学校体育馆声光电方案设计.docx

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学校体育馆声光电方案设计

XXXX体育馆

声光电系统设计方案

设计单位：

XXXX智能系统有限公司

地址：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

电话：

XXXXXXXXXX

第一章：

音响系统

一、基本情况说明

体育场馆音质的评价包括主观，客观两个方面，但最终要看是否满足使用者的听音要求。

这种要求对语言和音乐是不尽相同的，各有侧重点。

现在一般认为，良好的音质感受主要有以下几个方面。

1、合适的响度

响度是厅堂听音的最基本要求。

语言和音乐都要求有足够的响度，它们应高于环境噪声，使听众既不费力，又不感到过响而吵闹。

对于音乐，比语言的响度要求更高些。

与响度密切相关的客观指标是声压级。

对于语言声，一般要求60-70dB，信噪比≥10dB，如房间大部分座位处的声压级达不到此要求，就要考虑用扩声系统来弥补声压级的不足或提高信噪比。

对于音乐声，一般要求声压级在75-96dB之间。

2、视听一致性

亦称声像一致性。

就是要求舞台上的演讲者或演员的视觉方向与从扬声器听到的声音方向一致，保持着自然状态。

3、在混响感（丰满度）和清晰度之间有适当的平衡

语言和音乐都要求声音清晰，但语言要求更高些，音乐则要求有足够的丰满度，而丰满度对于语言则是次要的。

与此密切相关的物理指标是混响时间。

如果房间的混响时间过长，则会导致清晰度下降；但混响时间过短，就会影响丰满度。

因此，以音乐为演出主的厅堂，丰满度占有重要地位；而会议、报告用的厅堂则以语言清晰度为主。

一般来说，对以听语言声为主的房间，比如教室、演讲厅、话厅堂，混响时间不可过长，以1s左右为宜；对以听音乐为主的房间，如音乐厅，则希望混响时间长些，如1.5-2s。

最佳混响时间还与音乐的类型和题材有关。

4、具有一定的空间感

与此有关的物理参量主要是早期侧向声能对早期总声能之比以及双耳听闻的相干性指标。

对于音乐厅就是要求观众厅的侧墙距离不要过大，侧墙宜修建成坚硬的声反射面或布置专用反射板。

最好使反射声在垂直于听众两耳连线的中面成55°±20°的角度范围到达听众。

对于室内聆听立体声，由于这时立体声的空间感是由扬声器组经立体声效果处理后提供的，故对室内声学的要求有所不同。

5、具有良好的音色

具有良好的音色，即低、中、高音适度平衡，不失真。

与此有关的物理参量主要是混响时间的频率特性的。

一般用于语言清晰度为主的厅堂应用较短的混响时间，并采用平（或接近平直）的混响时间频率特性；用于歌剧和音乐演出的厅堂，混响时间应选用较长的值，混响时间频率特性曲线应中、高频平直，而低频高于中频15％-20％，这样，可使演唱和音乐富有低音感，起到美化音色的作用。

6、低噪声

室外侵入的噪声和建筑物内的设备噪声，其中特别是空调制冷设备的噪声，都对听音有妨碍。

连续的噪声，尤其是低频噪声会掩蔽语言和音乐；不连续出现的噪声会破坏室内的宁静气氛。

因此，必须尽量消除干扰，并将其控制在允许的范围内。

现在新型的体育场馆越来越偏向多功能形式的扩声系统，除了满足场地扩声外，还需满足节目演出及节目录制，转播等需求。

在使用功能上要求音响系统还原性好、音色优美、有大动态范围、声压覆盖要均匀外，还要求设备的功率要大并留有余量，因此我们在方案设计及设备选型上以满足使用的稳定性和可靠性为主，这是我们始终坚持的设计理念和指导思想。

体育馆的扩声系统设计包括建声和电声两方面的内容；前者主要是控制混响时间和音质缺陷；后者则要保证馆内有足够的声压级，均匀的声场分布以及不同功能时所要求的声学效果。

两者相辅相成，只有相互密切配合才有可能使合理的投资而获得良好的艺术和音质效果。

二、建声环境说明

建筑门窗、吊顶、玻璃、座椅、家具、装饰物等摆放位置的不同，都能够造成建筑声学特性的不同。

不同厅堂声学特性的差异会直接影响音质效果，但建筑声学专业性较强,涉及很多相关的学科和较深的数学理论.这里,仅扼要地介绍一下影响体育场馆建筑听音的声学特性。

不管采用怎样的电声系统，建声环境好坏对扩声质量都是至关重要的。

建声的内容主要包括场地的形体、容积和装饰材料的吸声量，它们直接影响到这个场所的混响时间、声音的响度等音质指标。

所以建声的好坏是一套音响系统成败的关键。

房间的扩散特性

　　室内的声波在传播过程中遇到介质密度变化（如：

平面、斜面、曲面及凸弧面等）时，就会有声反射、声折射、声衍射、声扩散、声吸收、声透射等现象，进而破坏了房间的声音均匀性。

当房间内需要扩散声波频率，可在剧场的顶棚、侧墙及后墙的表面设立圆柱形、三角形、半球形、多面体、棱锥形等不同几何形状的声扩散体；也有装修成立体浮雕图案形式。

在进行声扩散设计时，应注意采用大尺寸的扩散体，以便增加对低音的扩散能力。

驻波

驻波是驻定的声压起伏。

驻波会引起低频声的共振，造成声染色（声音中的某频率加强或减弱，破坏房间内声音均匀性）。

在设计中，应避免房间任何两面的尺寸相等（正方形）：

避免房间的一面是另一面的两倍（长宽比为2的房间）；应避免装修过程中采用大理石和花岗岩的地坪和落地大玻璃；应避免摆放室内物品的对称布置及吸声材料的适当分布等。

早期反射声

在直达声以后到达的对房间的音质起到有利作用的所有反射声，称为早期反射声（时间范围取直达声以后的50ms）。

早期反射声能与混响声能之比称为明晰度，明晰度>50%，音节清晰度就可达90%以上。

但侧向早期反射声过强，又会形成虚声源，造成移位错觉的不良后果。

　　如：

矩形观众厅，当宽度≥30米时，观众厅前、中区缺少侧向早期反射声及早期反射声易被观众面吸收，音质效果变差。

解决的方法之一：

反射及扩散式天棚；空间声反射体形式的天棚

声能比和等效混响

混响声能密度与直达声能密度之比，称为该点的声能比。

声能比越小，引起的混响时间越短，这种情况被成为等效混响。

它发生在声能比很小的区域，离声源越近，这种效应就越明显。

因此，对与大型歌剧的舞台扩音或录音应采用整体式远场拾音，不宜采用多点式近场拾音，传声器的指向性不可太锐，以充分拾取到剧场空间自然混响声，使音乐更趋于完美。

环境的噪声声级

环境的噪声声级是指室内没有声源时的噪声声压级。

噪声由空气传播的，称为空气声，解决的方法：

采取隔声、隔振等方法或室内铺设一定的吸声材料（海绵吸声材料，木质穿孔吸声板，硫酸钡填料纸面石膏板等）。

噪声是由建筑结构传播的机械振动称为固体声，固体声传播的较远。

解决的方法是：

在楼板面层上或地面板与承重楼板之间设置弹性层；在机械设备下面设置隔振器，用来减弱振动。

　　综上述，改善建筑的听音环境，应着重改善室内声波的传播途径和接受条件。

建筑声学设计是一门专业性非常强，涉及领域广的学科，她涉及声波传播、声学测量等物理问题；还涉及到建筑、结构、材料、暖通等工程问题和心理学、行为学等社会问题。

因此，在设计时，应同相关的专业密切配合，以便获得完美的听音环境。

作为体育场馆对扩声系统的要求是比较高的，这也就对建声提出了更高的要求。

我们根据有关资料，并结合以往的工程经验，就更好地建造出一个建声环境提出几个要素，以供与有关装修单位参考。

三、混响时间

混响时间通常我们用RT60来表达。

所谓RT60即当声源达到一个稳态时突然切断，房间内声压级衰减60dB所需的时间。

混响时间是评价厅堂音质的重要参量，它的长短直接影响到语音清晰度及声音丰满度。

混响时间越短，声音越清晰，但会显得干涩，听感不舒服；混响时间越长，声音越丰满，但会显得浑浊，听感也不舒服。

混响时间有一个简便的公式可以计算：

T60=0.163V/Sa

这个公式称为赛宾公式，式中：

V为厅堂的体积；S为厅堂表面积；a为各表面的平均吸声系数。

通过这个公式我们可以知道混响时间与厅堂的体积成正比，与厅堂的总吸声量成反比。

混响时间不能太长也不能太短，那么它应该达到怎样的一个值才是最佳的呢？

很早以前就有人做过这样的一个实验，在一个700m3和2800m3的安静房间中做混响时间与清晰度之间关系的实验，结果是两个房间都是当混响时间在1s左右时语言清晰度是最高的。

作为会议和演艺类厅堂，对于人声要求有很高的语言清晰度，所以多功能类场所的混响时间设计为1.2s—1.4S最佳。

歌唱等表演的混响时间要求长一点，可通过效果器来调节。

这个最佳混响时间是只对于中频500Hz到1000Hz而言的。

对于125Hz到250Hz低频的混响时间往往允许比中频提升20%，甚至50%，这样可以使声音听起来浑厚温暖。

2000Hz到4000Hz的高频由于听众和空气对高频的吸声作用相当大，往往会有所下降，一般要求控制在下降10%-20%左右，对音质不会有明显影响。

良好的建声环境是扩声工程成败的首要条件，所以我们非常希望能与装饰设计单位共同协作，相互交流配合，尽可能建造一个高质量的声学环境。

混响时间是厅堂音质或称室内音质的重要评价指标，从混响时间的长短，大致可以判断厅堂音质的好坏。

在建声设计中，由于能对室内的混响时间进行定量计算，To=0.16V/A（s），式中，V为房间容积（m3），A为室内总吸声量（1112）。

而且混响时间的测试方法简单，因此仍为音质设计最重要的内容。

事实上，房间混响是否适当，不仅仅关系到声音的清晰度，而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度，是否动听悦耳。

主观听音评价的丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关。

要把混响控制到适当的程度，首先要知道适当的混响时间是多少，又受什么因素的影响。

通过对厅堂音质及其混响时间的大量测试、统计分析，以及主观听音评价，声学家提出了“最佳混响时间”的概念，语言清晰度的高峰段就是最佳混响时间的范围。

最佳混响时间是对大量音质效果评价认为较好的各种用途的厅堂，如音乐厅、歌剧院、电影院、报告厅、会议室、录音室、演播室等实测的500Hz和1000Hz满场（指实际使用状态，如座椅坐有观众）混响时间进行统计分析得出的。

因为厅内音响的生气感主要取决于500-1000 Hz的中高频混响时间。

对于低频的混响时间比中频允许长一些，一般在20%-50%，特别是音乐用途的房间，可以提升得更多一些，使声音听来更感浑厚丰满。

而对2000Hz以上高频的混响时间最好与中频基本相同，但由于室内常用材料及听众的高频吸声都比较大，加上空气对高频的吸声作用，特别是大型厅堂如体育馆等，空气吸声与其容积成正比，所以高频混响时间会有所下降。

一般允许比中频（500-1 000 Hz）下降10%—20%，对音质不会有明显影响。

1、决定最佳混响时间的因素

最佳混响时间不应过长，但也不是越短越好。

房间容积不同、用途不同，要求的最佳混响时间也不同，同时还受人们的主观感觉及民族风格等因素的影响，因此不同地方发表的数据是有差异的。

（1）不同用途对混响时间的要求不同。

音乐用途的厅堂要求最佳混响时间应长一些，如音乐厅、音乐录音室等；语言用途的房间，要求最佳混响时间则短一些。

（2）房间容积的不同要求不同的混响时间。

如果房间较大，“最佳混响时间”也应相应长一些。

这是因为房间空间增大，需要较大的响度才能使声音听起来更满意些。

而增加混响时间能起到提高响度的作用。

音乐厅的混响时间（1.5 s左右）比听音室大得多，就是这个道理。

 （3）最佳混响时间除了与房间容积和声音类别相关外，相对于各种实际情况，可能有lO%-20%的变动范围。

2、各类厅堂的最佳混响时间

体育馆   

体育馆比赛大厅的声学条件应以保证语言清晰为主，声学指标可参照《体育馆声学设计及测量规程》，结合体育馆的具体特点，避免回声等音质缺陷。

表4是推荐的综合体育馆比赛大厅的混响时间范围。

一般在厅堂音质设计时，把最佳混响时间作为设计依据。

根据建筑的用途以及容积大小查得中频（500-1 000 Hz）的混响时间，再确定高、低频的混响时间，作为设计指标。

利用混响时间的计算公式，求得所需的吸声量，通过选择合适的吸声材料，确定材料的数量（面积），进行合理的布置。

 但需要特别注意的是，一方面，音质好坏不只是由混响时间单一因素决定，还有诸多因素相互关联，所以上述所介绍的最佳混响时间只是推荐值。

另一方面，即使确定了最佳的混响时间，也不能保证观众厅就具有良好的音质，它只是决定观众厅的音质好的因素之一。

音质评价的参量不仅仅是混响时间，还有响度、早后期声能比、相对强感等。

大致相同的两个大厅，其音质有时会有很大的差异，表明混响时间对音质的评价不完全充分。

但这些参量计算和测量比较复杂，在设计中仅能定性考虑。

四、设计思想

1、音质优化：

以音质为设计的核心。

要达到这一目标必须以设备的选用为首要条件，我们在这里所选用的都是高保真产品，并配有先进、合理的系统设计，保证了音质的优化。

2、先进性：

在科技飞速发展的今天，电声技术的发展日新月异，电声系统设备的更新换代更不能同日而语；目前正处于模拟设备与数字设备交替发展的时期，新技术与新设备不断出现。

为了使系统设计方案更加完善，音质效果更加完美，在作扩声系统设计时，其方案在保证实用性的同时，还必须要有一定的远瞻性。

3、节能性：

在国家大力提倡节能环保的前提下。

在这里，我们的设计方案还应充分考虑到设备在运行时的节能性。

以提高效率，达到节能环保的目的。

4、可靠性：

系统必须能可靠地运行。

在这里我们应用技术成熟可靠的产品，并预留了更多的功率储备。

5、人性化：

我司音响系统充分考虑到用户对音响使用的要求，同时提供多种功能。

输入输出端口多样化设计，都能满足不同用户的使用需求。

6、可扩展性：

预留多种线路与接口方便以后系统升级，灵活增加系统设备。

7、实用性：

扩声系统在满足功能要求外，还具有操作简单维护容易的特点。

8、一致性：

扩声系统要求各设备的选型应遵循技术指标一致的原则。

9、经济性：

扩声系统要求有良好的性价比，实用而不夸张，高挡而不奢侈。

五、设计方法

1、设计内容

1）体育馆线阵扬声器的布置

采用场地上方集中布置的方式，在场地主席台上方吊装3组主扩声线阵列扬声器，在场地侧面上方吊装4组辅助扩声线阵列扬声器。

覆盖体育馆六个方向的观众区及比赛场地，覆盖全场观众区及比赛场地，增加音乐重放时的丰满度。

除固定安装扬声器外，另配有4只全频扬声器，可根据需要采用流动方式接入主席台预留的扬声器信号输出插座，作为主席台返送扬声器；

除此之外，还配备了2只全频拉声像全频扬声器，给近场的观众区补声。

2）调音台

24路单声道，2组立体声输入/返回；配置GB30话筒前置放大器、精确的均冲电路和18dB/倍频程陡峭的高通滤波器；6组AUX辅助输出，其中4组AUX可选择推子前或推子后；48V幻象电源供电

3）音箱处理器

扩声系统音频处理中心采用了以数字处理为核心的数字音频处理器，

4）与其它系统的联络

根据体育馆的使用要求。

我们要做到该体育馆扩声能满足声音重放和文艺演出音质的质量和功能要求。

我们在设备选型上选用C-MARK音响公司演出级的CT系列线阵音箱作为主扩音箱，FT系列音箱作为返听及拉声像音箱，整个场馆扩声系统充分体现出“科学、完善”的设计理念。

2、设计依据

由于场馆不但需要满足比赛时裁判语音传声时良好的语言可懂度，还要满足播放音乐应有清晰的中高音；而且担任扩声的音箱需将整个观众席和比赛场地的声场要覆盖均匀，扩声系统且有较高的传声增益；为了达到很好的扩声效果，因此我们在对音响系统的设计中参考了相关国家标准《中华人民共和国体育场馆扩声系统声学特性指标（WH/T25---2007）》中所规定的音乐/语言兼用扩声系统一级标准。

等级

特性指标

最大声压级

传输频率特性

传声增益

声场不均匀度

系统噪声

一级

105dB

以125～4000Hz平均声压级为0dB,在此频带内允许±4dB,的变化（1/3倍频程测量）；63～125Hz和4000～8000Hz的允许变化范围。

125～4000Hz平均不小于-10dB

中心频率为1000Hz、4000Hz（1/3倍频程带宽）时，大部分区域不均匀度不大于8dB

扩声系统不产生明显可觉察的噪声干扰（如交流噪声等）

二级

102dB

以250～4000Hz平均声压级为0dB，在此频带内允许

dB的变化，（1/3倍频程测量）；100～250Hz和4000～6300Hz的允许变化范围。

250～4000Hz平均不小于-12dB

中心频率为1000Hz、4000Hz（1/3倍频程带宽）时，大部分区域不均匀度不大于10dB

扩声系统不产生明显可觉察的噪声干扰（如交流噪声等）

三级

98dB

以250～4000Hz平均声压级为0dB，在此频带内允许

dB的变化（1/3倍频程测量）

250～4000Hz平均不小于-14dB

中心频率为1000Hz、4000Hz（1/3倍频程带宽）时，大部分区域不均匀度不大于10dB

扩声系统不产生明显可觉察的噪声干扰（如交流噪声等）

《厅堂声学设计及测量规程》JGJ/T131-2000J42-2000

《客观评价厅堂语言可懂度的RASTI法》GB/T14476-93

《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

《民用建筑电气扩声系统声学特性指标》JB-92

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

《声系统设备互连的优选配接值》GB14197-93

《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》T50311-2000

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000

《建筑设计防火规范》GBJ16-37

《电缆设计规范》GA/T75-94

《30MHz～1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》GB6510-86

《厅堂混响时间测量规范》GBJ76-84

《剧场建筑设计规范》JGJ57-2000

《电影院建筑设计规范》JGJ58-88；

《建筑装饰工程施工及验收规范》GB50210-2001

《客观评价厅堂语言可懂度及RASTI法》GB/T14476-93；

《电视演播厅灯光设计规范》GYJ45-92

《舞台灯光、电视、电影及摄影场所（室内外）用灯具安全要求》（GB7000-15-2000）

《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90；

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》GB50259-96

《电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法》GB/T15734-1995

《投光照明灯具光度测试》GB/T7002-86

《通风式灯具安全要求》GB7000.14-2000

据以上标准本扩声系统应具备的功能如下：

1）应满足各种文娱演出功能。

2）系统采用立体声扩声方式，必须能够完整的覆盖整个观众区。

3）听众区内声压分布均匀，系统应具有足够的反馈前扩声增益。

4）应充分考虑系统的实用性、安全性和稳定性。

5）所有扩声设备及系统设计应达到国际先进水平，性价比合理，并且具有完善的售后服务体系。

6）设备安装、铺设线管、各种接插件连接，均应符合国家先行施工安装技术规范及技术标准。

3、设计要求

音质效果具有音质清晰、音乐表现好、低音丰满有力度、高音宏亮悦耳、声音音色优美、还原特性好不失真，声像定位准确，以适应使用功能要求。

4、设计思路

我们卓艺选用了具有、音质优美的专业音响设备组成，以满足会议、讲座及文艺演出对声音的主观听感要求。

以集中和分散式布局综合考虑，保证声像一致性，根据体育馆的场地布局，结合我们在设计扩声系统方面的经验，主观评价以及客观上的数据显示，更让我们在设计时坚定此扩声系统中音箱的选用，由美国C-MARKCT系列专业线阵音响产品7组24只来担任主辅扩声，能保证每个区域的直达声，和演出时重低音要求。

在吊挂时注意线阵单元箱之间的角度，能让每一串都能垂直方向覆盖全场。

系统中的所有设备均选用我司经销的技术成熟、性能先进、质量可靠的国际知名品牌，以保证设计目标的实现和系统运行的可靠性。

六、主要设备参数简介

名称型号图片

技术参数

线阵音箱CT2844X：

组成:

2×MD850-16Ω+44Ti功率:

250W最大功率:

500W频率响应:

100Hz-20KHz阻抗:

8Ω灵敏度:

98dB（1m/w）最大声压级:

120dB水平扩散角:

100°垂直扩散角:

取决于线阵的高度和角度分率频率:

2700Hz尺寸:

（272+178）×363D×686H重量:

24.6kg

拉声像全频音箱FT06：

单元配置：

2x15″低音+75钛高音额定功率：

950W最大功率：

1900W频率响应：

45-19KHz额定阻抗：

4Ω灵敏度:

106dB（1m/w）声压级:

135dB扩散角:

H100°V70°分率点:

1.8KHz产品尺寸（H×W×Dmm）:

1198×（481+372）×475净重:

57kg毛重:

68.5kg

返听音箱FT04：

单元配置:

1X12″低音+44钛高音额定功率：

450W最大功率：

900W频率响应：

50-20KHz阻抗：

8Ω灵敏度:

100dB（1m/w）声压级:

126dB扩散角:

H100°V60°分率点:

2.0KHz产品尺寸（H×W×Dmm）:

660×（427+155）×440净重:

25.8kg毛重:

31.5kg

超低音箱BT36：

单元配置:

2×18″超重低音额定功率:

800W最大功率:

1600W频率响应（-10dB）:

30Hz-800Hz灵敏度（1W/1M）:

112dB声压级:

134dB阻抗:

4Ω产品尺寸（H×W×Dmm）:

1270×675×690净重:

120kg毛重:

140kg

线阵吊架CT-D1X：

与线阵音箱配套使用

线阵功放MR2450E：

4Ω:

700W8Ω:

450W频率响应:

20Hz-20KHz信噪比:

≥103dB输入灵敏度:

0.775V平衡输入阻抗:

>20KΩ非平衡输入阻抗:

>10KΩ总谐波失真（额定功率）:

<0.05%@1KHz重量:

21.6kg体积:

90×480×470mm

返听功放MR2650E：

4Ω:

1200W8Ω:

650W频率响应:

20Hz-20KHz信噪比:

≥103dB输入灵敏度:

0.775V平衡输入阻抗:

>20KΩ非平衡输入阻抗:

>10KΩ总谐波失真（额定功率）:

<0.05%@1KHz重量:

21.8kg体积:

90×480×470mm

拉声像及超低音功放MR3000E：

4Ω:

1600W8Ω:

1000W频率响应:

20Hz-20KHz信噪比:

≥103dB输入灵敏度:

0.775V平衡输入阻抗:

>20KΩ非平衡输入阻抗:

>10KΩ总谐波失真（额定功率）:

<0.05%@1KHz重量:

29.7kg体积:

90×480×470mm

数字音频处理器DRD28A：

8个平衡模拟输入，8个平衡模拟输出

每个Line/Mic输入通道的增益0db到66db（可分12步调节）

每个通道的48V幻像电源可独立控制

预设8种不同的DSP处理模式并可通过前置面板进行选择设定

DSP处理器功能

延时器：

提供50ms,100ms,200ms,500ms,1000ms多种延时模式

路由器：

4x4,8x8,16x16路由器

混音器：

4x1,4x2,4x4,8x1,8x2,8x4,8x8路由器

动态处理器：

包含自动增益器，压限器，限制器，噪声门，扩展器，削峰器

信号产生器：

可产生正弦波，白噪声，粉噪声

均衡器：

参数均衡器和图像均衡器

滤波器：

低通滤波器，高通滤波器，低通斜坡滤波器，高通斜坡滤波器

分频器：

2波段分频器，3波段分频器，4波段分频