音频系统设计方案Word格式.docx

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选取具备先进功能的湖山演艺器材，是更高效、更可靠、更专业的音响设备。

设计方案要根据以上几点，经过多方案观察考证，通过SIASMARRTLIVE5测试软件进行

初期声场测试，详细分析，严格进行参数计算和设备选型。

专业演出扩声系统设计

基本概念

扩声系统设计，以工程原理为基础，从分析系统所要求的声学环境的有关参数开始，与

用户提出的具体功能相结合，以此来决定所应采用设备的类型、体积和安装方式。

扩声系统属于应用声学范畴，它是将演唱者的声音进行实时放大的系统。

演出扩声系统

的质量不仅与设备的技术特性有关，还和声源的声学特性以及传声器和扬声器系统所处环境

的声学条件有很大的关系。

扩声系统设计通常都从声场开始，然后再向后推进到功率放大器、声处理系统、调音台、

直至话筒和其他声源。

这种逐步向后推进的设计步骤是十分必然的。

因为声场设计是满足系

统功能和音响效果的基础，它涉及扬声器系统的选型、供声方案和信号途径等。

只有确定扬

声器系统才能进行功率放大器驱动功率的计算和驱动信号途径的确定，然后再根据驱动功率

的分配方案进一步确定信号处理方案和调音台的选型等。

声场设计是扩声系统的基础，涉及系统最终的音响效果，但也是非常复杂繁琐的工作。

由于计算机技术的飞跃发展，现在可采用EASE3.0~4.0以上版本的声学软件工具进行计算，

最终可获得满足预期要求的声场设计报告。

声场设计过程可能需要反复多次才能达到要求。

声场设计的流程图

系统的技术要求

扩声系统的四要素是：

响度与传声增益、稳定性、音质以及方向感。

在设计时，必须满足这4个方面相应的技术要求。

（1）必须是立体声的声像效果。

（2）必须从建筑声学和吸音装修后计算出混响时间是多少秒。

（3）选用的器材的演绎重播效果必须失真要少。

（4）动态范围要大、频响宽。

最合理的布声，布四个频率声段（高级演出音箱）。

这四

频段便是：

a.高音频b．中音频c.低音频d．超低频。

足可满足多功能之演绎重播之需。

设计的原则和目标：

（1）整个听众区声音分布要均匀，减少“死区”的存在。

（2）整个听众区要有稳定的系统频率响应和均衡的音色。

（3）提高语言清晰度和可懂度，讲话和演唱的每个词都要清楚，且要保证音乐伴奏

声不会喧宾夺主。

（4）创造适当的“声场”，给音乐舒适的空间，使音响效果可以得到真实地表现。

系统的组成

扩声系统主要由音源、调音台、功放、音箱、周边设备几部分组成。

至于系统电平，应满足以下原则：

以调音台输出为基点，调音台后的各级设备，后者对前者其“口子”要大，至少要相等，以保证信号能顺利通过而不引入削波失真。

系统设备之间（含传声器）的连线采用平衡方式最为有利，它可以提高抗干扰能力，减少

外部噪音的引入。

全系统的信噪比要等于或接近于调音台的信噪比，即调音台后各级设备不

能引入噪声。

电扩声系统的设计思想

设计思想与理念是音响系统设计的一条主线，它贯穿整个音响系统设计的全过程，系

统各个部分的内容与构成都紧紧围绕在这一主线而展开。

就音响系统而言，要摆脱传统的从

“工程到工程”的设计模式，而要提倡到从“工程到艺术”的设计理念，亦即是技术与艺术的完

美结合。

只有从“工程到艺术”所提出的系统设计，才能较全面满足表演艺术的使用需求。

一个剧场、礼堂、会议室的音质与扩声效果好坏除声学条件外还取决于电扩声设备的选

配，若电扩声设备选配不当，即使合理的声学条件，也不能获得良好的音响效果。

有关传声

器、调音台、功率放大器的性能指标以及选用方法，在选配时主要根据使用目的和场内声学

条件，按着扩声级别进行选配。

扩声的制式有单声道扩声、双声道立体声扩声、多声道立体声扩声，一般只有确定了扩

声制式，方能考虑扬声器的选用和布置等问题。

目前我国大部分剧场和礼堂的声场环境，不

适于立体声制式扩声，即使所用设备是立体的也采用单声道扩声。

这是因为立体声制式的听

音区范围很小，而且扬声器布置和声音控制也很困难，保证不了所有席位的立体声效果。

现

代的电声设备均具有立体声功能，例如调音台的全景电位器，就具有左、右两路立体声输出，

因此其周边设备、功放、扬声器等也按左、右两路配置，可以进行立体声扩声。

但在剧场中

使用时，则是将调音台的全景电位器置于中间位置，作为单声道设备使用。

音箱系统

音箱是整个音响系统的喉舌，因而应作为首要因素考虑。

音箱选型要从音箱的灵敏度和

额定功率着手，确定每个声源的功率。

由音箱的指向性去分析、控制厅堂声场，确定每一个

音箱位置、输入阻抗和输入功率，计算音箱与功率放大器间的匹配功率。

还音系统的设计，

首先应该充分了解声学环境和要求达到的各项声学指标。

首先要精选扬声器系统，只有高效

高声压输出（特别是大输入时有不失真）的扬声器系统，观众厅才有足够声压级，大的动态

范围和小的失真，只有定位准确、指向频率特性良好的扬声器系统，才有良好的声压级、均匀度和频率特性的一致性。

此后根据厅堂的体型、建筑和装修的现状，应用几何声学原理，设定扬声器位置。

布置和安放扬声器需注意下述原则：

（1）布置扬声器时首先要考虑辐射到每个席位的声压级，使每个席达到应有的响度，达不到一定响度就会影响声音清晰。

（2）放在不同位置的扬声器越少越好，否则会因扬声器的距离差而影响声音清晰，还有可能出现梳状滤波效应。

（3）为了保证远席位的声音质量，扬声器直达声要超过混响声10分贝以上。

否则会因

混响声大而影响清晰度。

（4）为了保证各观众席的声压级均匀，应使用具有一定覆盖角度的扬声器。

如使用恒

指向扬声器时，使高频声波向远距离恒指向辐射；

使用组合音箱和高音号筒时，可以控制中高音指向角度向远距离辐射。

由于低频声波的指向性难于控制，只能依靠场内墙面的低频扩散和反射来解决。

（5）要考虑舞台上传声器与场内扬声器之间的距离，以及两者的指向角度，充分利用其指向角度来防止声反馈，进而提高场内传声增益。

（6）当场内扬声器距观众席位超过17米（时间差在50毫秒以上）时，应考虑用延时器来补偿，以免出现回声。

（7）扬声器的安放位置，尽量与舞台声源的视觉位置相一致，以保持视听方位统一。

音响系统的好坏，直接影响还音的效果。

要达到声场均匀，有足够的声压，清晰的传送

声音，这就大大的增加设计，施工与调试的难度，更对设备提出了高标准的要求。

在整个扩

声系统中，扬声器系统（音箱）的布置最重要。

布置的好坏直接影响整个扩声系统的效果。

音箱的布置的原则：

（1）使大厅声场均匀。

（2）视听方向一致。

（3）有利克服回输，提高传声增益。

（4）线路简单，便于维修。

（5）扬声器发出的声音要比自然声延迟5-30ms（毫秒）。

（6）扬声器的覆盖角要包括全部观众席。

扬声器布置方式

扩声扬声器布置通常采用以下几种方式，即集中布置方式、分散布置方式、集中与分散相结合方式。

（一）集中布置方式

集中布置方式就是把扬声器系统，集中安放在舞台两侧和舞台的上方。

这种方式优点很

多，一是它有足够的功率，可以保证各席位有一定的声音响度；

二是声源的自然声与扬声器的重放声方位一致，视听统一；

三是没有多只扬声器相互干涉现象，因而声音清晰。

如果使

用恒指向扬声器以加宽声束，则可使场内声压级均匀，多数席位可以获得好的音质。

但它也

有一些缺点，如扬声器的直达声不易达到后排楼下席位，从而影响这些席位的声音清晰。

因

此，需在这些席位附近，加一些小型辅助扬声器，以提高声音清晰度，并利用延时器把辅助

扬声器的声音加以延时，以保证视听方位一致。

集中方式适合于一般剧场或会堂，但对扬声

器的指向特性、功率容量和灵敏度要求较高。

大型剧场也有使用声柱系统的，把声柱放置在

舞台两侧。

（二）分散布置方式

分散布置方式就是把扬声器分区安放在观众席的四壁或顶棚上，按观众席前排、中央、

后排覆盖各观众席位，使每个席位都能获得相同的响度。

分散布置方式的特点是每个扬声器输出声功率小，但可以使观众席的声压级均匀，每个

席位的声音清晰，而且不容易出现声反馈。

但也有一些缺点，若使用多只扬声器则过于分散，

极易产生扬声器之间相互干涉，反而影响声音的清晰。

由于声源来自舞台方向，每排席位缺

乏应有的时间延迟，若用于舞台演出需使用延时器作相应地补偿。

分散布置多用于大型会堂，

或场馆，作为集会或文艺演出扩声，用于音乐或戏剧演出扩声则效果不好。

（三）集中与分散相结合布置方式

这种方式可发挥以上两种方式的优点，克服其缺点，使每个席位既能获得足够的响度又

能保持舞台声源与扬声器方向的统一，国内大型剧场或大会堂多采用这种方式。

大型剧场、礼堂通常是把声柱系统分别放置在舞台两侧，把恒指向声扬声器安放在舞台

的前上方，观众席两侧装上辅助扬声器，以覆盖响度不足的席位。

所以在音响系统经过对照图纸计算分析，实地考察研究，量身订制了高、中、低扬声器，

对不同的电平，相位频谱，延时等，进行不同的设置，并采用世界最先进的（SIS）扬声器

布置方式，综合了传统的立体声和单声道两种，扩声方式的优点，采用不同规格的音箱，设

置不同的位置，均匀覆盖全场。

音箱布置要点

①对于有舞台的厅堂，音箱布置应靠近自然声源。

布置在台口上方，台框两侧。

②对于四面均有观众的厅堂，如体育馆、杂技馆等，音箱的布置应在大厅中央，采用多

组音箱向观众席四周辐射。

③音箱的布置应有一定高度和辐射倾斜度，以保证整个声场辐射区域的覆盖均匀性。

通

常，音箱主声束的轴线应指向观众席最远区1m高度处。

④选择恒定指向性号筒音箱或指向性适度的音柱作远距离扩声，并对后墙作强吸声处

理，避免回声干扰。

⑤在放置传声器的演出区，应调整好音箱与传声器的距离和夹角，并选择指向性强的音箱和音柱，控制好指向性，采用强指向性传声器，尽可能地将声反馈减少到最小。

⑥在厅堂顶棚和侧后方应有适当的声扩散界面。

以弥补后区直达声的不足，确保声场均匀。

⑦由于厅堂体形复杂多样，集中式布局系统可以采用多路音箱组装在一起，按照不同形状的曲线配置，以获得观众厅内均匀的声压级。

抑制声反馈

剧场、礼堂、会议室扩声扬声器与传声器同处于混响声场中，当传输增益提高某一限度

时，就会出现声反馈甚至啸叫。

扩声中出现声反馈啸叫，会给剧场和观众造成不可挽回的影响，因此应采取各种措施加以抑制。

造成声反馈的原因很多，除场内建声原因外，主要是传声器布置不合理，传声增益控制不当等。

为防止声反馈一般采取下列措施。

（1）处理好传声器与扬声器之间的关系

扬声器布置与安放时，其指向角要避开舞台面，舞台附近的扬声器要远离传声器并衰减

低频，以免因低频多而造成声反馈。

传声器要使用单指向话筒，指向角对着舞台，而背着观

众席，传声器位置尽量靠近声源并避开舞台上的反射面。

（2）控制声反馈临界点

剧场、礼堂扩声的音量受声反馈临界点的制约，所谓临界点就是把音量开大到某一点时，

扬声器开始出现啸叫，这一点就称做临界点。

临界点是由许多因素决定的，比如剧场、礼堂

的建声条件、场内混响、噪声、传声器与扬声器之间的关系等。

由于造成声反馈因素多，临

界点需通过听感来确定。

在空场调声时按演出确定的话筒位置、把音量逐渐开大，当听到声

音不稳将要出现啸叫时，记下音量钮的刻度，把这一点定为临界点；

从临界点把音量下降

6dB作为安全极限加以控制。

因为超越这一极限虽不致发生啸叫，但音质已开始劣化。

（3）使用均衡器或移频器控制

剧场、礼堂声反馈容易在某一频率上产生，因此在试听声反馈时，要使各路信号通过多

频均衡器并把音量开足，从中找到造成声反馈的频率。

扩声时对这一频率加以抑制即可防止

出现声反馈。

如果反馈频率不稳也可以使用移频器，移动节目信号的频率来解决声反馈。

但

移频器只能在语言声中使用，音乐节目则不能使用，因为即使非常小的移频也会改变音程，

人耳很容易听辨出来。

音箱功率分配

（1）主音箱系统的功率分配

扩声用主音箱系统的功率分配应根据所确定的组合台数、依照功率放大器不失真功率条

件，选择适当的台数。

对于音箱的驱动，可以采用前级分频方式，也可以采用功率分频方式。

为了保证厅堂内音箱系统工作的合理性与可靠性，在功率分配的分组与布线技术上，须作专门处理。

在大型厅堂，为了使音箱系统有较好的方位感，最好能使观众“看到”音箱，使视

觉与听觉方位基本一致，因为对于听觉来说，水平方位感比较灵敏，而垂直方位感比较迟纯。

如果在主音箱系统中插入适当延迟，利用哈斯效应，使声象下移，使音箱放声系统与声源的方位更加趋于一致，那么聆听效果将进一步改善。

主音箱系统以外的辅助音箱系统一般有不同的类型，此时应根据所选择音箱的功率、阻抗（或电压）、数量进行适当分组，并作必要的并联与串联处理后与功率分配板相联接。

根

据总的功率分配情况，设计与功率放大器可切换的联接电路，选择备用放大系统，使得在扩声控制室内能方便地控制与操作。

此外，还需确定返听系统和监听系统的功率。

音响设备的配置

扩声设备的组成

电扩声系统一般由传声器、信号源设备、调音台、声音处理设备、功率放大器、扬声器

等配接而成。

系统中所用的设备根据实际需要来设置，若只做会议扩声用则可省去音乐处理设备和信号源设备。

作为剧场演出的电扩声系统，就要更复杂。

在这个系统还要配接舞台返听系统和监听系统。

返听系统为舞台表演人员提供“返听”扬声器，在大型文艺演出中，返听系统也很复杂，这是因为有时要“分区”进行返听。

监听

系统是为音响师调控时提供监听标准，所以监听系统要求很高，一般使用优质放大器和监听专用音箱。

（1）传声器是扩声系统的第一级“入口”，自然声源信号经过传声器声）电转换后的输

出电压，经调音台与功率放大器两级信号处理与放大，馈给音箱系统，其放大倍数可达数万。

传声器性能优劣，直接影响系统的品质；

传声器本身特性，直接影响系统的拾音与重放效果；

传声器的安放位置正确与否，直接影响系统的传输增益；

传声器的信号馈接，直接影响系统的信噪比。

传声器的正确使用，是整个声频系统处于良好工作状态的关键之一。

传声器的选型必须与它所处的声学环境、拾音对象相适应，需根据扩声系统的总体要求，

应用场合、拾音声源、传声器本身的技术特性及厅堂的特点去权衡选择。

传声器其中高档的动圈传声器可作表演用，乐队或乐队的小提琴、钢琴或架子鼓乐器可使用专用传声器。

为了

减少电缆线带来的麻烦可使用无线传声器。

它是动圈传声器加放射器、袖珍式多为驻极式传

声器加放射器，其技术指标比同档次的有线传真器略低。

（2）调音台是整个音响系统的心脏部分。

它应有良好的电气性能，稳定的工作状态，

平直的频率响应，极小的谐波失真，调音台在功能方面差异很大，这就要根据整个系统的功

能要求去选择不同数量的输人通道和输出编组的调音台。

此外，还可以根据不同厅堂的声学要求，去选择合适的均衡器、延时器、混响器、压缩限幅器、移频器等设备组成一个正常、

稳定、可靠的扩声音响系统。

调音台其它的主要作用是将来自各种音源（传声器、CD机、

LD录音座等）、各种电声乐器（电子琴、合成器、电吉他、低音结他等）、各种周边设备的

音频信号按要求进行混合处理；

对各路声信号进行一定的修饰、补偿；

按要求将声信号分成多组输出。

一般演出可用24—40路调音台，有乐队的可以选择路数多一些的。

调音台的技术指标和调试的好坏直接关系到声音的质量和系统的噪声。

（3）均衡器其作为校正室内本身的共振特性不均匀而产生的频率传输特性的缺陷和扩

声设备产生的频率畸变（主要是扬声器、传声器等），修饰乐器和演员的音色，提高艺术表演效果。

模拟式均衡器是用模拟电路（放大器）构成的，多为图示式，多作为房间补偿，一

般只用一次性调整。

数字式均衡器采用计算机技术，可以预测存储多条均衡曲线进行频谱动

动态示，多用在修饰音色或移动场所的表演团体使用。

（4）压缩/限幅器其在较大型、重要的厅堂中使用，特别是剧场、礼堂应该使用，可使系统不过载，不产生过激失真。

（5）效果器可以弥补室内自然混响不足，修饰音色和制造特殊效果。

多功能效果器可以存储大量的声音处理程序，对声信号进行延时、混响、回声、合唱、重唱、激励、均衡、左右声道重新分配等综合处理。

混响器、延时器也是效果器的一种。

（6）为了保证扩声系统总的音质效果，功率放大器要有足够的功率裕量，并能长期稳

定地工作。

同时所选择的放大器在提高效率、减小失真、短路与空载保护、降低温升等方面，均应有完善的技术措施。

功率放大器它是将弱小的电信号进行电压和电流（功率）放大直接推动扬声器，由于它是大功率输出设备，负载又是以电感为主的扬声器，使用不当容易出故障，为了保证扩声的相信一致，主功率放大器最好选用同一牌子，它不宜靠近录音座以免产生电磁干扰。

（7）扬声器是扩声设备的最后的重要环节，它把电功率信号还原为声信号，所以也是

关键环节，在使用的全频带（从低音到高音）的二、三分频的组合扬声器箱。

当阻抗一致时，

一般功放的额定功率可选用相当于扬声器额定功率的1.5~2倍为宜，主要的扬声器箱也应选

用同一牌号，以免声像混乱。

中音区十分重要，因为大部分乐器和人声音等；

中音区域，最

讲究的是失真少，明亮柔和；

低音区选用50—100Hz超低频、弹性好大动态，定位好的，十分通透的超低频单元。

由于超低频的尾原理是由你至人耳听不到的频率去震动二个空气分

子相互撞击，而产生的声波和气浪，因此它是没方向性的，由空气传声，绕场性好（沿天花、墙壁、地面走的），形成大面积覆盖，传输距离远，无低频死角或弱区。

系统配置的要求及原则

可靠性系统应具备长期稳定工作的能力，所有选用设备均符合我国或国际上的质量及

可靠性标准。

实用性系统应具备完成工程所要求功能的能力和水准，符合本工程实际需要和国内外有

关规范的要求，并且实现容易，操作方便。

先进性系统是在满足可靠性和实用性要求前提下的最先进的系统。

选用设备均选用国

际、国内知名厂家近年来的最新产品或专利产品，保证了设备总体性能指标的要求。

一致性系统应遵循开放系统的原则。

系统应依据技术指标的一致性、互换性选定设备，

使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。

经济性系统应满足性能与价格之比在同类系统和条件下达到最优，选择最佳性价比的

设备。

厅堂主扩声系统最大投射距离近30米，要求符合文艺演出及现场直播等功能的使用，

按国家一级厅堂声压级标准，距离厅内最后一排观众座位的最大声压级应≥100dB，增加3

dB的富余量，最大声压级应是≥103dB。

根据点声源法则中的倒数平方规律，距离每增加

一倍声压衰减6dB，以此类推距离音箱按30米处计，要达到国家一级标准要求的103dB的

声压时，距离音箱1米处的最大声压为103dB＋30dB＝133dB，距离音箱最远的30米距离

的地方，才能达到国家一级标准要求的

103dB的声压。

恒定指向性号筒音箱的声场通常是指利用号筒的指向特性去控制

500Hz（或

100Hz）

--20kHz这段高频的声场特性。

利用恒定指向性号筒音箱与低频音箱组成全频带音箱系统，

在近年来的扩声系统中应用较多，特别是用于音乐演出扩声。

其频带宽，效率高，输入功率

大，指向性恒定，这种音箱系统的输出特性和声场控制特性，是单只喇叭音箱和音柱无法与

之相比的。

恒定指向性音箱声场的特点是：

采用同一种驱动高音头，选用不同要求的指向性

号筒，其指向性来宽完全可以控制。

为了获得整个声场的均匀并保证所有扩声面的语言清晰度，必须加强观众席的直达声，

对于室内扩声系统还应改善其声能比。

利用扩声系统实现上述要求的根本途径是选用高指向

性因数（Q）的号筒音箱，而不能采用加大扩声功率的方法。

因为在扩声过程中不可避免地

会激励混响声能，加大扩声功率后，必定会激励更多混响声能，即直达声与混响声的同时增加并不能改善厅堂内的声能比，提高清晰度。

恒定指向性号筒不但可保证有均匀的声场和良

好的传输频率特性，而且其聚束效应特别好，在音箱声场布局中已取代了传统号筒音箱，并越来越成为扩声系统的主流音箱。

演唱声箱必须是通透、失真少、动态范围大、技术指标高（最好是四分音），层次质感好，低频够低（超低频至18-50Hz），力度足、弹性好．收得快的优质演唱的声箱。

要求距离音箱1米处的最大声压应≥133dB。