声系统的发展及动态分析

作     者：崔广中 

作者机构：信息产业部电子第三研究所北京100015 

出 版 物：《电声技术》 (Audio Engineering)

年 卷 期：2000年第24卷第10期

页      面：15-17页

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

主　　题：声系统 动态分析 节目源 传声器 调音台 

摘      要：1 声系统的发展 随着现代科学技术的进步,声频系统设备在近年来得到飞速发展,有人说三年一更新,五年一大变,此话一点也不夸张。模拟设备性能挖潜似乎已经走到尽头,数字设备应运而生,并因其性能优越得以迅猛发展。模拟设备与数字设备同时并存,各显其能,正是目前声频设备发展的特点。各种类型的声频工作站的出现,使声频设备的性能向前跨了一大步,这种工作站集多种设备功能为一体,使声频系统设备从庞大的“机柜型逐步小型化。由于调试精确,使声系统质量得到不少改善,音质效果得到明显提高。从设计手段来看,近些年来由于应用CAD技术,世界范围内出现了多种不同类型的设计软件,这些软件不但囊括了系统设备的全部设计,而且在系统工程设计中也得以广泛应用,出现了多种使用方便的设计软件,由于每种软件有庞大的资料库作后盾,不但有系统设备的基本资料,同时兼容了建筑声学中应用的吸声材料库,这为融电声/建声为一体的声系统综合设计带来很大益处。尽管这些软件目前仍存在这样那样的问题,但是,由于它的先进性及强大的生命力,正在逐步得到声频工作者的青睐。 先进的设计手段及性能优良的设备,为声系统的设计带来方便,使系统功能日趋完善,性能更加优良。近年来,在不少工程的设计中,也都取得了较好的效果。然而也有许多系统的使用效果并不令人满意,主要表现在两个方面,一是虽然系统设备先进,系统设计优良,但由于操作不当,导致系统性能发挥不正常。二是系统设备性能低劣,效果无从发挥。值得注意的是近些年来,不少工程由于注重了“经济效益,在做系统时没有进行技术设计,而是一味地搞设备搭配,对一些基本技术指标缺乏了解或重视不够,造成音质效果不佳,带来不可挽回的损失。虽然目前的声频设备在配接参数(阻抗、电平及平衡)上已趋于标准化,为设备选型带来方便,但是,作为系统设计师及操作人员,了解系统的主要性能是非常重要的,可为系统的准确设计及正确地操作使用带来方便,并因此可以带来好的音质效果。2 声系统的动态分析2.1 节目源的动态 近代声学的发展,引起了相关技术的进步,也使人们对音质的要求越来越高。一个好的声系统,不但要有质地良好的声系统设备,更要有一个合理有效的系统设计,其中系统动态又是重中之重。现代交响乐的动态已超过90 dB数字录放设备的动态电平远远超过模拟设备50/60 dB的范围。就语言的动态而言,普通讲话的声压级,根据国标“汉语标准频谱GB7347-87规定,人们自然状态发音,是指既非高喊亦非轻声的发音。“据统计,自然状态发音的自由场声压级在口前1 m远处平均值,男声为67 dB,女声为63 dB(以20微巴为基准)。又据国标《耳语标准化频谱》GB7348-87规定,耳语声压口前4cm处取样,其自由场声压级为70 dB。由此可见,耳语时声级更轻,由于人耳的鉴别力,对熟悉的声音可鉴别出比环境噪声更低的信号。大型交响乐队室内最高声压级可达120 dB,室内环境背景噪声在30 dB(A)左右,而当系统工作时,加上灯光空调开启情况下的系统总噪声大致在30～40 dB,表明其动态范围在30～120之间,上下限有90 dB之多。这些数字对系统设计师及调音师是非常重要的。常常出现这样的情况,一个质地良好的声系统,由于调音师操作不当,使现场的音质不尽人意,其主要原因是由限幅引起的信号失真甚至严重失真,使音质变坏。一个调音师常常不害怕大型交响乐队的演出调音,而对演员的人声爆破音感到头痛。1986年在对总政治部话剧团进行现场录音测量时发现,有几位看起来很文静的女演员朗诵发声时的爆破音声压级竟超过120 dB(而在火炮旁记录的打炮声压级也不过是130 dB老式的伊尔-18喷气客机,起飞时客仓内声压级为110 dB),这种声音被调音师称为“喷口,对这种声音的扩声若不采取措施,音质将会严重受损,因为信号从传入系统开始便会严重削波。有经验的调音师在对演员不熟悉时,宁可在输入级先衰减20 dB甚至更多,然后再慢慢开大增益,以保证信号的良好传输。 综观语言/音乐的声级范围,对其动态上限必须建立起120～130 dB SPL的概念(下限取决于环境噪声级),这对于系统的设计与使用都是有好处的。2.2 声系统设备的动态 一个声系统不管应用的场合多么不同,其框架结构大致可以分为传声器,调音台,周边设备,功放及扬声器系统。为了使系统设备对节目源信号进行高质量传输,系统各级设备的输入输出电平便成为关键。2.2.1 传声器动态 根据原电子工业部标准SJ2112-82《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》及IEC268-15《声系统设备》规定,传声器最大声压级测量应在140 dB SPL下进行(此处考虑了6 dB的余量),这主要是考虑到节目源的动态上限有时可达130 dB甚至以上。现代传声器,不论是动圈的还是电容的,在产品设计时均充分考虑到了这