學校報告廳音響擴聲系統(tǒng)的設計要求與設計標準，接著介紹聲場處理器、數(shù)字音頻處理器及數(shù)字功率放大器等數(shù)字產(chǎn)品的功能和應用，后對數(shù)字音頻技術(shù)、智能會議系統(tǒng)進行深入分析。

　　一、前言

　　學校報告廳音響擴聲系統(tǒng)已不是單一的音響設備的有序組合，而是一個集建筑聲學(聲場)和信息電子技術(shù)(音頻電子設備)為一體的聲音閉環(huán)系統(tǒng)。它對環(huán)境的要求也越來越高，要求觀眾廳有足夠的聲壓，并具有均勻的聲場分布。相應地，音響擴聲系統(tǒng)已不是僅提供簡單的擴音功能，而是會隨使用要求不同呈現(xiàn)不同的聲學效果和使用功能。一般來說，音響擴聲系統(tǒng)主要由傳聲器、揚聲器、調(diào)音臺、聲場處理器、音頻處理器、自動混音臺及數(shù)字功放等設備構(gòu)成。

　　二、擴聲系統(tǒng)設計要求

　　學校報告廳主要承擔學術(shù)報告、會議等以語言為主的擴聲，這就要求音響擴聲系統(tǒng)能真實清晰地還原語言信號。首先，系統(tǒng)要保證有良好的語言清晰度和足夠的、均勻的聲壓，語言清晰度頻帶在300～6000Hz。此外，報告廳也是進行歌舞、戲曲、音樂等文藝表演的場所，需要擴聲系統(tǒng)能還原再現(xiàn)各種音源。因此，這就對信號的清晰度和豐滿度提出更高的要求。

　　三、擴聲系統(tǒng)的設計標準

　　音量的設計標準音量和擴聲系統(tǒng)的額定功率相關(guān)，足夠的音量是擴聲系統(tǒng)的基礎(chǔ)目標要求。根據(jù)行業(yè)標準GB50371—2006《廳堂擴聲系統(tǒng)設計規(guī)范》對多功能用途擴聲標準要求，以語言類為主的廳堂大聲壓為≥90dB，一舞廳≥103dB，二舞廳≥110dB。音量水平是根據(jù)信噪比和系統(tǒng)運行特色來決定的。

　　音質(zhì)的設計標準音質(zhì)主要取決于擴聲系統(tǒng)的非線性失真和傳輸頻率特性。國標規(guī)定一廳堂傳輸頻率特性指標為以100～6300Hz的平均聲壓為0dB，在此頻帶內(nèi)允許范圍為-4～+5dB，50～100Hz和6300～12500Hz的允許范圍為-8～+4dB。頻率傳輸特性是決定音質(zhì)的關(guān)鍵指標，非線性失真也是影響音質(zhì)效果的因素之一。此外，音樂和語言的清晰度也是衡量音質(zhì)的重要標準。清晰度的衡量方法很多，實際操作中通常依靠現(xiàn)場的主觀感覺進行評價。

　　聲場的設計標準標準要求一廳堂不均勻度為1000Hz時不大于6dB，4000Hz時不大于8dB，100Hz處不大于10dB。所以，學校報告廳應該按照標準來構(gòu)建聲場，要求有盡可能均勻的聲場。

　　四、傳聲器的選擇和應用

　　傳聲器是整個系統(tǒng)的“入口”。傳聲器把采集到的聲波信號轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號進行輸出，這就需要后端的音頻處理設備把信號放大提高，因此，如果話筒有雜音輸入，那么后端很難，傳聲器的選擇和使用方法對擴聲質(zhì)量和效果會產(chǎn)生很大影響。此外，在室內(nèi)存在聲反饋的矛盾，因此，對傳聲器(話筒)的靈敏度、頻響范圍、指向性都有較高的要求。

　　靈敏度是指傳聲器開路輸出電壓U和聲壓P的比值。實際上并不是靈敏度越大越好，靈敏度適中就可，不一定追求高靈敏度。傳聲增益125～6300Hz的平均值不低于-8dB。

　　對室內(nèi)擴聲來說，擴聲系統(tǒng)所能達到的聲音大小程度受聲反饋(反饋就是聲音從揚聲器經(jīng)功放音箱輸出再傳回揚聲器的過程。經(jīng)多次反饋達到一定時，嘯叫便會產(chǎn)生)的牽制。因此，在同一擴聲系統(tǒng)中，傳聲器靈敏度高了，輸出電壓就會增大，揚聲器發(fā)出的聲音也會相應增大。為了防止反饋嘯叫，不得不把音量調(diào)小，從而達到良好的擴聲效果。

　　頻響范圍是指傳聲器在一恒定聲壓下，不同頻率時測得的輸出電壓變化值。一般來說，頻響曲線越平越好，對于會議話筒，其頻響范圍在250～4000Hz就可以了。設計時應將頻譜范圍放在較高的頻段內(nèi)，以提高語言的清晰度。因為人的語言頻譜范圍一般在100～4000Hz，所以對清晰度影響較大的是高頻段。

　　傳聲器的指向性是指在某一頻率下，在某一方向的靈敏度與大靈敏度的比值。對于學術(shù)報告、會議等語言類擴聲來說，為有效地預防、抑制聲反饋引起的聲音嘯叫，要選用有指向性的傳聲器。指向性與接受的聲波信號頻率有很大關(guān)系：頻率越低時，指向性越差;頻率越高時，指向性越強。

　　輸出阻抗是傳聲器輸出端用頻率1kHz聲音信號測得的內(nèi)阻的模值，分為高阻抗和低阻抗兩種。我國推薦使用的是200Ω、600Ω和2000Ω。傳聲器具體有以下應用。

　　1、拾音方式。對于傳聲器的拾音方式主要分為兩種情況：在進行語言擴聲時，話筒的聲軸要正對演講人;而在進行音樂會的擴聲時，一般采取立體拾音的方式來進行。

　　2、相對位置。距離越大越能減少聲反饋，因此，話筒在擺放時相對位置要遠，應該盡量降低高度并避免其正對音箱。

　　3、傳聲器與發(fā)聲者的距離。一般來說，用作演講的話筒離口型的距離取為10～20cm為宜。若離話筒太近，受講話氣流的影響，其低頻聲音會加重，聲音出現(xiàn)混雜不清、悶聲悶氣的效果，直接影響語言的清晰度，所以應離話筒稍遠一點兒，避免講話氣流直沖話筒;也不能太遠，否則聲音信號會變?nèi)?，影響拾音靈敏度。另外，合適的距離能有效地抑制環(huán)境噪音的進入。一般來說，近場靈敏度要比遠場高，而環(huán)境噪音都來自遠場，如果演講者口型離傳聲器在10～20cm，發(fā)出的聲音屬于近場，演講者的低頻靈敏度比環(huán)境噪音高，從而相對抑制噪音靈敏度。

　　五、揚聲器(音箱)的選擇

　　揚聲器一般采用主音箱與輔助音箱。如果要求特殊的音響效果，則還需要前置音箱、環(huán)繞音箱和低音音箱。揚聲器的額定功率要根據(jù)大聲壓以及廳堂空間的大小決定。如容納500人的會場，可選用主音箱一對，額定功率可選擇大一些;輔助音箱五對，額定功率在250～750W之間。音箱的頻響指標根據(jù)所追求的傳輸頻率特性來決定，如對于一廳堂擴聲系統(tǒng)，傳輸頻率特性指標規(guī)定為：以80～8000Hz的平均聲壓為0dB，在此頻帶內(nèi)允許范圍-4～+4dB。

　　六、數(shù)字音頻技術(shù)產(chǎn)品與應用

　　數(shù)字音頻技術(shù)和模擬音頻技術(shù)是實現(xiàn)擴音系統(tǒng)的兩種方式。數(shù)字音頻系統(tǒng)在混音和處理階段采用數(shù)字音頻技術(shù)，其抗噪音能力和音質(zhì)比模擬音頻系統(tǒng)要強，解決了遠距離傳輸?shù)男盘柛蓴_損耗問題。

　　聲場處理器數(shù)字音頻矩陣是用數(shù)字方式實現(xiàn)模擬矩陣切換的系統(tǒng)，有FPGA和DSP兩種方式。DSP處理器可實現(xiàn)增益控制、數(shù)字自動混音、均衡控制、反饋抑制等。當進行音樂擴聲時，DSP處理器對單雙聲道的聲音信號進行數(shù)字處理，呈現(xiàn)出多種場景下的音效效果，如營造立體聲的幻覺，讓人能感受到如同在影院、音樂廳等特定環(huán)境下的聽覺效果。

　　數(shù)字音頻處理器有著強大的音頻處理功能，可實現(xiàn)自動增益控制(AGC)、圖示均衡、參量均衡、效果處理、延時壓縮、限幅分頻等。它可代替均衡器、壓限器、濾波器、反饋抑制器、限幅、演示、分頻等多臺外圍器材，節(jié)省成本、減少故障率并提高穩(wěn)定性。

數(shù)字功率放大器，一般分為A類、B類、AB類和D類。其中，A類模擬功放保真率高，但是效率低;采用PWM調(diào)制驅(qū)動功放管的D類功放，效率高達90%，但是音質(zhì)較差。運用D類功放的效率和A類功放的效果相結(jié)合，產(chǎn)生出高性能、率的數(shù)字功率放大器。數(shù)字功率放大器是把前端的信號進行數(shù)字處理及放大，推動揚聲器擴出聲音，主要技術(shù)特點是音質(zhì)好、功率大。如Class-I數(shù)字功率放大器的阻尼系數(shù)大，頻響特性寬，音質(zhì)特別純真，能夠輕松推動2Ω或更低阻抗的大功率揚聲器;有高達90%的電源轉(zhuǎn)換效率，熱量小，穩(wěn)定性高，可用網(wǎng)絡化鏈接，還便于遠距離監(jiān)控。數(shù)字功放擴聲功率的大小不同，會給語言清晰度帶來較大影響。大型會場聲壓控制在75～80dB為宜，語言清晰度保持基本不變。數(shù)字功放的三段壓限技術(shù)可保持輸出恒定，有效避免嘯叫。

　　網(wǎng)絡遠距離傳輸技術(shù)，是在數(shù)字音頻技術(shù)的基礎(chǔ)上了現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)無衰減遠距離傳輸功能?，F(xiàn)在比較成熟的以太網(wǎng)音頻傳輸協(xié)議是CobraNet和EtherSound，在局域網(wǎng)中進行數(shù)據(jù)傳遞。其關(guān)鍵的核心技術(shù)是把低電平、多通道、長距離的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸，實現(xiàn)了頻信號的網(wǎng)絡化傳輸交換與控制處理，可解決多路音頻線難以鋪設和遠距離傳輸?shù)膯栴}。

　　七、現(xiàn)代智能會議系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與應用

　　抗噪音自動傳聲器具有強指向性，小于30°的接收角度，能有效地排除周圍噪聲入量，提高語言聲音的純凈度，保證會議語言擴音效果;在0.5～2M范圍內(nèi)拾音增益自動調(diào)節(jié)，從而使拾音輸出信號均衡，保持同樣音量，有效地控制話筒信噪比;提高語言清晰度，通過語言傳輸指數(shù)(STIPA)測試，抗噪聲傳聲器比普通傳聲器提高0.05，語言清晰度有了很大提高;具有智能化噪音及自動增益控制(AGC)功能，遠近距離拾音都能使語言清晰度良好。

　　強指向性揚聲器能把聲音定向播放，以窄的波束向指定方向傳播，使場地前后的聲音音量大小根據(jù)要求而定，聲音均勻。當前上市的產(chǎn)品大部分為條狀柱形指向性音箱。此外，還有方形磁磚音箱，其指向性是垂直方向和水平方向相同，波束都很窄，傳播角度呈銳角形式，能將聲音更準確地給聽眾區(qū)域，能有效地防止嘯叫，很大程度上減弱了聲反饋對擴聲系統(tǒng)帶來的干擾。

　　語音控制技術(shù)隨著科技的進步，人工智能技術(shù)得到快速發(fā)展，語音控制技術(shù)已經(jīng)在智能會議系統(tǒng)中得到應用?？梢灾苯佑谜Z音來控制相關(guān)功能操作，更加簡單實用，非人員即可操作，實現(xiàn)自適應語控智能會議系統(tǒng)。“所聽即所見”技術(shù)是語音與文字智能轉(zhuǎn)換的一個突破，可實現(xiàn)學術(shù)報告及會議中演講人的講話內(nèi)容實時轉(zhuǎn)變成文字，投射到大屏上觀看;也可以實時顯示圖片說明字幕及視頻資料上的音頻字幕，從而增強學術(shù)報告及會議視聽效果。

　　自動混音臺聲音的質(zhì)量與效果與傳聲器開啟的個數(shù)有直接關(guān)系，一般來說，開啟的話筒越少越好。話筒開啟的數(shù)量多，進入傳聲器的環(huán)境噪音也多，如果控制不好，會引起聲反饋嘯叫現(xiàn)象。嘯叫是室內(nèi)擴聲系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)又難以解決的問題，對此，一種比較直接的解決方式是在話筒底座上安裝開關(guān)，不用時關(guān)閉話筒以避免嘯叫。但這種方式也容易造成因忘了開啟話筒，導致講話者聲音擴不出去的事故。自動混音技術(shù)就解決了這個問題。自動混音臺能以毫秒的開關(guān)速度實時控制，優(yōu)先只接通聲音大的單只話筒，提高傳聲器增益和聲音的清晰度。

　　對于高校會議室報告廳音響擴聲系統(tǒng)而言，智能化、數(shù)字化是未來發(fā)展的方向。數(shù)字傳聲器、數(shù)字揚聲器、數(shù)字音頻處理器、自動混音臺、數(shù)字調(diào)音臺、功放及數(shù)字處理技術(shù)是智能會議系統(tǒng)的核心技術(shù)。智能會議系統(tǒng)的應用，很好地滿足了現(xiàn)代辦公會議的使用要求，很大程度上提高了使用效率和管理效率，降低了管理成本，有著廣闊的發(fā)展前景。