深圳音响工程设计的基本方法
时间： 2020/10/29 10:10:55 | 浏览： 397 | 更多关于《新闻资讯》
由于一些重要的参数难以精确获得，在实际音响工程中很难精确定量计算室内声场。在参数不确切的情况下，采用一整套复杂的计算过程得到一些并不准确的结论并没有太多的实际价值。因此，在深圳音响工程设计中往往采用估算的方法，以此作为设计与系统调试的参考性依据。
1．估算条件
室内声场的估算方法基于混响声场完全均匀，声源指向性已知且为理想的前提。这两项基本条件满足得越好，估算结果也就越接近实际，反之、误差便会较大。
室内声场估算的基本思路是这样的：室内任一点的声压级由两部分构成，一部分是直达声场在该点的声压级，另一部分是混声场在该点的声压级，两者迭加便得到了该点的实际声压级。直达声场符合平方反比律，可以方便的算出室内各点的直达声声压级。根据临界距离Dc的定义可知，在临界距离处直达声声压级与混响声声压级相等。因此再算出临界距离处的直达声声压级，便知道了该点的混响声压级。
假设室内混响声场（理想情况下）是均匀分布的，因此在室内各处的混响声声压级都等于临界距离处的混响声压级。有了室内直达声与混响声在各个位置的声压级数据，室内声场各个位置上的声压级即可算出。需要注意的问题是，在具体计算中应将其换算为音箱的距离以及音箱的输入电功率便可算出直达声场声压级。
通常，声场总电功率可由室内声场稳态声压级进行估算。
2. 声场总电功率的估算公式
在实际工程应用中，估算声功率时可以将混响声声压略去，将其视为功率余量的一部分，这样只要确定了声场中某方向距离D处的声压级LP，就可以由LP来估算声功率值。
声功率与一般音箱或音箱系统所标示的电功率不同，其间相差音箱的转换效率η。音箱的效率与音箱所用扬声器单元的结构、形状关系极大。例如纸盆扬声器音箱的效率为1％左右，号筒式扬声器的音箱的效率可达15％。目前音箱的产品说明书多数不给η值，而是只给灵敏度值S。为了能够通过音箱的灵敏度来估算出系统的电功率，可作如下假设：
（1）略去混响声声压，作为声压余量的一部分，此时，扩散声场可以近似作为自由声场处理。
（2）接收点距音箱为D（m），且在音箱的声辐射轴线上。
这样可得自由声场中计算声压级公式：LP = S -20lgD + 10lgP
式中：LP 为声场的声压级；P为馈给音箱的电功率；S为音箱的轴向灵敏度。
例如，给灵敏度为92 dB的音箱加3W的电功率，可求得距音箱8m处的声压级为：LP = 92 -20lg8 + 10lg3 = 78.8 dB。
假定在一个供声区内有多组（N组）灵敏度相同的音箱供声，那么上式中还要增加10lgN，即变为：LP = S -20lgD + 10lgP + 10lgN
求电功率P可写为：P = 10（Lp-S-10lgN+20lgD）/10
音箱的额定功率应不小于由上式计算出来的P值。式中未考虑混响效应，混响将会增加重放声场的响度，如果混响时间在1.5s~2.0s左右，则从精打细算出发，音箱的额定功率可取（0.5~0.8）Pe。不过稳当的办法还是当做没有混响来考虑，以便留有余量。
（3）假定接收点偏离音箱辐射轴线θ度，那么偏离轴线供声区域声场的直达声声压级可按下式计算：
LP(θ) = S -20lg Dθ + 10lgPq + 20lgD(θ) + 10lgN 求电功率P可写为：
P(θ) = 10(Lp-S-10lgN+20lgDθ-20lgD(θ))/10
式中：LP(θ） ——偏离轴线θ角接收点的声压级；
Dθ ——偏离轴线θ角供声点轴射距离；
D(θ)——音箱的指向性函数，20lgD（θ）值应由音箱生产厂家提供。
3．计算要点
1计算音箱的驱动功率
根据各类场所需要的平均声压级，选定音箱灵敏度和听音距离。按照上述公式便可算出系统所需的声场电功率。也就是音箱所需的驱动功率。
① 确定声压级
对于一般厅堂的语言扩声而言，要求达到 75dB左右的平均声压级；对音乐节目的扩声则要求达到85dB左右的平均产压级。考虑到音频信号的动态范围，对语言扩声应考虑留有6dB的裕量、音乐扩声则应考虑10～12dB的裕量，要求较高时应更大一些，一般可考虑18dB的裕量。对于歌舞厅扩声，一般以原广播电影电视部部颁标准GYJ25-86表中最大声压级值为依据。声压级LP的确定须充分考虑扩声系统的动态余量。
② 确定音箱灵敏度
计算之前，首先要确定音箱灵敏度。需要指出的是，音箱灵敏度往往和音箱的型号有关。灵敏度一旦确定，音箱型号也基本确定了，不宜随意改动。音箱灵敏度高低对系统所需电功率的影响很大，灵敏度相差3dB，电功率则相差一倍。因此，专业音箱的灵敏度不宜太低，一般应在95～100 dB左右为宜。
③ 确定听音距离
音箱的最远供声距离D，不应超过3Dc。即最远距离D应小于3倍临界距离Dc
④ 声场总电功率
许多厅堂需分区供声，那么系统的总电功率应为所有声源所需电功率之和。
2确定放大器的功率和数量
音箱所需电功率计算完成后，根据音箱的数量和功率，便可确定放大器的功率和数量。总的原则是放大器功率应以音箱功率匹配。在实际工程中，也常常采用以下方法确定。
① 一般厅堂，可取放大器功率与音箱功率相等。
② 对报告厅、音乐厅等以语言扩声为主的厅堂，放大器的功率可小于音箱功率的1/3；这样可使音箱失真最小，保真度最好。
③ 对电影院、舞厅等音响效果扩声为主的厅堂，放大器的功率可大于音箱功率的1/3；这样可使音箱的音量充沛，节奏强劲，功率得到充分发挥。
放大器的功率确定后，即可根据所定型号的单台放大器功率确定放大器的台数。
3速算法
在深圳音响工程现场，常常采用速算法进行估算。对于采用灵敏度为95～100 dB音箱系统的厅堂，其功率可按0.5W/m3来速算；要求较高的厅堂，其功率可按1W/m3来速算。速算法也可以作为公式法的参考。
1．估算条件
室内声场的估算方法基于混响声场完全均匀，声源指向性已知且为理想的前提。这两项基本条件满足得越好，估算结果也就越接近实际，反之、误差便会较大。
室内声场估算的基本思路是这样的：室内任一点的声压级由两部分构成，一部分是直达声场在该点的声压级，另一部分是混声场在该点的声压级，两者迭加便得到了该点的实际声压级。直达声场符合平方反比律，可以方便的算出室内各点的直达声声压级。根据临界距离Dc的定义可知，在临界距离处直达声声压级与混响声声压级相等。因此再算出临界距离处的直达声声压级，便知道了该点的混响声压级。
假设室内混响声场（理想情况下）是均匀分布的，因此在室内各处的混响声声压级都等于临界距离处的混响声压级。有了室内直达声与混响声在各个位置的声压级数据，室内声场各个位置上的声压级即可算出。需要注意的问题是，在具体计算中应将其换算为音箱的距离以及音箱的输入电功率便可算出直达声场声压级。
通常，声场总电功率可由室内声场稳态声压级进行估算。
2. 声场总电功率的估算公式
在实际工程应用中，估算声功率时可以将混响声声压略去，将其视为功率余量的一部分，这样只要确定了声场中某方向距离D处的声压级LP，就可以由LP来估算声功率值。
声功率与一般音箱或音箱系统所标示的电功率不同，其间相差音箱的转换效率η。音箱的效率与音箱所用扬声器单元的结构、形状关系极大。例如纸盆扬声器音箱的效率为1％左右，号筒式扬声器的音箱的效率可达15％。目前音箱的产品说明书多数不给η值，而是只给灵敏度值S。为了能够通过音箱的灵敏度来估算出系统的电功率，可作如下假设：
（1）略去混响声声压，作为声压余量的一部分，此时，扩散声场可以近似作为自由声场处理。
（2）接收点距音箱为D（m），且在音箱的声辐射轴线上。
这样可得自由声场中计算声压级公式：LP = S -20lgD + 10lgP
式中：LP 为声场的声压级；P为馈给音箱的电功率；S为音箱的轴向灵敏度。
例如，给灵敏度为92 dB的音箱加3W的电功率，可求得距音箱8m处的声压级为：LP = 92 -20lg8 + 10lg3 = 78.8 dB。
假定在一个供声区内有多组（N组）灵敏度相同的音箱供声，那么上式中还要增加10lgN，即变为：LP = S -20lgD + 10lgP + 10lgN
求电功率P可写为：P = 10（Lp-S-10lgN+20lgD）/10
音箱的额定功率应不小于由上式计算出来的P值。式中未考虑混响效应，混响将会增加重放声场的响度，如果混响时间在1.5s~2.0s左右，则从精打细算出发，音箱的额定功率可取（0.5~0.8）Pe。不过稳当的办法还是当做没有混响来考虑，以便留有余量。
（3）假定接收点偏离音箱辐射轴线θ度，那么偏离轴线供声区域声场的直达声声压级可按下式计算：
LP(θ) = S -20lg Dθ + 10lgPq + 20lgD(θ) + 10lgN 求电功率P可写为：
P(θ) = 10(Lp-S-10lgN+20lgDθ-20lgD(θ))/10
式中：LP(θ） ——偏离轴线θ角接收点的声压级；
Dθ ——偏离轴线θ角供声点轴射距离；
D(θ)——音箱的指向性函数，20lgD（θ）值应由音箱生产厂家提供。
3．计算要点
1计算音箱的驱动功率
根据各类场所需要的平均声压级，选定音箱灵敏度和听音距离。按照上述公式便可算出系统所需的声场电功率。也就是音箱所需的驱动功率。
① 确定声压级
对于一般厅堂的语言扩声而言，要求达到 75dB左右的平均声压级；对音乐节目的扩声则要求达到85dB左右的平均产压级。考虑到音频信号的动态范围，对语言扩声应考虑留有6dB的裕量、音乐扩声则应考虑10～12dB的裕量，要求较高时应更大一些，一般可考虑18dB的裕量。对于歌舞厅扩声，一般以原广播电影电视部部颁标准GYJ25-86表中最大声压级值为依据。声压级LP的确定须充分考虑扩声系统的动态余量。
② 确定音箱灵敏度
计算之前，首先要确定音箱灵敏度。需要指出的是，音箱灵敏度往往和音箱的型号有关。灵敏度一旦确定，音箱型号也基本确定了，不宜随意改动。音箱灵敏度高低对系统所需电功率的影响很大，灵敏度相差3dB，电功率则相差一倍。因此，专业音箱的灵敏度不宜太低，一般应在95～100 dB左右为宜。
③ 确定听音距离
音箱的最远供声距离D，不应超过3Dc。即最远距离D应小于3倍临界距离Dc
④ 声场总电功率
许多厅堂需分区供声，那么系统的总电功率应为所有声源所需电功率之和。
2确定放大器的功率和数量
音箱所需电功率计算完成后，根据音箱的数量和功率，便可确定放大器的功率和数量。总的原则是放大器功率应以音箱功率匹配。在实际工程中，也常常采用以下方法确定。
① 一般厅堂，可取放大器功率与音箱功率相等。
② 对报告厅、音乐厅等以语言扩声为主的厅堂，放大器的功率可小于音箱功率的1/3；这样可使音箱失真最小，保真度最好。
③ 对电影院、舞厅等音响效果扩声为主的厅堂，放大器的功率可大于音箱功率的1/3；这样可使音箱的音量充沛，节奏强劲，功率得到充分发挥。
放大器的功率确定后，即可根据所定型号的单台放大器功率确定放大器的台数。
3速算法
在深圳音响工程现场，常常采用速算法进行估算。对于采用灵敏度为95～100 dB音箱系统的厅堂，其功率可按0.5W/m3来速算；要求较高的厅堂，其功率可按1W/m3来速算。速算法也可以作为公式法的参考。