办公楼多功能会议室音频扩声系统设计 （上）

随着信息时代的到来，计算机多媒体技术的迅猛发展，网络技术的普遍应用，大到世界各行业特定政府机关、国家政法机关或大型调度中心的建立，小到各工矿企业会议、技术报告及讲座的进行，对现代视讯展示、数码电声处理、自动化电器处理等组成的多媒体声光像系统的渴望越来越强烈，而传统的模拟电子技术很难满足人们在这方面的要求。近几年迅速崛起多媒体声光像系统技术正在逐步成为适应这一需求的有效途径。为此，我们根据现代会议室的实际应用和需求，采用最新的多媒体音视频产品和先进设计手段，提出本系统方案供用户选择和参考。

办公楼多功能会议室音频扩声系统设计

我们此次的设计是根据现代会议厅所提出来有关系统的具体应用需求，结合我们以往同类项目的工作经验，依据现有的国家标准、规范，并参照国际上通用规范进行的。在系统设计过程中，我们按以下的思路进行设计：

突出先进性、实用性、可靠性系统特点：

数字化的高集成度可控制能力；

多功能的应用性；

灵活的扩展性；

完善的售后服务保证体系；

根据一般会议厅和会议室的功能要求及甲方的具体要求，我们将整个厅堂的功能做如下定位：

综合多功能会议室的设计，能够满足以下功能：视频会议；摄像监控、培训教学等，追求语言的清晰图和饱和度，声压级级要求达到国家厅堂扩声系统一级标准。同时预留了丰富的接口，方便以后系统的扩展，实现整个系统的强大功能。同时有演出用的舞台，配置了专业的舞台灯光系统和演出扩声系统，加了超低音音箱和效果器，追求声音的饱满度和浑厚感，能够满足文艺演出，会议报告，庆典活动召开等功能。

一、设计思想

我们此次的设计是根据业主方所提出来的有关该系统的扩声系统具体应用需求，结合我们以往同类项目的工作经验，依据现有的国家标准、规范，并参照国际上通用规范进行的。在系统设计过程中，我们按以下的思路进行设计：

1、突出先进性、实用性、可靠性系统特点

2、多功能的应用性

3、极易伸张的扩展性

4、完善的售后服务保证体系

根据上述标准和甲方技术文件要求，我方进行了设备的合理化配置、计算机辅助声学设计、计算机辅助制图，将本工程项目进行了最合理的优化。设计涉及的计量单位均采用国际单位SI制。

设计所涉及的所有设备和材料，除专门规定外，均依照下列标准规范进行设计、制造、检验和试验。

二、设计指标

为了使设计的目标具有可“度量性”，以原广电部GYJ25-86《厅堂扩声系统声学特性指标》我们认为所确定的指挥中心大厅的设计指标，应该为本厅扩声系统的设计将选用国家《语言音乐兼用一级声学特性指标》。

GYJ25-86厅堂扩声系统声学特性指标

GYJ25-86厅堂扩声系统声学特性指标

足够的声压级

随着现代录音技术的发展以及人们听觉鉴赏水平的提高，要求系统有足够动态余量，以适应不失真还原大动态的节目信号。设计所选用的扬声器功率大，灵敏度高，与之相匹配的功率放大器具有足够的功率储备。经计算完工后的观众厅内的声压级应该完全可以达到国家一级厅堂的指标要求。

良好的声场均匀度

设计中所选的扬声器显然是根据听众区的具体位置和面积，组成“点”声源阵列，有效降低阵列的梳状滤波效应，所选用的扬声器都是恒指向扬声器，有利于语言清晰度的提高，听众区都处于扬声器的覆盖范围内，可以预见声场均匀度是良好的，而通过计算机的模拟运算结果也可证明这一点。

平滑的传输频率特性

系统中对每路扬声器都进行参量均衡的调整，使其在指向性控制范围内各频率声束宽度变化很小，没有过激点和陷波点，而且在扩声系统中，每路扬声器都连接有一台房间均衡器（在DSP数字音频处理系统中），能提供足够的手段改善观众厅和舞台区耦合空间声场对传输频率特性的影响，确保系统的传输频率特性平滑。

良好的传声增益

系统中的扬声器布置合理，主要表演区均在主扩声扬声器的覆盖范围外，所选用的扬声器采用恒定指向号角，－6dB角外的声能衰减迅速；另外，选用的传声器为心型指向、超心型指向。因此，系统的传声增益要达到设计目标是有保障的。

低的系统噪声

系统噪声的产生及引入，主要跟设备的档次以及系统配接方法有关。显而易见,在设计中所选的设备均采用了本底噪声较低的优质产品，系统采用星型接地，因此，若工程做得好,实现指标中所要求的本底噪声指标也是可得到保证的。

系统适应性强，方便扩展

通过对设备体系的分析,我们认为在设计过程中除对上述客观可测量指标进行重点考虑外，还可从使用的角度出发，放宽系统的适应性，除可以满足会议扩声要求外，它也可以满足多媒体音乐播放的要求，整个系统有效重放频率宽度为35Hz—18kHz，系统的调音台和处理设备，都保留有足够的扩展空间。

可靠性高、技术成熟

系统在设计中，在扬声器的最大声压级、功放的功率储备、扬声器的保护、音频处理器的处理能力以及主控调音台等环节引入冗余备份的设计理念，功放与扬声器单元的设计处于最佳匹配状态，这种系统整体解决方案，除对音质高保真重放有利外，另一个重要的优势就是大大提高了设备的可靠性。系统操作管理方便

建立计算机声学模型通过计算机进行辅助设计分析

在通过对整体设计的理解,我们采用了目前世界上最先进的EASE4.0系统软件进行计算机辅助设计，该软件是基于WINDOWS的最新版本，通用性强，在业界具有广泛的应用。在CAD建模过程中，我们注意了模型精确度对运算结果的影响，通过提高模型的近似度以提高运算结果的可参考性。

三、系统设计原则

扩声系统主要以语言扩声为目标，音乐重放扩声为目标。系统设计上要满足厅内的观众席处要有适合的响度、均匀度、清晰度和丰满度，不得出现回声、颤动回声和声聚焦等影响音质的缺陷。另外还要满足音乐扩声时的丰满度、明亮度及方向感声。

先进型原则——采用的系统结构应该是先进的、开放的体系结构，和系统使用当中的科学性。

实用性原则——能够最大限度的满足实际工作的要求，把满足用户的业务管理作为第一要素进行考虑，采用集中管理控制的模式。按照实际需要来设计相应的系统，在满足功能要求和技术指标要求的基础上尽量简化设计，坚持实用化，充分满足用户的需要。

可扩从充性、可维护性原则——要为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命周期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理、规范对系统的维护可以在很短时间内完成。工程应有良好的整体视听效果，适当的风格和气派，所有产品应选用国内外正规厂家生产，并附有产品合格证书。

经济型原则——在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标。

高可靠性――采用系统集成设计方式，选用成熟可靠、性能稳定的设备和配件，系统关键部分采用冗余设计，具备一定的容错能力及抗干扰能力，在设备选型、材料采购、施工方案中解决了防静电问题，满足了用户可靠性要求。

易操作、易管理原则――提供良好的操作界面，方便用户操作，提高系统自动化管理能力，降低劳动强度。  

四、专用声场分析软件EASE

随着科技的进步、技术的发展，特别是数字技术在音频领域中得以应用，使得声信号的记录、传输和重放的音质有了很大的改善。但是，决定音质的好坏不仅与设备有关，还与声学环境和人耳的听觉特性有关。在同样设备的条件下后者显得更为重要。

所以音响系统设计的根本问题是声学问题，不是简单的设备选型与组套，厅堂最终的音质效果是电声与建声综合设计效果的体现，扩声系统设计首先要研究指定空间的声场，这一点非常重要。只有对要设计的厅堂的声场有深入的了解，并进行仔细的研究之后，进而对厅堂进行建声设计、处理和电声系统设计，并使二者完美结合，才能给出准确的“设计”，并获得最佳的音响效果。

根据以上要求，我们仔细审阅了土建图纸，对所有厅堂的建声进行了仔细的分析，将建筑声学的有关特性与电声作为“一体”进行综合设计考虑，采用计算机辅助设计（设计软件为EASE 4.0版本软件）对声场进行声学设计。事先，在计算机上建立了与厅堂建筑实体相同的立体模型。并对房间内建筑数据：

建筑体型形状；（关系到声学缺陷的产生，反射声的分布）

房间容积；（确定房间常数、混响时间）

室内墙面、顶棚、地板、座椅等材料吸声系数；

座位数及其排列；

近次反射声的分布

有了充分的了解后，充分考虑到直达声和混响声的扩散与叠加及声学比、混响半径等声学指标。并以此为基础对扩声系统进行声场设计。因为只有对声场深入仔细了解后，才能给出准确的电声设计指标，获得最佳的音质效果。

混响时间的确定

一般来讲，混响时间短可提高语言的清晰度，混响时间长可提高音乐的丰满度。我们认为，本系统应首先保证语言清晰度为主要目的，兼顾音乐、环绕影视使用要求。所以在进行扩声系统设计之前必须以特定的混响时间为基础，只有在特定的混响时间条件下对厅堂的“声学特性指标”的设计才是科学的、准确的，这也是我们设计的重点。

遵照上述原则，我们在计算机上建立了所有厅堂的实际立体模型并进行模拟计算。

具体设计步骤及结果

扩声系统声学特性计算机辅助设计（CAD）是利用现代化技术手段从事工程设计的一种理想方法，精度高、效率高，更重要的是无须等到安装调试结束就能知道工程设计结果。它是应用计算机，借助于实用专业软件，对厅堂、体育馆（场）、会议室的扩声系统的声学特性进行计算机辅助设计（CAD）的。

声学特性计算机设计系统有非常好的可信度和精度，在输入厅堂的建声数据足够准确时，其计算数据与最后电声实测结果相比较，误差可控制在1分贝以内。对工程设计和安装调试而言，这已经足够，同时它还具有很好的设计安装调试指导性，这在以往的工程设计中得到了良好的验证。采用声学CAD计算机系统来设计本系统厅堂的声学特性，就意味着，无须等到系统安装、调试和测量完毕之后，就能知道其设计和安装调试结果。换句话说，依据本设计方案所给出的音响系统及设计计算结果，已清楚的看到了该会议室预期的扩声系统声学特性。

本设计方案是采用EASE4.0系统软件，并根据《厅堂扩声系统声学特性指标》（GYJ25-86）；《厅堂扩声特性测量方法》（GB/T4959-1995）；《客观评价厅堂语言可懂度的RASTI法》（GB/T14476-93）进行设计计算，其结果可见我们在以后提供的“扩声系统声学特性设计计算及声场分布展示图”。

指挥中心大厅扩声系统设计完全满足国家《音乐一级声学特性指标》要求。