了，2.盡量不要在聲壓較大的區(qū)域設置兩個平行的反射性強的墻面，尤其是擴聲區(qū)域狹長時更要注意，這樣可以有效地避免聲振顫，3.一般只要聲場比較均勻，沒有聲聚焦的話，擴聲增益不大時聲音反饋不容易發(fā)生，另外我們還可以在系統(tǒng)的布局中利用均衡器和頻譜儀來修正，這樣實際使用中就更不會發(fā)生聲反饋了，4.聲音的共振與裝飾工程的選材和施工有密切的關系，一定要避免在擴聲區(qū)域設置較大的空腔體，一定要求裝飾工藝合理，特別不要讓材料連接處松動，比如：石膏天花板如果不加膠墊就安裝在鋁質(zhì)龍骨上時，擴聲聲壓一大，就容易發(fā)生共振，尤其是低頻信號的共振肯定經(jīng)常發(fā)生。
混響時間的計算——對聲場的所有技術(shù)指標中，大家最熟悉的就是混響時間了，它也是設計中比較容易控制的量化指標。如果設計控制得當，聲場的效果表現(xiàn)就會非常出色，聲音會圓潤、飽滿，不拖沓，不干癟。混響時間控制的關鍵就是：利用相應的計算，指導裝飾結(jié)構(gòu)的設置和材料的選取，以便能達到相應的混響時間目標值。對于不同類型的音響工程，混響時間的要求有所不同；同類型的工程，不同的聲場大小，混響時間的指標也有不同，在設計中我們可以參照下面的圖表來確定混響時間的取值，它是根據(jù)工程類型和擴聲區(qū)域容積的大小來給定的混響時間，在接近于該推薦值范圍內(nèi)，聲場就會達到比較好的效果。這里還需要指出的是：現(xiàn)在有不少的設計人員將混響時間的取值設定得較小，然后利用設備里的混響器來加大聲音的混響時間，這樣做不僅不能產(chǎn)生悠美的自然混響效果，而且在一定程度上破壞了原有的錄音信號里的直達聲信號，是絕對不可取的。
一般在工程設計計算中采用的公式有下面兩個，公式的下面是各個參數(shù)的內(nèi)容，一般來講我們可以在500Hz和1000Hz兩個地方計算聲場的混響時間。計算前我們要將現(xiàn)場所有的材料大致確定，并且統(tǒng)計好它們各自的面積，再從有關的建筑手冊或產(chǎn)品說明書中分別查取它們在500Hz和1000Hz的吸聲系數(shù)，即可計算出聲場的平均吸聲系數(shù)，再根據(jù)面積、體積、聲能系數(shù)和這個平均吸聲系數(shù)計算出聲場在500Hz和1000Hz時的混響時間，如果計算的結(jié)果和推薦的混響時間值有比較大的差距，就要和裝飾單位協(xié)商，減少或更換某些材料，然后再進行計算，直到滿意時為止，在計算時一定要將建筑材料的面積和吸聲系數(shù)統(tǒng)計正確，特別是某些穿孔的吸聲板，穿孔率不同吸聲系數(shù)懸殊較大，對最終的計算結(jié)果影響也較大。另外，對演出用工程的混響時間的計算還要考慮空場時和觀眾滿場時的區(qū)別。
聲壓級的計算——聲壓級是專業(yè)音響系統(tǒng)工作的一個重要指標，一個合理科學的聲壓級對聲場的影響、設備的選型、實際的操作都有重要的作用，同時也為制造良好的聽音環(huán)境創(chuàng)造了好的條件。
在進行聲壓級計算前，同樣也要先確定一個相應環(huán)境下合適的基準聲壓級，而且這個基準聲壓級和工程的類型也有密切的聯(lián)系。確定基準聲壓級前，還要看看這個正常人耳的聽感曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)：在不同的頻率上，人們對同一聲壓級的聲音的感受能力是不一樣的，這個感受能力在專業(yè)上稱為響度，單位是Phono，有了這個衡量值，我們就可以根據(jù)實際工程的類型，按照它們在擴聲時信號的頻率特點，就可以確定一個合適的基準聲壓級。通常對于音樂重放為主的系統(tǒng)，取85-90dB為基礎，對于以語言擴聲為主的系統(tǒng)可以取70-80dB，加上12-18dB的峰值余量，再加上1-3dB的環(huán)境噪音余量，就可以得到平均聽音位置的額定聲壓級了。這個聲壓級是系統(tǒng)要在平均聽音距離需要達到的聲壓級，那么這個聲壓級又怎樣轉(zhuǎn)換為設備本身的額定聲壓呢？這就需要一個聲音傳播時的聲壓級變化示意圖了，大家可以看看，我們要求的平均聽音距離的聲壓級在這個位置得到的，而設備本身的額定聲壓級是在這里得到的，計算的時候就需要一個這樣的聲壓級公式，這樣最后計算出來的聲壓級就是音箱在離它1m處所需要達到的聲壓級，它也就是后面電氣計算和設備選型的依據(jù)了。
通過以上的聲場設計我們可以發(fā)現(xiàn)：專業(yè)音響工程的聲場設計內(nèi)容比較多，結(jié)果也對工程的質(zhì)量、設備的選型及系統(tǒng)的正常工作非常重要。具體在設計中，需要涉及的建筑裝飾內(nèi)容也比較多，有些還是密切聯(lián)系的，可見音響工程在設計開始就需要建筑裝飾單位的密切配合，所以我們要盡早地取得協(xié)助，盡早地開展相應的設計，以便能達到較好的效果。
[4、電氣的設計
因為專業(yè)音響工程的所有系統(tǒng)都是靠電能進行工作的，而且在具體的施工中也要涉及大量有關電氣方面的處理，所以電氣的設計具有與聲場設計同等的重要性。在一般的工程設計中，電氣的設計包括：各系統(tǒng)電源功率的計算，電源的供應形式，管線預埋的形式以及供電、用電的安全考慮等方面，下面我們就分別予以介紹。
電源功率的計算——音響工程中，電源的使用非常廣泛，可以說所有的設備都需要電源才能工作，而且由于設備的差別，不同類型的工程電源功率相差較大，如果沒有充分的計算作為依據(jù)，不僅后面的選型、施工工作會受到影響，而且極容易造成實際使用中系統(tǒng)工作不正常，還會危及用電的安全。而電源功率計算的目的就是計算的結(jié)果指導設備的選型，確定施工管線、開關器件的規(guī)格，以及以此作為向配電部門申請電源容量的依據(jù)。
電源的功率主要部分就是音響、燈光、視頻及輔助設備的消耗功率。音響系統(tǒng)的消耗功率主要來源于音箱的擴聲功率，而擴聲功率又決定于選擇音箱的靈敏度和前面介紹的聲壓級結(jié)果。靈敏度的單位是：dB/mw，它的含義是指在該音箱得到1W的輸入功率時，在它的前方1m處產(chǎn)生的聲壓級，這樣靈敏度和聲壓級這兩個概念就找到相同的參照，在計算時還需要了解一個相關的概念，這就是：音箱的輸入功率增加一倍，它在前方1m處產(chǎn)生的聲壓級就提高3dB，這樣我們就可以得到一個功率的公式。這個公式計算的結(jié)果就表示在該工程的設計中，要想在前面的聽音距離上達到設計的聲壓級，該擴聲區(qū)域的音箱總功率，這是一個粉紅色連續(xù)功率。有了這個功率作為依據(jù)，我們就可以確定系統(tǒng)中音箱的型號和數(shù)量了，然后再根據(jù)音箱和功放的配置要求來確定功放的數(shù)量和型號，相應地我們就能知道這些功放的電源消耗功率，最后將所有周邊設備的功率消耗計算進去，這樣我們就得到了音響系統(tǒng)的功率消耗。在確定音箱和功放的功率配置時一定要掌握一個它們之間配置的比例，往往理論的聲壓級和音箱擴聲功率計算都正確，可是在功放功率確定時不恰當，這就造成設計結(jié)果不能得到實施，設備也不能正常工作。這里簡單介紹一下，一般情況下，功放和音箱功率配置都要以擴聲信號的動態(tài)來決定，這個動態(tài)又跟系統(tǒng)的類型密切相關，由此我們又再次認識到總體設計時，工程定位的重要性。對于一般的擴聲系統(tǒng)，信號的動態(tài)都不大，可以確定功放的連續(xù)不失真功率是音箱額定功率的1.2-1.5倍，如果擴聲信號的動態(tài)比較大，比如在DISCO廳使用，那么我們就應該取1.5-2倍的比例，這樣的配置既可以保證設備長期安全穩(wěn)定地工作，又能保證實際調(diào)控操作容易，大家在設計時一定要參照這個經(jīng)驗值，至于其中的理論分析我們就不再介紹了。燈光系統(tǒng)的電源功率，直接決定于燈光設備的型號和它們的工作特點，所以要在工程的類型確定后，在燈光設備的型號和其電源消耗功率之間反復核算，大家又可以發(fā)現(xiàn)前面的工程類型確定多么重要。對于設備型號的區(qū)別，在一般使用的燈光中，主要反映在燈具里燈泡的功率，例如：電腦燈分為150W，200W，250W，300W，400W，575W，1200W等多種規(guī)格，聚光燈分為500W，750W，1000W等規(guī)格，所以我們在計算時要核查清楚；對于設備工作特點的區(qū)別，一般是針對于它們的發(fā)光強度和方式，例如：稱為1000W的頻閃燈，實際它的電源消耗遠沒有1000W。區(qū)別于音響系統(tǒng)的功率計算，在燈光系統(tǒng)的電源消耗計算中，沒有什么計算公式和指標，只要將總體規(guī)劃時設想的燈光設備的耗電功率和具體選型時確定的設備實際耗電功率反復進行核算就行，但正因為燈光功率的計算比較簡單隨意，所以不容忽視的問題是：燈光設備的耗電功率一般都較大，如果在計算時不準確，或者燈具類型變動較大，那么最終的計算結(jié)果可能偏差較大，如果有幾個KW的差距，那么實際使用時燈光系統(tǒng)難以正常工作，用電的安全也會出現(xiàn)問題。至于視頻及輔助設備的耗電功率，相對就簡單多了，一般只要將它們的標稱功率計算進去便是。最后我們將所有系統(tǒng)的耗電功率進行匯總，得到一個比較實際的總耗電功率，依此為依據(jù)，我們就可以向電力部門申請配電功率了。
電源的供應形式的確定——在一般的工業(yè)和民用設備中，只要將需要的電源的功率充分提供給它們就可以了，但是在專業(yè)音響工程中，由于音響、燈光設備工作的特殊性，加上系統(tǒng)之間互相的影響，所以就必須對電源的供應形式提出一定的要求。具體就音響系統(tǒng)而言，由于燈光設備和其它相應的工業(yè)設備會通過電源線路對它產(chǎn)生干擾，而且這些干擾形成的噪音很容易在人的聽覺上產(chǎn)生不舒服的感覺，往往在實際操作中這種干擾利用一般的方法還很難消除，所以必須在電源的供應形式上提出要求，盡量避免干擾的產(chǎn)生。通常需要音響系統(tǒng)的電源取自供電線路中干擾較小的一路，比如：避開工業(yè)用電，從民用線路上供電或者從單獨的變壓器上取出一路供電，凡是條件許可都應該盡量讓音響系統(tǒng)的供電線路和燈光系統(tǒng)線路分開，單獨一相。同時在供電線路上最好單獨穿管供電，這樣燈光系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾就會在供電形式上得到一定的避免。就燈光系統(tǒng)自身而言，由于考慮系統(tǒng)的功率較大，所以應該盡量采用多相供電，各相之間的功率要盡量配平，以穩(wěn)定電網(wǎng)，布線時要盡量避開音響系統(tǒng)的電源線路和信號線路，同時還要設置相應的保護地線，以確保用電安全。至于視頻和輔助設備的電源供應形式，沒有什么特殊的地方，這里就不再敘述了。最后，我們需要繪制相應的示意圖，將確定的電源供應形式表示出來，并且作好相應的標注。另外，在電源的供應形式中，我們還必須清楚關于電源地線和音響系統(tǒng)信號地線的區(qū)別，這里我們簡單介紹一下。電源的地線是電氣工程中埋設的連接在用電設備外殼上，用以保護人身安全的線路，音響系統(tǒng)信號地線一般不要借用，否則容易造成這個音響燈光系統(tǒng)的信號屏蔽混亂，給音響系統(tǒng)帶來難以消除的噪音；音響系統(tǒng)的信號地是系統(tǒng)信號的零電平參照點，各設備連接成為系統(tǒng)后，信號地線就形成系統(tǒng)的屏蔽線。由此可以發(fā)現(xiàn)，電源的地線和音響系統(tǒng)的地線絕對不能混淆，在確定電源的供應形式時就應該引起重視，區(qū)別對待，具體的連接方法，我們將在后面的工程施工中進行介紹。
管線的預埋方案——專業(yè)音響工程的一個特點就是在工程的前期需要進行管線的預埋工作，尤其是大型的工程，需要預埋的管線非常多，埋設的要求也不盡相同，而且埋設的質(zhì)量會直接對工程的施工形成影響，所以需要我們在電氣的設計中確定管線的預埋方案。預埋的方案包括管線的類型、位置、數(shù)量以及它們的尺寸、材料。在一般的工程中，需要將預埋的管線分為各系統(tǒng)的電源供應管線，音響信號管線，音響控制線和音箱線管線，燈光和其他設備的控制線管線；另外，對于工程中需要用來吊裝設備的掛接件也屬于管線預埋的范疇。當工程的總體設計和方案確定后，我們就應該同時確定需要埋設的管線的類型，然后根據(jù)總體設計中設備的布局和控制室的位置來確定預埋管線的位置，再根據(jù)設備的線路鋪設情況來確定預埋管線的數(shù)量和尺寸，確定管線的數(shù)量和尺寸時，應該準確計算好線路的數(shù)量來確定。首先，對于用以鋪設線路的管線，它們的尺寸一定要嚴格按照電工手冊中關于穿線數(shù)量和不同管線口徑的關系執(zhí)行，特別是電源線路管線的預埋，絕對要避免電源線的總截面積超過管線規(guī)定的范圍，否則容易給工程的安全造成極大的隱患；另外，電源線的直徑確定也直接關系到預埋管線的方案，必須在預埋方案中予以確定，在確定時同樣需要嚴格參照電工手冊中關于各種材料類型的電源線直徑和供電電流的關系執(zhí)行，否則工程供電絕對不安全。同時，在用以鋪設線路的預埋管線中，它們的材料選擇可以根據(jù)預埋的位置和防火要求來決定，埋設在地面和墻體內(nèi)部的管線，一般要選擇防腐蝕強度高的鋼管；埋設在天花板頂棚上和控制室地板下的管線，一般要選擇防火的PVC管和鋼管；需要鋪設數(shù)量較多的音箱或信號線的管線，一般可以選擇防火的PVC線槽；另外我們還可以根據(jù)特殊的情況選用一些象鐵皮軟管，鐵制線槽一類的管線。其次，對于用來懸掛設備的吊裝件的預埋也要確定一個合適的方案，在選擇掛接件預埋位置的時候，一定要咨詢建筑部門，在他們的協(xié)助下選擇，以確保足夠的吊裝強度；在掛接預埋件的尺寸和材料的選取時，也要查閱相關的手冊，以保證足夠的安全。最后在確定完所有的預埋管線的方案后，我們應該繪制相應的示意圖和實際施工圖，標注出相應的管線位置、數(shù)量、尺。
電氣設計和方案的安全性——專業(yè)音響工程始終不能忘記的就是安全性，電氣的安全也特別重要，在設計中同樣要充分考慮。首先要檢查設計的配電容量、供電形式是否合理，不容許超負荷供電形式，埋設線纜不能低規(guī)格；不容許選用質(zhì)量低劣規(guī)格不夠的開關元件。其次，要檢查管線的預埋方案是否安全規(guī)范，連接方式是否合理。這些安全因素都要認真檢查，必要時可以將設計的方案報有關部門批準。
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文章來源：音響教材
