【數字視聽網訊】學校報告廳音響擴聲系統的設計要求與設計標準，接著介紹聲場處理器、數字音頻處理器及數字功率放大器等數字產品的功能和應用，最后對數字音頻技術、智能會議系統進行深入分析。

一、前言

學校報告廳音響擴聲系統已不是單一的音響設備的有序組合，而是一個集建筑聲學(聲場)和信息電子技術(音頻電子設備)為一體的聲音閉環系統。它對環境的要求也越來越高，要求觀眾廳有足夠的聲壓級，并具有均勻的聲場分布。相應地，音響擴聲系統已不是僅提供簡單的擴音功能，而是會隨使用要求不同呈現不同的聲學效果和使用功能。一般來說，音響擴聲系統主要由傳聲器、揚聲器、調音臺、聲場處理器、音頻處理器、自動混音臺及數字功放等設備構成。

二、擴聲系統設計要求

學校報告廳主要承擔學術報告、會議等以語言為主的擴聲，這就要求音響擴聲系統能真實清晰地還原語言信號。首先，系統要保證有良好的語言清晰度和足夠的、均勻的聲壓級，語言清晰度頻帶在300～6000Hz。此外，報告廳也是進行歌舞、戲曲、音樂等文藝表演的場所，需要擴聲系統能完美還原再現各種音源。因此，這就對信號的清晰度和豐滿度提出更高的要求。

三、擴聲系統的設計標準

音量的設計標準音量和擴聲系統的額定功率相關，足夠的音量是擴聲系統的基礎目標要求。根據國家行業標準GB50371—2006《廳堂擴聲系統設計規范》對多功能用途擴聲標準要求，以語言類為主的廳堂最大聲壓級為≥90dB，一級舞廳≥103dB，二級舞廳≥110dB。音量水平是根據信噪比和系統運行特色來決定的。

音質的設計標準音質主要取決于擴聲系統的非線性失真和傳輸頻率特性。國標規定一級廳堂傳輸頻率特性指標為以100～6300Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍為-4～+5dB，50～100Hz和6300～12500Hz的允許范圍為-8～+4dB。頻率傳輸特性是決定音質的關鍵指標，非線性失真也是影響音質效果的因素之一。此外，音樂和語言的清晰度也是衡量音質的重要標準。清晰度的衡量方法很多，實際操作中通常依靠現場的主觀感覺進行評價。

聲場的設計標準國家標準要求一級廳堂不均勻度為1000Hz時不大于6dB，4000Hz時不大于8dB，100Hz處不大于10dB。所以，學校報告廳應該按照國家標準來構建聲場，要求有盡可能均勻的聲場。

四、傳聲器的選擇和應用

傳聲器是整個系統的“入口”。傳聲器把采集到的聲波信號轉變成微弱的電壓信號進行輸出，這就需要后端的音頻處理設備把信號放大提高，因此，如果話筒有雜音輸入，那么后端很難消除，傳聲器的選擇和使用方法對擴聲質量和效果會產生很大影響。此外，在室內存在聲反饋的矛盾，因此，對傳聲器(話筒)的靈敏度、頻響范圍、指向性都有較高的要求。

靈敏度是指傳聲器開路輸出電壓U和聲壓P的比值。實際上并不是靈敏度越大越好，靈敏度適中就可，不一定追求高靈敏度。傳聲增益125～6300Hz的平均值不低于-8dB。

對室內擴聲來說，擴聲系統所能達到的聲音大小程度受聲反饋(反饋就是聲音從揚聲器經功放音箱輸出再傳回揚聲器的過程。經多次反饋達到一定能量時，嘯叫便會產生)的牽制。因此，在同一擴聲系統中，傳聲器靈敏度高了，輸出電壓就會增大，揚聲器發出的聲音也會相應增大。為了防止反饋嘯叫，不得不把音量調小，從而達到良好的擴聲效果。

頻響范圍是指傳聲器在一恒定聲壓下，不同頻率時測得的輸出電壓變化值。一般來說，頻響曲線越平越好，對于會議話筒，其頻響范圍在250～4000Hz就可以了。設計時應將頻譜范圍放在較高的頻段內，以提高語言的清晰度。因為人的語言頻譜范圍一般在100～4000Hz，所以對清晰度影響較大的是高頻段。

傳聲器的指向性是指在某一頻率下，在某一方向的靈敏度與最大靈敏度的比值。對于學術報告、會議等語言類擴聲來說，為有效地預防、抑制聲反饋引起的聲音嘯叫，要選用有指向性的傳聲器。指向性與接受的聲波信號頻率有很大關系：頻率越低時，指向性越差;頻率越高時，指向性越強。

輸出阻抗是傳聲器輸出端用頻率1kHz聲音信號測得的內阻的模值，分為高阻抗和低阻抗兩種。我國推薦使用的是200Ω、600Ω和2000Ω。傳聲器具體有以下應用。

1、拾音方式。對于傳聲器的拾音方式主要分為兩種情況：在進行語言擴聲時，話筒的聲軸要正對演講人;而在進行音樂會的擴聲時，一般采取立體拾音的方式來進行。

2、相對位置。距離越大越能減少聲反饋，因此，話筒在擺放時相對位置要遠，應該盡量降低高度并避免其正對音箱。

3、傳聲器與發聲者的距離。一般來說，用作演講的話筒離口型的距離取為10～20cm為宜。若離話筒太近，受講話氣流的影響，其低頻聲音會加重，聲音出現混雜不清、悶聲悶氣的效果，直接影響語言的清晰度，所以應離話筒稍遠一點兒，避免講話氣流直沖話筒;也不能太遠，否則聲音信號會變弱，影響拾音靈敏度。另外，合適的距離能有效地抑制環境噪音的進入。一般來說，近場靈敏度要比遠場高，而環境噪音都來自遠場，如果演講者口型離傳聲器在10～20cm，發出的聲音屬于近場，演講者的低頻靈敏度比環境噪音高，從而相對抑制噪音靈敏度。

五、揚聲器(音箱)的選擇

揚聲器一般采用主音箱與輔助音箱。如果要求特殊的音響效果，則還需要前置音箱、環繞音箱和低音音箱。揚聲器的額定功率要根據最大聲壓級以及廳堂空間的大小決定。如容納500人的會場，可選用主音箱一對，額定功率可選擇大一些;輔助音箱五對，額定功率在250～750W之間。音箱的頻響指標根據所追求的傳輸頻率特性來決定，如對于一級廳堂擴聲系統，傳輸頻率特性指標規定為：以80～8000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內允許范圍-4～+4dB。

六、數字音頻技術產品與應用

數字音頻技術和模擬音頻技術是實現擴音系統的兩種方式。數字音頻系統在混音和處理階段采用數字音頻技術，其抗噪音能力和音質比模擬音頻系統要強，解決了遠距離傳輸的信號干擾損耗問題。

聲場處理器數字音頻矩陣是用數字方式實現模擬矩陣切換的系統，有FPGA和DSP兩種方式。DSP處理器可實現增益控制、數字自動混音、均衡控制、反饋抑制等。當進行音樂擴聲時，DSP處理器對單雙聲道的聲音信號進行數字處理，呈現出多種場景下的音效效果，如營造立體聲的幻覺，讓人能感受到如同在影院、音樂廳等特定環境下的聽覺效果。

數字音頻處理器有著強大的音頻處理功能，可實現自動增益控制(AGC)、圖示均衡、參量均衡、效果處理、延時壓縮、限幅分頻等。它可代替均衡器、壓限器、濾波器、反饋抑制器、限幅、演示、分頻等多臺外圍器材，節省成本、減少故障率并提高穩定性。

數字功率放大器，一般分為A類、B類、AB類和D類。其中，A類模擬功放保真率高，但是效率低;采用PWM調制驅動功放管的D類功放，效率高達90%，但是音質較差。運用D類功放的效率和A類功放的效果相結合，產生出高性能、高效率的數字功率放大器。數字功率放大器是把前端的信號進行數字處理及放大，推動揚聲器擴出聲音，主要技術特點是音質好、功率大。如Class-I數字功率放大器的阻尼系數大，頻響特性寬，音質特別純真，能夠輕松推動2Ω或更低阻抗的大功率揚聲器;有高達90%的電源轉換效率，熱量小，穩定性高，可用網絡化鏈接，還便于遠距離監控。數字功放擴聲功率的大小不同，會給語言清晰度帶來較大影響。大型會場聲壓級控制在75～80dB為宜，語言清晰度保持基本不變。數字功放的三段壓限技術可保持輸出恒定，有效避免嘯叫。

網絡遠距離傳輸技術，是在數字音頻技術的基礎上融合了現代網絡技術，實現無衰減遠距離傳輸功能。現在比較成熟的以太網音頻傳輸協議是CobraNet和EtherSound，在局域網中進行數據傳遞。其關鍵的核心技術是把低電平、多通道、長距離的模擬信號轉換為數字信號傳輸，實現了頻信號的網絡化傳輸交換與控制處理，可解決多路音頻線難以鋪設和遠距離傳輸的問題。

七、現代智能會議系統相關技術與應用

抗噪音自動傳聲器具有強指向性，小于30°的接收角度，能有效地排除周圍噪聲入量，提高語言聲音的純凈度，保證會議語言擴音效果;在0.5～2M范圍內拾音增益自動調節，從而使拾音輸出信號均衡，保持同樣音量，有效地控制話筒信噪比;提高語言清晰度，通過語言傳輸指數(STIPA)測試，抗噪聲傳聲器比普通傳聲器提高0.05，語言清晰度有了很大提高;具有智能化噪音消除及自動增益控制(AGC)功能，遠近距離拾音都能使語言清晰度良好。

強指向性揚聲器能把聲音定向播放，以窄的波束向指定方向傳播，使場地前后的聲音音量大小根據要求而定，聲音均勻。當前上市的產品大部分為條狀柱形指向性音箱。此外，還有方形磁磚音箱，其指向性是垂直方向和水平方向相同，波束都很窄，傳播角度呈銳角形式，能將聲音更準確地給聽眾區域，能有效地防止嘯叫，很大程度上減弱了聲反饋對擴聲系統帶來的干擾。

語音控制技術隨著科技的進步，人工智能技術得到快速發展，語音控制技術已經在智能會議系統中得到應用。可以直接用語音來控制相關功能操作，更加簡單實用，非專業人員即可操作，實現自適應語控智能會議系統。“所聽即所見”技術是語音與文字智能轉換的一個突破，可實現學術報告及會議中演講人的講話內容實時轉變成文字，投射到大屏上觀看;也可以實時顯示圖片說明字幕及視頻資料上的音頻字幕，從而增強學術報告及會議視聽效果。

自動混音臺聲音的質量與效果與傳聲器開啟的個數有直接關系，一般來說，開啟的話筒越少越好。話筒開啟的數量多，進入傳聲器的環境噪音也多，如果控制不好，會引起聲反饋嘯叫現象。嘯叫是室內擴聲系統經常出現又難以解決的問題，對此，一種比較直接的解決方式是在話筒底座上安裝開關，不用時關閉話筒以避免嘯叫。但這種方式也容易造成因忘了開啟話筒，導致講話者聲音擴不出去的事故。自動混音技術就解決了這個問題。自動混音臺能以毫秒級的開關速度實時控制，優先只接通聲音大的單只話筒，提高傳聲器增益和聲音的清晰度。

對于高校會議室報告廳音響擴聲系統而言，智能化、數字化是未來發展的方向。數字傳聲器、數字揚聲器、數字音頻處理器、自動混音臺、數字調音臺、功放及數字處理技術是智能會議系統的核心技術。智能會議系統的應用，很好地滿足了現代辦公會議的使用要求，很大程度上提高了使用效率和管理效率，降低了管理成本，有著廣闊的發展前景。

（編輯：bingjiling）