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技(jì)術(shù)資訊

專業(yè)音(yīn)頻(pín)系統的(de)設計(jì)和(hé)優化(huà)

來(lái)源:admin  浏覽量:  發布時(shí)間(jiān):2020-05-15 14:38:10

內(nèi)容及目的(de)

以擴聲系統可(kě)以達到(dào)的(de)最理(lǐ)想效果為(wèi)前提,來(lái)推導我們在系統前期設計(jì)、中期安裝及後期調試時(shí)所應遵循的(de)規律及注意事♦(shì)項,使系統達到(dào)最終優化(huà)的(de)目的(de)。

适用(yòng)範圍

兩年(nián)以上(shàng)工(gōng)作(zuò)經驗、對(duì)擴聲系統結構及産品較為(wèi)熟悉、并主要(yào)從(©cóng)事(shì)系統設計(jì)及調試的(de)同行(xíng)。




What--什(shén)麽是(shì)系統優化(huà)?




在系統前期設計(jì)完畢,準備進行(xíng)安裝、調試的(de)時(shí)候,根據場(chǎng)地(dì)的(de)建聲條件(jiàn)、安裝位置等現(x iàn)場(chǎng)實際情況,對(duì)揚聲器(qì)型号選用(yòng)、組合方式、安裝角度等進行(xíng)二次設計(÷jì),并通(tōng)過調試,使系統盡可(kě)能(néng)達到(dào)最終理(lǐ)想的(de)效果。


Why--為(wèi)什(shén)麽要(yào)進行(xíng)系統優化(huà)




1.系統前期設計(jì)

系統前期設計(jì)時(shí)需要(yào)參考廳堂類型(會(huì)議(yì)室/劇(jù)院/多(duō)功能(néng)廳等)、用(yòng)途(語言 /多(duō)功能(néng))、擴聲方式(單聲道(dào)/多(duō)聲道(dào)、集中式/分(fēn)散式)、建聲條件(jiàn)(廳堂結構、混響時(shí)間(jiān))、參考标準預算(suàn)等多(duō)方因素,用(yòng)來(lái)确定此廳堂的(de)系統結構、揚聲器(qì)選型和(hé)安裝位>置。除了(le)建聲條件(jiàn)外(wài),其它都(dōu)可(kě)以在前期設計(jì)階段确定下(&xià)來(lái)。但(dàn)是(shì)與系統最終效果息息相(xiàng)關的(de),正是(shì)建聲條件(jiàn),它決定了(le)我們的(de)系統最終能(néng)否達到(dào)理(lǐ)想的(de)标準。也(yě)正是(shì)因為(wèi)建聲條件(jiàn)≤的(de)不(bù)确定性,決定了(le)我們的(de)系統是(shì)否有(yǒu)必要(yào)進行(xíng)優化(huà★)和(hé)能(néng)否進行(xíng)優化(huà)。

2.系統二次設計(jì)時(shí)的(de)優化(huà)
根據用(yòng)戶的(de)實際需求、場(chǎng)地(dì)條件(jiàn)、機(jī)房(fáng)位置等,對(duì)系統做(zuò)深入設計(jì)。要(yào)充 分(fēn)與用(yòng)戶溝通(tōng)供電(diàn)情況、接地(dì)、機(jī)房(fáng)位置裝修、管線路(lù)由、現(xiàn)場(chǎng)進✔度、深化(huà)圖紙(zhǐ)設計(jì)、組織施工(gōng)管理(lǐ)、嚴格控制(zhì)施工(gōng)工(gōng)©藝、保證質量。
3.系統安裝時(shí)的(de)優化(huà)

系統安裝過程需要(yào)充分(fēn)了(le)解現(xiàn)場(chǎng)實際情況,對(duì)以下(xià)幾個(gè)方面做(zuò)出相(xiàng)應調整,以★确保系統的(de)合理(lǐ)性。

建聲條件(jiàn):混響時(shí)間(jiān)是(shì)否合适,是(shì)否需要(yào)更換揚聲器(qì)型号或更改擴聲方式;是(shì)否存在有(yǒu)害反射。
安裝位置:覆蓋是(shì)否理(lǐ)想;聲場(chǎng)能(néng)否達到(dào)均勻;是(shì)否存在遮擋。
安裝方式:豎裝或橫裝;高(gāo)低(dī)音(yīn)是(shì)否倒裝;集中式安裝或分(fēn)散式安裝。
安裝角度:避免來(lái)自(zì)天花(huā)、側牆及後牆反射;避免揚聲器(qì)之間(jiān)幹涉。

4.系統調試時(shí)的(de)優化(huà)

根據系統實際狀況,對(duì)系統電(diàn)平、延時(shí)、相(xiàng)位、均衡等進行(xíng)調整,保證系統最終效果。

總結:由于影(yǐng)響擴聲系統最終效果的(de)因素太多(duō),因此在設計(jì)完成後,必須對(duì)系統進行(xí₹ng)優化(huà),不(bù)論是(shì)10w的(de)會(huì)議(yì)系統,或是(shì)1000w的(de)大(dà)劇(jù)場(ch₹ǎng),我們都(dōu)要(yào)針對(duì)各種不(bù)同環境、不(bù)同結構、不(bù)同使用(yòng)方式,做(zuò)到(dào)最優化(huà)。


How--如(rú)何進行(xíng)系統優化(huà)




擴聲系統結構基本包括:音(yīn)源→調音(yīn)台→處理(lǐ)器(qì)→功放(fàng)→揚聲器(qì),五個(gè)部分(fēn)。

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1.系統設備要(yào)求:

同一(yī)系統中,所有(yǒu)設備都(dōu)需要(yào)有(yǒu)足夠的(de)Headroom動态餘α量。即:系統的(de)Headroom由這(zhè)個(gè)系統中最早達到(dào)Clip失真的(de)設備決定。

例如(rú):

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換句話(huà)說(shuō),若調音(yīn)台輸出電(diàn)平為(wèi)0dBu時(shí),場(chǎng)內(nèi)的(de)聲壓級為♦(wèi)90dB,那(nà)我們可(kě)以得(de)知(zhī)系統不(bù)失真的(de)最大(dà)聲壓級可(kě)達≈到(dào)105dB。

若要(yào)系統不(bù)失真的(de)最大(dà)聲壓級達到(dào)130dB,則調音(yīn)台輸出電(diàn)★平為(wèi)0dBu時(shí),場(chǎng)內(nèi)聲壓級至少(shǎo)應該達到(dào)115 dB。

因此在調試時(shí),要(yào)根據不(bù)同的(de)功能(néng),調整最佳的(de)系統電(diàn)平,使系統始終處于最佳信噪比範圍內(nèi)。

2.影(yǐng)響音(yīn)質的(de)關鍵性因素——相(xiàng)位

影(yǐng)響擴聲系統音(yīn)質的(de)一(yī)個(gè)最關鍵的(de)因素就(jiù)是(shì)↓相(xiàng)位。由于聲波在空(kōng)氣中傳輸,會(huì)根據不(bù)同結構、不(bù)同牆面發生(shēng)各種反射、幹涉現(xiàn)象,使聲音(©yīn)在某些(xiē)位置疊加、某些(xiē)位置抵消。而且根據頻(pín)率波長(cháng)的(de)不(bù)同,牆面對(duì)不(bùγ)同頻(pín)率會(huì)有(yǒu)不(bù)同的(de)反射或吸收狀況,造成聽(tīng)感上(shàng)某些(xiē)頻(pín)<率聲音(yīn)響,某些(xiē)頻(pín)率聲音(yīn)輕。

相(xiàng)位關系對(duì)聲波疊加的(de)影(yǐng)響:

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相(xiàng)位問(wèn)題通(tōng)常會(huì)由以下(xià)兩種方式帶來(lái):
a.音(yīn)箱/牆體(tǐ)——反射及幹涉

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改善方法:

改善建聲:房(fáng)間(jiān)的(de)結構比例要(yào)合理(lǐ),盡量避免長(cháng)、寬、高(♣gāo)比例為(wèi)整數(shù),例如(rú)1:1:1或1:2:4之類,避免300Hz以下(xià)的(de)低(dī)頻(pín)共振;增加吸聲體(tǐ)和(hé)擴‍散體(tǐ),避免集中反射;無聲聚焦,無強反射,擴散好(hǎo),防共振;加裝窗(chuāng)簾等材料增加吸音(yīn)效果。

揚聲器(qì)選型:選擇高(gāo)Q值揚聲器(qì),減少(shǎo)來(lái)自(zì)側牆、頂棚的(de)反射;數(shù)量要(yào)夠,不(bù)要(yào)多(duō);不(bù)缺不(™bù)濫,因地(dì)制(zhì)宜。

揚聲器(qì)布局: 采用(yòng)分(fēn)散式揚聲器(qì)設計(jì),補聲揚聲器(qì),提高(gāo)直達聲比例;計(jì)算(suàn)揚聲器(qì)陣列角度、擺放(fàng)±位置。

揚聲器(qì)安裝: 避免長(cháng)距離(lí)、大(dà)功率投射,減少(shǎo)後牆反射; 避免直接打到(dào)反射面;揚聲器(qì)安裝位✔置做(zuò)強吸聲處理(lǐ)。


b.音(yīn)箱/音(yīn)箱——幹涉


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解決方法:
揚聲器(qì)安裝:調整揚聲器(qì)之間(jiān)的(de)夾角,盡量避免2隻揚聲器(qì)同一(yī)信号覆蓋同一(yī)區(qū)域;在聲壓級與覆蓋達到(dào)要(yào)求的(de)情況下γ(xià),可(kě)适當減少(shǎo)開(kāi)啓的(de)揚聲器(qì)數(shù)量。
揚聲器(qì)參數(shù)調整:調整揚聲器(qì)的(de)分(fēn)頻(pín),讓每隻喇叭單元隻發自(zì)己的(de)聲音(yīn),盡可(kě)能(néng♥)減少(shǎo)喇叭單元之間(jiān)的(de)相(xiàng)位問(wèn)題;調整2隻揚聲器(qì)的(d©e)相(xiàng)對(duì)SPL,使覆蓋近(jìn)區(qū)的(de)揚聲器(qì)SPL盡可(kě)能(néng)小(xiǎo),減少(shǎo)£它對(duì)遠(yuǎn)區(qū)揚聲器(qì)的(de)影(yǐng)響;調整2隻揚聲器(qì)之間(jiān)的(de)Delay或Phase,使其在均衡上(shàng)達γ到(dào)疊加的(de)效果,而不(bù)是(shì)相(xiàng)互抵消。
3. 系統調試


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A環:系統電(diàn)平調整,所有(yǒu)設備都(dōu)要(yào)保持同等的(de)失真。

B環:通(tōng)過SmaartLive對(duì)聲場(chǎng)調整。


3.1 調試前準備
根據系統配置,編輯處理(lǐ)器(qì)程序及工(gōng)廠(chǎng)預設。包括:


項目

參數(shù)

電(diàn)平

單元之間(jiān)電(diàn)平:工(gōng)廠(chǎng)預設為(wèi)主,再根據實際情況調₹整

聲場(chǎng)整體(tǐ)電(diàn)平:根據實際情況調整

分(fēn)頻(pín)

分(fēn)頻(pín)點/斜率:工(gōng)廠(chǎng)預設

延時(shí)

單元之間(jiān)延時(shí):工(gōng)廠(chǎng)預設

箱體(tǐ)之間(jiān)延時(shí):根據實際情況調整

均衡

工(gōng)廠(chǎng)預設為(wèi)主,再根據實際情況調整

限幅

根據揚聲器(qì)及功放(fàng)計(jì)算(suàn)


3.2 SmaartLive連接


使用(yòng)器(qì)材:電(diàn)腦(nǎo)、聲卡、測試話(huà)筒

工(gōng)作(zuò)原理(lǐ):SmaartLive軟件(jiàn)發出測試信号,送至擴聲系統中,同時(shí)将此信号送回SmaartLive軟件(jiàn),作(zuò)為(wèi)δ對(duì)比信号Ref。再由測試話(huà)筒将揚聲器(qì)發出的(de)信号拾取進SmaartLive,作(zuò)為(wèi)測試信号Meas,并與δRef進行(xíng)對(duì)比,得(de)出聲場(chǎng)曲線,根據此曲線調整系統參數(shù)。

系統連接:1)  單聲道(dào)連接法:這(zhè)種連接方法較為(wèi)簡單好(hǎo)用(yòng)。從(có©ng)聲卡輸出一(yī)路(lù)信号送至擴聲系統中,同時(shí)這(zhè)路(lù)信号返回聲卡本身₹(shēn)作(zuò)為(wèi)Ref信号,與測試話(huà)筒拾取的(de)Meas信号做(zuò)對(duì)比。

優點:系統連接簡單。


缺點:這(zhè)種連接方式因為(wèi)采用(yòng)“一(yī)分(fēn)二”的(de)線纜,屬于單聲道(dào)連接,因此隻能(nénφg)做(zuò)聲場(chǎng)調試使用(yòng),無法在系統調試完畢後通(tōng)過聲卡播放(fàng)電(di©àn)腦(nǎo)音(yīn)頻(pín)。如(rú)果直接将聲卡的(de)兩個(gè)輸出均送至調音(yīn)台,則使用(yòng)“一(yī)分(fēn)二”線€纜通(tōng)道(dào)的(de)電(diàn)平将比另外(wài)一(yī)個(gè)通(tōng)道(dào)小(xiǎo)約6dB。


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系統連接:2)  立體(tǐ)聲連接法:這(zhè)種連接方法将聲卡的(de)兩路(lù)輸出通(tōng)道(dào)同時(shí)送入調音(yīn)台,再從(có‌ng)調音(yīn)台送一(yī)路(lù)輸出通(tōng)道(dào)至聲卡,作(zuò)為(wèi)Ref信号。
優點:可(kě)以方便的(de)将電(diàn)腦(nǎo)信号直接播放(fàng),進行(xíng)試聽(tīng),無需額外(wài)使用(yòng)CD;
缺點:連接稍微(wēi)複雜(zá)。


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3.3 系統搭
1) 揚聲器(qì)位置盡可(kě)能(néng)高(gāo),最好(hǎo)吊裝;
2) 如(rú)果采用(yòng)舞(wǔ)台擺放(fàng)方式,全頻(pín)揚聲器(qì)的(de)高(gāo)度要(yào)高(gāo)過人(rén)耳;
3) 盡量避免直接打到(dào)反射面,調整安裝角度至合适位置;
4) 在揚聲器(qì)吊裝前,用(yòng)相(xiàng)位測試儀(SCV)測試每隻揚聲器(qì)單元的(de)相(xiàng)$位。


3.4 測試話(huà)筒擺放(fàng)位置

方向

擺放(fàng)位置

優點

缺點

水(shuǐ)平方向

揚聲器(qì)軸線

軸心響應,高(gāo)中低(dī)頻(pín)比例較為(wèi)均衡


豎直方向

觀衆席中間(jiān)稍後



縱向

人(rén)耳高(gāo)度

方便,直觀

測試話(huà)筒無法分(fēn)辨直達聲與來(lái)自(zì)地(dì)面和(hé)牆面的(de)反射聲,測試數α(shù)據不(bù)夠準确

朝向地(dì)面

使用(yòng)反射闆,盡可(kě)能(néng)減少(shǎo)來(lái)自(zì)地(dì)面₹的(de)反射聲,測試數(shù)據相(xiàng)對(duì)準确

受座椅、結構等條件(jiàn)影(yǐng)響大(dà)

最佳測試位置

多(duō)點、多(duō)隻話(huà)筒同時(shí)測試,取平均值

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兩種話(huà)筒擺放(fàng)的(de)方式各有(yǒu)利弊,需要(yào)根據實際情況作(zuò)出不(b§ù)同調整。若場(chǎng)內(nèi)有(yǒu)座椅,則需要(yào)将反射闆架在座椅上(shàng)進行(xíng)調試,但(dà>n)是(shì)反射闆的(de)面積要(yào)足夠大(dà)。

3.5 系統電(diàn)平調整


1)使用(yòng)粉紅(hóng)噪聲,控制(zhì)調音(yīn)台輸出為(wèi)0dBu;
2)将處理(lǐ)器(qì)輸入設置為(wèi)0dBu;
3)将所有(yǒu)功放(fàng)的(de)旋鈕調至最大(dà);
4)調整處理(lǐ)器(qì)的(de)輸出,使場(chǎng)內(nèi)達到(dào)所需要(yào)的(₩de)聲壓級。
例如(rú),一(yī)個(gè)劇(jù)場(chǎng)需要(yào)的(de)最大(dà)聲壓級為(wèi)109dB,系統Headroom為(wèi)15dB,則調整第4 步的(de)時(shí)候,調整處理(lǐ)器(qì)輸出,使場(chǎng)內(nèi)聲壓級能(néng)夠達到(dào)94dB即可(kě)♠。
再例如(rú),一(yī)個(gè)搖滾樂(yuè)隊演出需要(yào)的(de)最大(dà)聲壓級為(wèi)130dB,系統Headroom為(wèi)±18dB,則調整第4步的(de)時(shí)候,調整處理(lǐ)器(qì)輸出,使場(chǎng)內(nèi)聲壓級能(néng)夠達到(dào)112dB才可(kě)以。
對(duì)于多(duō)功能(néng)系統,則需要(yào)針對(duì)不(bù)同的(de)使用(yòng)模式設置不(bù)同的(de)預設,分(fēn)别調整每↕種模式下(xià)的(de)系統電(diàn)平。否則,對(duì)于動态小(xiǎo)的(de)演出模式,系統信噪比太↔低(dī);對(duì)于動态大(dà)的(de)演出模式,系統容易失真。
3.6 揚聲器(qì)相(xiàng)位調整
1)相(xiàng)位儀測試法


系統調試前,使用(yòng)相(xiàng)位測試儀測試每隻喇叭單元的(de)相(xiàng)位。相(xiàng)位儀δ綠(lǜ)色為(wèi)正相(xiàng),紅(hóng)色為(wèi)反相(xiàng)。但(dàn )是(shì)對(duì)于某些(xiē)型号的(de)揚聲器(qì),為(wèi)了(le)高(gāo)低(dī)‍頻(pín)配合,工(gōng)廠(chǎng)預設直接就(jiù)是(shì)反相(xiàng)。對(duì)于這(zhè)種情況,還(hái)需要(yào)根據Smaa​rtLive進行(xíng)測試才能(néng)判斷。


2)SmaartLive測試法


觀察每隻喇叭單元的(de)曲線和(hé)揚聲器(qì)整體(tǐ)曲線,注意分(fēn)頻(pín)點附近(jìn)的(de)曲線是(shì)疊加還(hái)是(shì)衰減。如(rú©)果高(gāo)低(dī)音(yīn)同時(shí)開(kāi),分(fēn)頻(pín)點附近(jìn)曲線疊加,×則相(xiàng)位正确;如(rú)果分(fēn)頻(pín)點附近(jìn)曲線衰減抵消,則相(xiàng)位相(xiàng)反。


3)主觀視(shì)聽(tīng)法


站(zhàn)在兩隻揚聲器(qì)中間(jiān),播放(fàng)單聲道(dào)信号,最好(hǎo)使用(yòng)幹淨的(de)人(rén)聲或底鼓。如(rú)果相↑(xiàng)位正确,則聲像位于正中央靠上(shàng)的(de)地(dì)方;如(rú)果相(xiàng)位相(xiàng)反,則無法确定聲像位置。

3.7 系統延時(shí)調整


1)首先确定最遠(yuǎn)一(yī)隻揚聲器(qì),作(zuò)為(wèi)基準揚聲器(qì),測試其延時(shí)值;
2)然後依次測試其餘揚聲器(qì)的(de)延時(shí)值;
3)觀察SmaartLive的(de)Phase,看(kàn)兩隻揚聲器(qì)的(de)相(xiàng)'位疊加情況,根據交叉頻(pín)率與相(xiàng)位,計(jì)算(suàn)出延時(shí)值,使兩隻揚聲器(qì)頻(pín)率交叉或重疊區(qūσ)域的(de)相(xiàng)位盡量重合;
T = (1/F)*(θ/360)*1000
T:延時(shí)值(ms)  F:頻(pín)率(Hz) θ:度數(shù)(°)
4)再觀察SmaartLive的(de)Transfer,看(kàn)頻(pín)響狀況。稍微(wēi)調整延時(shí)值,使頻(pín)響提升,而不(bù)是(shì)抵消。觀察頻(pínβ)響變化(huà)情況,确定是(shì)否達到(dào)最佳狀況。
對(duì)于延時(shí)的(de)調整,有(yǒu)三種情況:①全頻(pín)+超低(dī),②全頻(pín)+全頻(pín>),③系統延時(shí)。這(zhè)三種不(bù)同情況下(xià)的(de)延時(shí)調整,對(duì)于相(xiàng)位的(de)觀察點各有(yǒu)不(bù)同α:


a)全頻(pín)+超低(dī)(Full + Sub)

根據全頻(pín)揚聲器(qì)與超低(dī)揚聲器(qì)交叉頻(pín)率點的(de)相(xiàng)位,計(jì)算§(suàn)延時(shí)值。然後再根據疊加曲線,略微(wēi)調整,确定最佳延時(shí)值。

b)全頻(pín)+全頻(pín)(Full + Full)

根據兩隻全頻(pín)揚聲器(qì)SPL相(xiàng)等的(de)頻(pín)率,計(jì)算(suàn)延時(shí)值。然後再根據疊加曲線,略微(wēi)調整,确定£最佳延時(shí)值。

c)系統延時(shí)(System)

确定最遠(yuǎn)一(yī)隻揚聲器(qì)的(de)距離(lí),其餘揚聲器(qì)依次計(jì)算(suàn)距離(lí₽),設置延時(shí)值。

10.png


例如(rú)上(shàng)圖,S2需增加12m延時(shí),S3需增加4m延時(shí),以此類推。


3.8 系統均衡調整


1)根據頻(pín)響曲線進行(xíng)調整,如(rú)果曲線十分(fēn)差,移動測試話(huà)§筒位置,尋找最佳測試點;
2)對(duì)于分(fēn)頻(pín)區(qū)域,例如(rú)高(gāo)、中、低(dī)整體(tǐ)頻(pín)段過高(gāo)或過低(dī),首先調整分(fēn)頻(pí©n)器(qì)電(diàn)平,再調整均衡;
3)盡量不(bù)調整分(fēn)頻(pín)點附近(jìn)的(de)頻(pín)率,如(rú)果曲線實在太差,可(kě)以先嘗試改變分(fēn)頻(pín)點或斜率,看(kàn)能(néng)↕否補償;
4)盡量少(shǎo)提升,多(duō)衰減,尤其要(yào)避免Q值很(hěn)高(gāo)的(de)提升。


3.9 聽(tīng)音(yīn)及選曲


上(shàng)述調試完畢後,還(hái)需根據熟悉的(de)曲目進行(xíng)試聽(tīng),再進一(yī)步調整均衡。



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