就室内扩声而言，采用电声设计来控制和改善厅堂的音质； 在室外扩声方面，采用电声设计来控制室外声场的音质。

扩声音响系统设计的最终目的是保证声源与音响系统的末端——扬声器处于同一声场区域，让听众感受到声源的真实存在并满足高保真播放的扩声要求。

本章重点介绍厅堂音响系统的设计、音箱的声场布置和立体声扩声系统。 通过工程实例的介绍，简要说明了工程设计的具体方法。

一

1个

扩声系统设计条件

为了在扩声系统的设计中达到良好的音质，必须满足一些必要的条件，这是对整个音响系统的声学指标设计的基本要求。

1. 更低的背景噪音

用于扩声的大厅和房间必须具有低背景噪音。 噪声不仅可能来自室外，也可能来自室内，如空调、通风设备、灯光设备运动等产生的噪声，应采取措施尽可能降低听音环境的噪声。

过大的噪音会降低电动扩声系统的清晰度和可懂度，使音响系统难以达到理想的音质ktv音箱摆放，增加设备的输出功率以提高输出声压级可能会导致声反馈和使系统无法稳定工作。

施工和装修时必须充分考虑室内噪声控制问题，采取必要的隔音措施。 一般剧院的背景噪声为25-30dB，报告厅为30-35dB，体育馆为47-56dB。

2、声压级均匀合理

根据不同类型的扩声要求房间内的声压级达到一定值。

具体来说，音乐放大应达到平均声压级80-85dB，语言放大70-75dB，背景音乐60-70dB，不均匀度控制在±4dB以内。 这就要求电扩声系统要有足够的输出功率和声音增益，室内声场要扩散均匀，近反射声要充分合理利用，音箱的辐射特性和摆放要合理选择。

3.确保清晰

扩声系统应保证声音的清晰度和语言的可懂度。 这一要求对于语音增强的场合尤为重要，一般认为最大允许的辅音清晰度损失率不应超过15%。 对于以音乐播放或扩声为主的厅堂，该指标可适当放宽，但要求音响效果较好。

4.保证系统能稳定工作

当音频系统达到规定的平均声压级时，应有足够的声反馈稳定余量，以保证系统不会因反馈而引起自激啸叫。 一般要求反馈稳定裕度为6dB。

5、声像与图像的基本一致性

一个成功的扩声系统应该保证声像与形象一致，让听众感觉不到扩声设备的存在，就好像直接听到舞台上的声音一样。

6、传输频率好，失真小

音响系统应具有宽广平坦的频率响应和低失真。

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声场总功率的估算

在音响工程中，很难用计算方法定量分析扬声器的特性、摆放位置、扬声器的电功率、高、中、低频的分配比例以及由此产生的室内声场之间的关系，因为通常在这种情况下，系统设计者无法获得准确计算所需的所有数据，而扬声器制造商往往不会为组合扬声器系统提供完整的指向性特性参数，而室内声构造特性的相关参数一般也不容易获得准确获取。

因此，实际的工程设计往往是根据经验和一般原则，先选择扬声器的布局，然后进行估算，确定所需扬声器的大致参数和规格，并确定具体的摆放位置和方向。 测试和实际试听，调整音箱的布局，必要时增加一些辅助音箱。

如前所述，由于一些重要参数难以准确获取，因此在实际音响工程中很难对室内声场进行准确、定量的计算。 在参数不准确的情况下，用一整套复杂的计算过程得出一些不准确的结论，并没有太大的实用价值。 因此，工程设计中常采用估算方法作为设计和系统调试的参考依据。

一、估算条件

室内声场的估计方法是建立在混响声场完全均匀、声源方向性已知且理想的前提下。 这两个基本条件满足得越好，估计的结果就越接近实际； 否则误差会更大。

室内声场估算的基本思路是：室内任一点的声压级由两部分组成，一是直达声场在该点的声压级，二是混合声场在该点的声压级，两者叠加。 然后得到此时的实际声压级。

直达声场符合平方反比定律，房间内各点的直达声压级可以很容易地计算出来。 根据临界距离Dc的定义可知，在临界距离处直达声的声压级等于混响声的声压级。 因此，通过计算临界距离处的直达声声压级，我们就知道了此时的混响声压级。

假设房间内的混响声场是（理想情况下）均匀分布的，使得房间内各处混响声的声压级等于临界距离处混响声的声压级。 有了室内各位置直达声和混响声的声压级数据，就可以计算出室内声场各位置的声压级。 需要注意的问题是，在具体计算时，要换算成扬声器的距离和扬声器的输入电功率来计算直达声场的声压级。

一般来说，声场的总电功率可以由室内声场的稳态声压级来估算。

2. 声场总电功率估算公式

在实际工程应用中，估算声功率时，混响声的声压可以忽略不计ktv音箱摆放，可视为功率余量的一部分。 这样，只要确定了声场中某一方向距离D处的声压级LP，就可以通过LP来估算声功率值。

声功率不同于一般扬声器或扬声器系统标示的电功率，区别在于扬声器的转换效率η。 扬声器的效率与扬声器所使用的扬声器单元的结构和形状有很大关系。

例如，纸盆音箱的效率约为1%，喇叭音箱的效率可达15%。 目前大部分音箱的产品说明书都没有给出η值，而只给出了灵敏度值S。为了通过音箱的灵敏度来估算系统的电功率，可以做如下假设：

(1) 混响声压作为声压裕度的一部分被省略。 此时，扩散声场可以视为自由声场。

(2)接收点与扬声器的距离为D(m)，在扬声器的声辐射轴上。

这样就可以得到自由声场中声压级的计算公式： LP = S - +

式中：LP为声场的声压级； P 是供给扬声器的电功率； S是扬声器的轴向灵敏度。

例如，给灵敏度为92分贝的喇叭加上3W电功率，可得距喇叭8m处的声压级为：LP=92-+=78.8分贝。

假设在一个供声区内有多组（N组）对供声灵敏度相同的扬声器，则应将上式相加，即变为：LP = S - + +

电功率P可写为：P = 10(Lp-S-+)/10

扬声器的额定功率不应小于按上述公式计算出的P值。 公式中没有考虑混响效应，混响会增加播放声场的响度。 如果混响时间在1.5s~2.0s左右，则扬声器的额定功率以（0.5~0.8）Pe为宜。 但是，稳妥的做法是当作没有混响来考虑，这样就留有余量。

(3) 假设接收点距扬声器辐射轴θ度，离轴送声区声场直达声压级可按下式计算：

LP(θ) = S -20lg Dθ + + (θ) + 电功率P可写为：

P(θ) = 10(Lp-S-+θ-(θ))/10

式中： LP(θ)——离轴角度θ处接收点的声压级；

Dθ ——送声点离轴角度θ的轴距；

D(θ)——扬声器的指向性函数，(θ)值应由扬声器厂家提供。

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计算点

1.计算扬声器的驱动功率

根据各地要求的平均声压级，选择音箱的灵敏度和收听距离。 根据上述公式，可以计算出系统所需声场的电功率。 即扬声器所需的驱动功率。

① 确定声压级

一般厅堂语言扩声要求平均声压级75dB左右； 对于音乐节目的扩声，平均需要85dB左右的压力级。 考虑到音频信号的动态范围，语言扩声要考虑6dB的余量，音乐扩声要考虑10-12dB的余量。 如果要求更高，它应该更大。 一般可以考虑18dB的余量。 .

对于歌舞厅的扩声，一般以广电部颁布的标准-86表中的最大声压级值为准。

声压级LP的确定必须充分考虑扩声系统的动态余量。

② 确定音箱灵敏度

在计算之前，首先要确定扬声器的灵敏度。 需要指出的是，音箱的灵敏度往往与音箱的型号有关。

灵敏度确定了，音箱型号也就基本确定了，不宜随意更改。 扬声器的灵敏度对系统所需的电功率有很大影响。 灵敏度相差3dB，电功率相差一倍。 因此，专业音箱的灵敏度不宜过低，一般应在95-100分贝左右。

③ 确定聆听距离

扬声器的最远送声距离D不应超过3Dc。 即最远距离D应小于临界距离Dc的3倍

④声场总电功率

许多厅堂需要在不同的区域提供声音，因此系统的总电功率应该是所有声源所需电功率的总和。

例子

在多功能厅（一层）中，其混响时间T60=1.2s，房间常数R=1860，两个组合音箱，灵敏度为30m，则最长传输距离内； 语言的清晰度能否得到保证，说话者的驱动力如何？ 假设现场发声器的指向性函数（θ）=-3dB，偏离水平角度30°，那么需要多少扬声器驱动功率才能在与接收点30°相同距离处获得相同声压级离轴？

解：D=30<3Dc

∴ 30m以内可保证语言清晰度。

∵P=10(Lp-S-+)/10

查表得到LP=98dB

∴所需的最大驱动功率为285W。

∵(θ)=-3dB

P(θ)=10(Lp-S-+θ-(θ))/10=567(W)

答：偏离30°角后，所需最大驱动功率应为567（W）。

2、确定功放的功率和数量

扬声器所需电功率的计算完成后，就可以根据扬声器的数量和功率来确定功放的功率和数量。 总的原则是功放功率要与音箱功率相匹配。 在实际工程中，常采用以下方法确定。

① 对于一般的厅堂，希望功放的功率与音箱的功率相等。

②对于以语言扩声为主的报告厅、音乐厅等厅堂，功放的功率可小于音箱功率的1/3； 这可以最大限度地减少扬声器的失真并获得最佳保真度。

③对于电影院、歌舞厅等以放大音效为主的厅堂，功放的功率可大于音箱功率的1/3； 这样可以使音箱的音量充沛，节奏感强，功率得到充分利用。

功放的功率确定后，可根据指定型号的功放单台功率确定功放的数量。

例如

上题两只音箱的功率是567W，单只音箱的功率是284W。

例如用于舞会扩声：功放功率为567×1.33=754W； 单个扬声器的驱动功率为377W。

如果音箱阻抗为8欧姆，可选用P-2400功放一台，功率为400W×2。

从扬声器灵敏度的声压级出发，根据功率增加一倍声压级增加3dB，距离增加一倍声压级衰减6dB的规律，不难推导出扬声器全功率时声线直接冲击点的声压。 班级。 例如，对于250W的扬声器，在约8m的距离处，最大声压级比灵敏度声压级大约6dB。 计算过程如下：

音箱全功率运行输入功率（250W）约等于灵敏度测试功率（1w）乘以8倍：1W*2*2*2*2*2*2*2*2=256W

前文提到，功​​率每增加一倍，声压级就会增加3dB，所以满功率时灵敏度测试点的声压级应该大于它的灵敏度值：3dB*8=24dB

另外，8m相当于灵敏度测试距离（1m）乘以3的距离：1M*2*2*2=8M

距离每增加一倍，声压级就会衰减6dB，所以这里的声压级应该低于灵敏度测试点：6DB*3=18dB

功率增加引起的声压级增益与距离增加引起的声压级衰减相互抵消，净增益为：24dB-18dB＝6dB

3.速度算法

在音响工程场景中，速度算法常被用于估算。 对于灵敏度为95-100 dB的扬声器系统的大厅，可以快速计算出功率为0.5W/m3； 对于要求更高的厅堂，功率可以快速计算为1W/m3。 快速算法也可以作为公式法的参考。

例如：

多功能厅室内面积为5m高，通常作为普通厅使用。 选择灵敏度为98分贝的音箱，以0.5W/m3的速度计算，需要的功率。 此时可选择250W×2或275W×2两种功放。 根据阻抗匹配原理，四只额定功率为250W、灵敏度为98dB的喇叭即可满足需求。

经验表明，如果厅堂没有特殊结构，厅堂高度在3m-4m左右，混响时间在1.5s-2.0s之间，才能达到最高声压级（一等舱标准）舞厅），主音箱的总音量功率可以估算在每平方米空间2W~5W左右。 要求的声压级每增加3dB，扬声器的功率就必须加倍（加倍）。 例如在一个大厅里，按照每平方米5W的标准，初步确定主音箱的总功率为500W。 现在如果期望声压级从1级提高到2级，那么主音箱的总功率应该从500W提高到2级； 如果希望将声压级提高到2级，则主音箱的总功率应翻倍至*2=

另一方面，如果大厅的高度增加，虽然扬声器的高度不变，但所需的总功率也会增加，大约是功率的两倍加上高度的四分之一（高度时无法计算）无限增加）。 这是由于此时从大厅顶部反射过来的声音减少了。 如果扬声器随着大厅高度的增加而挂得更高，则应按平方反比法则计算（详见第一章），即距离增加一倍，声级降低6dB； 如果要保持音量不变，则功率必须增加 6dB（4 倍）。 另外，当混响时间过短时，总功率应适当增加。

必须指出的是，由于各种音箱的转换效率有很大差异，不同厅堂的声学特性也有很大差异，因此估算的数据会有很大差异。 即便如此，由于功率呈几何级数增减，声级变化明显，而在高功率时，声级随功率变化的相对变化较小，因此估算出的功率数据差异较大。 ，而且听觉效果不会有这么大的差别。 至于是取上限还是下限，或者适当加点保证金，要根据档次高低和资金充裕程度来选择。

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