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2010/11/6
擴(kuò)聲工程概述
公共廣播擴(kuò)聲工程屬于擴(kuò)聲系統(tǒng)的一個(gè)分支。所以我們首先對(duì)擴(kuò)聲工程作一概括，便于讀者能從更高的層面加深對(duì)公共廣播擴(kuò)聲工程進(jìn)行認(rèn)識(shí)。
社會(huì)上許多人都對(duì)擴(kuò)聲工程認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為擴(kuò)聲系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，只要把話筒（及其他聲源）、調(diào)音臺(tái)、功放和揚(yáng)聲器等這些設(shè)備連接在一起就能組成一項(xiàng)擴(kuò)聲工程。這種理解造成許多業(yè)主投入了不少資金，可實(shí)際得到的效果與想要的效果差距甚遠(yuǎn)。
擴(kuò)聲系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及電子技術(shù)、電聲技術(shù)、建聲技術(shù)和聲學(xué)藝術(shù)等多種學(xué)科，同時(shí)還須與視頻系統(tǒng)（多媒體投影和攝像系統(tǒng)）、舞臺(tái)或舞廳燈光系統(tǒng)和安保系統(tǒng)等子系統(tǒng)的密切配合和協(xié)調(diào)。擴(kuò)聲系統(tǒng)的音響效果不僅與電聲系統(tǒng)的綜合性能有關(guān)，還與聲音的傳播環(huán)境——建筑聲學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境密切相關(guān)。
擴(kuò)聲系統(tǒng)作為一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須綜合考慮上述各種問(wèn)題。在選擇性能良好的電聲設(shè)備基礎(chǔ)上，通過(guò)周密的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仔細(xì)的系統(tǒng)調(diào)試和良好的建聲條件，達(dá)到悅耳、自然的音響效果。
擴(kuò)聲工程分類
廣義的擴(kuò)聲音響系統(tǒng)包含擴(kuò)聲系統(tǒng)和放聲系統(tǒng)兩大類:
1) 擴(kuò)聲系統(tǒng)
揚(yáng)聲器與話筒處于同一聲場(chǎng)內(nèi)，存在聲反饋和房間共振引起嘯叫、失真和振蕩現(xiàn)象。要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和正常運(yùn)行，最高可用的系統(tǒng)增益比發(fā)生聲反饋?zhàn)约さ呐R界增益低 6dB。
2) 放聲系統(tǒng)
系統(tǒng)中只有磁帶機(jī)、光盤機(jī)等聲源，沒(méi)有話筒，不存在聲反饋可能，聲反饋系數(shù)為0，是擴(kuò)聲系統(tǒng)一個(gè)特例。
擴(kuò)聲音響系統(tǒng)按用途可分為以下幾類：
1）室外擴(kuò)聲系統(tǒng)
室外擴(kuò)聲系統(tǒng)主要用于體育場(chǎng)、車站、藝術(shù)廣場(chǎng)、音樂(lè)噴泉等。它的特點(diǎn)是服務(wù)區(qū)域面積大、空間寬廣、背景噪聲大；聲音傳播以直達(dá)聲為主; 要求的聲壓級(jí)高，如果周圍有高樓大廈等聲反射物體，揚(yáng)聲器布局又不盡合理，聲波經(jīng)多次反射而形成超過(guò) 50ms 以上的延遲，會(huì)引起雙重聲或多重聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)回聲等問(wèn)題，影響聲音的清晰度和聲像定位。室外系統(tǒng)的音響效果還受氣候條件、風(fēng)向和環(huán)境干擾等影響。
2）室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)
室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，包括各類影劇院、體育館、歌舞廳等。它的專業(yè)性很強(qiáng)，既能非語(yǔ)言擴(kuò)聲、又能供各類文藝演出使用，對(duì)音質(zhì)的要求很高。系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要考慮電聲技術(shù)問(wèn)題，還要涉及建筑聲學(xué)問(wèn)題。房間的體形等因素對(duì)音質(zhì)有較大影響。
3）流動(dòng)演出系統(tǒng)
擴(kuò)聲系統(tǒng)除了固定安裝系統(tǒng)外還有流動(dòng)系統(tǒng)。常用于各種大型場(chǎng)地[如體育場(chǎng)（館）、藝術(shù)廣播和大型宴會(huì)廳等非文藝演出用臨時(shí)安裝的系統(tǒng)稱流動(dòng)演出系統(tǒng)。流動(dòng)演出的音響設(shè)備必須結(jié)構(gòu)緊湊，便于攜帶、運(yùn)輸和安裝，可靠性高并能適應(yīng)各種苛刻的使用環(huán)境。大型流動(dòng)系統(tǒng)的投資大，通常向?qū)I(yè)音響公司租賃使用。
4）公共廣播系統(tǒng)
這便是本文所講的內(nèi)容。當(dāng)擴(kuò)聲區(qū)域較大且分散，或使用分散式供聲方案時(shí)，宜采用公共廣播系統(tǒng)擴(kuò)聲。對(duì)公共廣播的音質(zhì)的要求不如其它擴(kuò)聲系統(tǒng)。公共廣播在早期多半是提用于供背景音樂(lè)和廣播節(jié)目，近幾年來(lái)，公共廣播系統(tǒng)還兼做緊急廣播，可與消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。公共廣播系統(tǒng)的控制功能較多，如選區(qū)廣播和全呼廣播功能、強(qiáng)制切換功能和優(yōu)先廣播權(quán)功能等。揚(yáng)聲器負(fù)載多而分散，傳輸線路長(zhǎng)。為減少傳輸線路損耗，一般都采用 70V 或 100V 定電壓高阻抗輸送。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廣播擴(kuò)聲的聲壓級(jí)要求不太高，音質(zhì)以中音或中高音為主。
5）會(huì)議系統(tǒng)
隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)際交流的增多，近年來(lái)電話會(huì)議、電視電話會(huì)議和數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)（DCN）發(fā)展很快。會(huì)議系統(tǒng)廣泛用于會(huì)議中心、賓館、集團(tuán)和政府機(jī)關(guān)。
會(huì)議系統(tǒng)包括會(huì)議討論系統(tǒng)、表決系統(tǒng)、同聲傳譯系統(tǒng)和電視電話會(huì)議系統(tǒng)。要求音、視頻（圖像）系統(tǒng)同步，全部采用電腦控制和儲(chǔ)存會(huì)議資料。
聲場(chǎng)設(shè)計(jì)
聲場(chǎng)設(shè)計(jì)是滿足音響系統(tǒng)功能和音響效果的基礎(chǔ)，一個(gè)聲場(chǎng)的基本設(shè)計(jì)應(yīng)包括隔聲處理，現(xiàn)場(chǎng)噪聲的降低，建筑結(jié)構(gòu)的合理要求，聲均勻度的實(shí)現(xiàn)，聲顫動(dòng)、聚焦、共振、反饋等問(wèn)題的解決，室內(nèi)混響的正確計(jì)算。
好的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)該混響時(shí)間合適，建聲比例合理，聲音擴(kuò)散性好，沒(méi)有聲聚焦，沒(méi)有可聞的振動(dòng)噪聲，沒(méi)有死聲點(diǎn)，具有合適的響度，聲能分布均勻，滿足信噪比要求，各處頻率響應(yīng)均衡。
聲場(chǎng)設(shè)計(jì)從建筑設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就要考慮，它是擴(kuò)聲系統(tǒng)的基礎(chǔ)，涉及系統(tǒng)最終的音響效果，但也是非常復(fù)雜繁瑣的工作。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)在可采用多種聲學(xué)軟件工具進(jìn)行計(jì)算。最具代表性的聲學(xué)軟件有：美國(guó)JBL 公司的 CADP2、荷蘭菲利浦公司的 THE PHDPROGRAM、美國(guó) BOSE 公司的 Modeler®設(shè)計(jì)軟件和 Auditioner®試聽(tīng)軟件、美國(guó) MARK IV`S集團(tuán)的 ACOUSTA CADD 和日本 TOA 公司與日本東京大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的 CAD 軟件、松下的 CAD 等。而今國(guó)際 上最具盛名并廣泛采用的是德國(guó)ADA 在九十年代中期開(kāi)發(fā)的通用數(shù)據(jù) 庫(kù)EASE（Electro Acoustic Simulator for Engineers）設(shè)計(jì)軟件，目前使用主要流行是EASE3.0和 EASE4.0。聲場(chǎng)分析軟件主要設(shè)計(jì)參考指標(biāo)是：直接聲壓和混響聲壓 SPL、Alcons 語(yǔ)言清晰度、RASTI 語(yǔ)音傳遞指數(shù)、混響時(shí)間曲線、聲壓均勻度、計(jì)算延時(shí)時(shí)間等。
聲場(chǎng)設(shè)計(jì)關(guān)系到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的選型、供聲方案和信號(hào)途徑等。只有確定揚(yáng)聲器系統(tǒng)才能進(jìn)行功率放大器驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算和驅(qū)動(dòng)信號(hào)途徑的確定，然后再根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率的分配方案進(jìn)一步確定信號(hào)處理方案和調(diào)音臺(tái)的選型等。
聲場(chǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程可能需要反復(fù)多次才能達(dá)到要求。
擴(kuò)聲系統(tǒng)供聲方案
根椐建筑物的功能、體型、空間高度及布局等因素，可分為集中供聲、分散供聲和分區(qū)供聲三種供聲方案。良好的擴(kuò)聲工程應(yīng)能有效地控制揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)分布和滿足投射距離的聲壓級(jí)要求。
1) 集中供聲
顧名思義是把一組揚(yáng)聲器集中安裝在一個(gè)固定位置上的供聲系統(tǒng)。對(duì)于舞臺(tái)、劇場(chǎng)或多功能廳來(lái)說(shuō)，揚(yáng)聲器組通常安裝在靠近舞臺(tái)臺(tái)口上方左右兩側(cè)(三路揚(yáng)聲器系統(tǒng)可分為左中右三組安裝)。
由于聲音來(lái)自舞臺(tái)方向，與觀眾的視聽(tīng)方向一致，聽(tīng)感自然。為使全部觀眾區(qū)聲場(chǎng)均勻，揚(yáng)聲器應(yīng)置于較高的位置。為克服前幾排觀眾區(qū)“頭頂感”聲像，可在臺(tái)口兩側(cè)或臺(tái)唇部位設(shè)置若干小功率輔助揚(yáng)聲器，利用哈斯效應(yīng)解決前區(qū)觀眾聲像一致的問(wèn)題。
(哈斯效應(yīng)：一個(gè)聲場(chǎng)中的二個(gè)同頻聲源，在傳入人耳的時(shí)間差在50ms以內(nèi)時(shí)，人耳無(wú)法明顯辨別出它們的方位。感覺(jué)到聲音由先發(fā)出的聲源傳來(lái)。這種先入為主的聽(tīng)覺(jué)特性叫哈斯效應(yīng)。要注意的是：如果在上述條件下，這兩個(gè)聲源在聽(tīng)音位置上感覺(jué)響度差異較大時(shí)，將感覺(jué)到聲音由較響的聲源傳來(lái)，這叫聲音的掩蔽效應(yīng)。)
對(duì)四面均有觀眾區(qū)的大型體育館或大型廳堂，揚(yáng)聲器系統(tǒng)通常以一種“聲塔”形式的陣列組合吊掛在大廳中央。
利用揚(yáng)聲器指向特性，即偏軸方向的聲壓隨偏角增大而逞漸減少的特性，和聲壓級(jí)隨投射距離的增加按距離的平方減少的特性，可令聲場(chǎng)達(dá)到互補(bǔ)而均勻的結(jié)果，如圖 3-1 所示。但揚(yáng)聲器指向特性是頻率的函數(shù)，這種聲場(chǎng)互補(bǔ)的效果只在一定的頻率范圍內(nèi)起作用，隨著偏角增大，聲音的高頻部分迅速衰減，這時(shí)也可能需要設(shè)置若干小功率中高音揚(yáng)聲器來(lái)進(jìn)一步補(bǔ)償改善。
圖 3-1 揚(yáng)聲器偏軸與射程的聲壓互補(bǔ)
集中供聲的優(yōu)點(diǎn)是聲像一致，聽(tīng)感自然；揚(yáng)聲器之間的聲波干擾小；聲音清晰度高。缺點(diǎn)是對(duì)于形狀復(fù)雜，又有多層樓廳和眺臺(tái)的廳堂，聲場(chǎng)不易做得均勻：狹長(zhǎng)的廳堂，由于投身距離遠(yuǎn)，后座觀眾區(qū)的聲壓級(jí)可能會(huì)偏低。為此，可利用強(qiáng)指向性的遠(yuǎn)投射揚(yáng)聲器增強(qiáng)后部觀眾區(qū)的聲壓級(jí)以及在眺臺(tái)下面的聲影區(qū)適當(dāng)增設(shè)幾個(gè)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，增加這部分區(qū)域的直達(dá)聲和聲壓級(jí)，抑制混響聲的影響，提高聲音的清晰度。
2) 分散式供聲(雨點(diǎn)式擴(kuò)聲)
對(duì)于無(wú)法采用集中供聲的大型或狹長(zhǎng)高度又不高(低于
分散式供聲有兩種形式：一種是以天花安裝揚(yáng)聲器為供聲單元的分散式供聲，。另一種是以小功率聲柱或音箱為供聲單元的分散式供聲系統(tǒng)。分散式供聲系統(tǒng)能獲得均勻的聲場(chǎng)；并由于揚(yáng)聲器與聽(tīng)眾之間的距離很近，可保持較高的直達(dá)聲與混響聲的聲能比。所以在混響時(shí)間較長(zhǎng)的條件下也能獲得較高的清晰度，并且不容易發(fā)生回聲問(wèn)題。
分散式供聲的最大優(yōu)點(diǎn)是聲場(chǎng)均勻，直達(dá)聲與混響聲的聲能比高，它的最大缺點(diǎn)是視聽(tīng)感覺(jué)不一致和多聲源之間的聲音干擾較大，影響聲音清晰度。采用小功率高密度低聲壓的分散式供聲可在混響時(shí)間較長(zhǎng)的特大型會(huì)場(chǎng)中獲得較好的語(yǔ)言可懂度。
分散式供聲時(shí)供聲單元比較多，故而十分適合采用定壓廣播系統(tǒng)。
3) 分區(qū)式供聲
對(duì)于狹長(zhǎng)的禮堂，集中供聲揚(yáng)聲器投射到后面觀眾區(qū)的聲壓級(jí)會(huì)偏低；具有較深樓臺(tái)和眺臺(tái)的大型劇場(chǎng)，由于樓臺(tái)和眺臺(tái)的遮擋，使主場(chǎng)揚(yáng)聲器的直達(dá)聲無(wú)法抵達(dá)，造成樓臺(tái)和眺臺(tái)下面的“聲影”區(qū)。為此必須在禮堂的中、后部及樓臺(tái)下面的“聲影”區(qū)內(nèi)布設(shè)若干個(gè)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器來(lái)提高這些觀眾區(qū)的聲壓級(jí)和直達(dá)聲，揚(yáng)聲器的布局稱為分區(qū)式供聲。
在分區(qū)式供聲系統(tǒng)中，由于主揚(yáng)聲器與補(bǔ)聲揚(yáng)聲器之間的距離較大，兩個(gè)聲源到達(dá)聽(tīng)眾位置的相對(duì)延時(shí)較大。如不經(jīng)延時(shí)處理，到達(dá)中、后部觀眾區(qū)的聲音會(huì)產(chǎn)生兩重聲效果，影響這部分觀眾區(qū)的聲音清晰度，為防止這種觀象發(fā)生，可在補(bǔ)聲揚(yáng)聲器的信號(hào)通道中插入一個(gè)延時(shí)單元使兩組揚(yáng)聲器的聲音能夠同時(shí)到達(dá)聽(tīng)眾區(qū)。為保證聲像定位效果，要求補(bǔ)聲揚(yáng)聲器的聲壓級(jí)低于主揚(yáng)聲器的聲壓級(jí)。
分區(qū)式供聲的揚(yáng)聲器系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)和調(diào)試不當(dāng)，很容易產(chǎn)生聲波干擾，影響系統(tǒng)的清晰度。
上述三種供聲方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，必須因地制宜使用。為保證系統(tǒng)聲像感覺(jué)一致，音質(zhì)清晰自然，應(yīng)首選先考慮集中供聲方案。
室內(nèi)揚(yáng)聲器的布置
揚(yáng)聲器系統(tǒng)內(nèi)置的合理與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的音響效果，揚(yáng)聲器的布置一般應(yīng)遵循以下原則：
1)使聽(tīng)眾區(qū)的聲場(chǎng)盡可能達(dá)到均勻一般；
2)視聽(tīng)方向一致，聲音聽(tīng)感自然；
3)有利于克服聲反饋，提高傳聲增益；
4)揚(yáng)聲器的覆蓋角應(yīng)能覆蓋全部聽(tīng)眾；
5)聽(tīng)眾區(qū)的聲壓級(jí)應(yīng)能滿足總技術(shù)條件要求；
6)各揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音到達(dá)聽(tīng)眾區(qū)各點(diǎn)的時(shí)間差應(yīng)小于 5-30ms；
7)便于安裝、調(diào)試和維護(hù)。
聲音清晰度
擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)必須有足夠的聲壓級(jí)外，還必須有足夠的聲音清晰度。聲音清晰度是擴(kuò)聲系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)。語(yǔ)言清晰度是評(píng)價(jià)系統(tǒng)可懂度的一種方法。影響語(yǔ)言清晰度的主要因素有：
1）聲壓級(jí)與背景噪聲聲壓級(jí)的比率
良好的聲音清晰度要求語(yǔ)言聲壓級(jí)大于背景噪聲聲壓級(jí)25dB。如果這個(gè)比例在10～15dB時(shí)，清晰度指標(biāo)會(huì)相應(yīng)降低，但還是在允許范圍。背景噪聲來(lái)源于室內(nèi)外的環(huán)境噪聲、空調(diào)通風(fēng)噪聲和人群發(fā)出的噪聲等。
2）混響時(shí)間
講話速度中等的人，每秒鐘可以出 3～4 個(gè)音節(jié)，因此 1.5 秒更短一些的混響時(shí)間，對(duì)語(yǔ)言清晰度的影響不大。
3）直達(dá)聲與混響時(shí)間的聲能比
混響時(shí)間超過(guò) 1.5 秒時(shí)，語(yǔ)言清晰度是混響時(shí)間和直達(dá)聲與混響聲聲能比的函數(shù)關(guān)系。
擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用流程
擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常都從聲場(chǎng)開(kāi)始，然后再向后推進(jìn)到功率放大器、聲處理系統(tǒng)、調(diào)音臺(tái)、直至話筒和其他聲源。
公共廣播工程設(shè)計(jì)方法
按照上述擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，公共廣播工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)順序是：
1）先進(jìn)行聲場(chǎng)設(shè)計(jì)，確定廣播揚(yáng)聲器的選用和配置；
2）選用廣播功放；
3）確定廣播分區(qū)；
4）廣播系統(tǒng)的建構(gòu)。
公共廣播工程的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)與其它擴(kuò)聲工程相對(duì)來(lái)講，要簡(jiǎn)單一些，有經(jīng)驗(yàn)的工程公司甚至可以不用借助聲學(xué)軟件工具。本書對(duì)此不作詳細(xì)介紹，有興趣的讀者可參考其它相關(guān)書籍，這類書籍還是很常見(jiàn)的。
廣播揚(yáng)聲器的選用和配置
1）廣播揚(yáng)聲器的選用
原則上應(yīng)視環(huán)境選用不同品種規(guī)格的廣播揚(yáng)聲器。例如，在有天花板吊頂?shù)氖覂?nèi)，宜用嵌入式的、無(wú)后罩的天花揚(yáng)聲器。這類揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)錢相對(duì)便宜，又便于施工。主要缺點(diǎn)是沒(méi)有后罩，易被昆蟲(chóng)、鼠類嚙咬。
在僅有框架吊頂而無(wú)天花板的室內(nèi)（如開(kāi)架式商場(chǎng)），宜用吊裝式球型音箱或有后罩的天花揚(yáng)聲器。由于天花板相當(dāng)于一塊無(wú)限大的障板，所以在有天花板的條件下使用無(wú)后罩的揚(yáng)聲器也不會(huì)引起聲短路。而沒(méi)有天花板時(shí)情況就大不相同，如果仍用無(wú)后罩的天花揚(yáng)聲器，效果會(huì)很差。這時(shí)原則上應(yīng)使用吊裝音箱。但若嫌投資大，也可用有后罩的天花揚(yáng)聲器。有后罩天花揚(yáng)聲器的后罩不僅有一般的機(jī)械防護(hù)作用，而且在一定程度上起到防止聲短路的作用。
在無(wú)吊頂?shù)氖覂?nèi)（例如地下停車場(chǎng)），則宜選用壁掛式揚(yáng)聲器或室內(nèi)音柱。
在室外，宜選用室外音柱或號(hào)角。室外音柱和號(hào)角不僅有防雨功能，而且音量較大。由于室外環(huán)境空曠，沒(méi)有混響效應(yīng)，選擇音量較大的品種是必須的。
在園林、草地，宜選用草地音箱。草地音箱不僅防雨水，而且造型優(yōu)美，且音量和音質(zhì)都比較講究。
在裝修講究、頂棚高闊的廳堂，宜選用造型優(yōu)雅、色調(diào)和諧的吊裝式揚(yáng)聲器。
在防火要求較高的場(chǎng)合，宜選用防火型的揚(yáng)聲器。這類揚(yáng)聲器必須是全密封型的，其出線口能夠與阻燃套管配接。
2） 廣播揚(yáng)聲器的配置
廣播揚(yáng)聲器原則上以均勻、分散的原則配置于廣播服務(wù)區(qū)。其分散的程度應(yīng)保證服務(wù)區(qū)內(nèi)的信噪比不小于 15dB。
通常，高級(jí)寫字樓走廊的本底噪聲約為 48～52 dB，超級(jí)商場(chǎng)的本底噪聲約 58～63 dB，繁華路段的本底噪聲約 70 ～75 dB?？紤]到發(fā)生事故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可能十分混亂，因此為了緊急廣播的需要，即使廣播服務(wù)區(qū)是寫字樓，也不應(yīng)把本底噪聲估計(jì)得太低。椐此，作為一般考慮，除了繁華熱鬧的場(chǎng)所，不妨大致把本底噪聲視為 65～70dB（特殊情況除外）。照此推算，廣播覆蓋區(qū)的聲壓級(jí)宜在 80～85dB 以上。
鑒于廣播揚(yáng)聲器通常是分散配置的，所以廣播覆蓋區(qū)的聲壓級(jí)可以近似地認(rèn)為是單個(gè)廣播揚(yáng)聲器的貢獻(xiàn)。根據(jù)有關(guān)的電聲學(xué)理論，揚(yáng)聲器覆蓋區(qū)的聲壓級(jí) SPL 同揚(yáng)聲器的靈敏度級(jí) LM、饋給揚(yáng)聲器的電功率 P、聽(tīng)音點(diǎn)與揚(yáng)聲器的距離 r 等有如下關(guān)系：
SPL = LM +10 lg P–20 lg r dB （1※）
天花揚(yáng)聲器的靈敏度級(jí)在 88～93dB 之間；額定功率為 3～10 W。以 90dB / 8 W 匡算，在離揚(yáng)聲器
根據(jù)以上近似計(jì)算，在天花板不高于
室外場(chǎng)所基本上沒(méi)有早期反射聲群，單個(gè)廣播揚(yáng)聲器的有效覆蓋范圍只能取上文匡算的下限。由于該下限所對(duì)應(yīng)的距離很短，所以原則上應(yīng)使用由多個(gè)揚(yáng)聲器組成的音柱。饋給揚(yáng)聲器群組（例如音柱）的信號(hào)電功率每增加一倍（前提是該群組能夠接受），聲壓級(jí)可提升 3dB。請(qǐng)注意“一倍”的含義。由 1 增至 2 是一倍；而由 2 須增至 4 才是一倍。另外，距離每增加1 倍，聲壓級(jí)將下降 6dB。根據(jù)上述規(guī)則不難推算室外音柱的配置距離。例如，以 DSP-408 室外音柱為例，其額定功率為 40W，是單個(gè)天花揚(yáng)聲器的 4 倍以上。因此，其有效的覆蓋距離大于單個(gè)天花揚(yáng)聲器的 2 倍。事實(shí)上，這個(gè)距離還可以大一些。因?yàn)橐糁撵`敏度比單個(gè)天花揚(yáng)聲器要高（約高 3～6dB），而每增加 6dB，距離就可再加倍。也就是說(shuō) DSP-408 音柱的覆蓋距離可以達(dá)
廣播功放的選用
廣播功放不同于 HI-FI 功放。其最主要的特征是具有 70V 和 100V 恒壓輸出端子。這是由于廣播線路通常都相當(dāng)長(zhǎng)，須用高壓傳輸才能減小線路損耗。
廣播功放最重要的指標(biāo)之一是額定輸出功率。應(yīng)選用多大的額定輸出功率，須視廣播揚(yáng)聲器的總功率而定。對(duì)于廣播系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只要廣播揚(yáng)聲器的總功率小于或等于功放的額定功率，而且電壓參數(shù)相同，即可隨意配接，但考慮到線路損耗、老化等因素，應(yīng)適當(dāng)留有功率余量。按照‘規(guī)范’的要求，功放設(shè)備的容量（相當(dāng)于額定輸出功率）一般應(yīng)按下式計(jì)算：
P = K1•K2•ΣP0 （2）
P — 功放設(shè)備輸出總電功率（W）
P0 — 每一分路（相當(dāng)于分區(qū)）同時(shí)廣播時(shí)最大電功率
P0 = Ki•Pi
Pi — 第 i 分區(qū)揚(yáng)聲器額定容量
Ki — 第 i 分區(qū)同時(shí)需要系數(shù)：
服務(wù)性廣播客房節(jié)目，取 0.2 ～ 0.4
背景音樂(lè)系統(tǒng)，取 0.5 ～ 0.6
業(yè)務(wù)性廣播，取 0.7 ～ 0.8
火災(zāi)事故廣播，取 1.0
K1 — 線路衰耗補(bǔ)償系數(shù)：1.26 ～ 1.58
K2 — 老化系數(shù)：1.2 ～ 1.4
椐此，如果是背景音樂(lè)系統(tǒng)，廣播功放的額定輸出功率應(yīng)是廣播揚(yáng)聲器總功率的 1.3 倍左右。但是，所有公共廣播系統(tǒng)原則上應(yīng)能進(jìn)行災(zāi)害事故緊急廣播。因此，系統(tǒng)須設(shè)置緊急廣播功放。根據(jù)“規(guī)范”要求，緊急廣播功放的額定輸出功率應(yīng)是廣播揚(yáng)聲器容量總和的1.5倍。至于廣播功放的其他規(guī)格，取決于廣播系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和投資。
廣播分區(qū)
一個(gè)公共廣播系統(tǒng)通常劃分成若干個(gè)區(qū)域，由管理人員（或預(yù)編程序）決定那些區(qū)域須發(fā)布廣播、那些區(qū)域須暫停廣播、那些區(qū)域須插入緊急廣播…等等。
分區(qū)方案原則上取決于客戶的需要。通常可參考下列規(guī)則：
1）大廈通常以樓層分區(qū)，商場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)通常以部門分區(qū)，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館通常以看臺(tái)分區(qū)，住宅小區(qū)、度假村通常按物業(yè)管理分區(qū)… 等等。
2）管理部門與公眾場(chǎng)所宜分別設(shè)區(qū)。
3）重要部門或廣播揚(yáng)聲器音量有必要由現(xiàn)場(chǎng)人員任意調(diào)節(jié)的宜單獨(dú)設(shè)區(qū)。
總之，分區(qū)是為了便于管理。凡是需要分別對(duì)待的部分，都應(yīng)分割成不同的區(qū)。
選用其它周邊設(shè)備
最后根據(jù)用戶需要，選用系統(tǒng)定時(shí)、分區(qū)監(jiān)聽(tīng)、消防接口、主備功放切換等功能設(shè)備。
公共廣播的功率信號(hào)輸送線路 (廣播線路)
廣播線路鋪設(shè)的一般要求
公共廣播的線路分室內(nèi)線路和室外線路兩類。我們先看看室內(nèi)廣播線路的一些要求。室內(nèi)廣播線路在建筑設(shè)計(jì)時(shí)就要事先規(guī)劃好，在施工時(shí)就要同時(shí)與其它工程系統(tǒng)的線纜一起預(yù)埋(稱為布“暗線”，即線路布置在豎井、天花板、墻壁、梁柱中，建筑在裝修完畢后，完全看不到線路，只能看到線路到達(dá)的插座或終端設(shè)備)。在已建好的建筑物中，要布暗線是非常麻煩的，往往需要開(kāi)墻鑿壁。要么就只能布“明線”，即能看得見(jiàn)線纜或線槽，這樣就會(huì)影響建筑物的美觀了。
圖 3-2 一種室內(nèi)廣播線材
當(dāng)廣播系統(tǒng)具有消防廣播功能時(shí)，室內(nèi)線路必須在金屬管中布置，還有許多相關(guān)的要求，請(qǐng)參考本書的一些工程案例，和有關(guān)消防方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(本書后的附錄中有規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容的摘錄)。室內(nèi)布線時(shí)除了使用廣播用的音頻線之外，也可選用民用音響的音箱線，它的內(nèi)阻、集膚效應(yīng)、分布電感、分布電容等指標(biāo)都要比廣播用的音頻線好(當(dāng)線路很長(zhǎng)時(shí)，這些參數(shù)對(duì)音質(zhì)的影響是很大的，必須要考慮)，但價(jià)格方面可能會(huì)貴一些。
“暗線”的鋪設(shè)要十分注意，因?yàn)槿绻隽司€路故障，需要維修的話，那就麻煩了。筆者有個(gè)朋友，它就遇到了這樣的情況，他家新房的一個(gè)墻壁插座無(wú)法通電，后來(lái)拆爛了幾堵墻壁，查到里面的電線有個(gè)接頭，并且接觸不良，真是令人啼笑皆非。所以，一方面，布置“暗線”時(shí)最好一條線過(guò)去，不要在半途做接頭，另外也要留足線徑的裕量。一定要有專業(yè)人員設(shè)計(jì)和施工，還應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行操作。
我們?cè)賮?lái)看看室外廣播線路的一些要求。早期的農(nóng)村廣播線路都使用單支裸露的鐵線或鋁線，靠大地構(gòu)成回路?，F(xiàn)在由于對(duì)廣播系統(tǒng)的音質(zhì)的要求已很高，所以現(xiàn)在廣播線路已全部使用廣播專用的音頻線(下稱“廣播線”)。廣播線都是多支銅線，銅質(zhì)較好，一般做成多支絕緣帶護(hù)套的電纜結(jié)構(gòu)。廣播線的特點(diǎn)是，適合音頻功率傳輸，有足夠的抗拉強(qiáng)度，能適應(yīng)室外環(huán)境，適于在室內(nèi)和室外布線。
圖 3-3 室內(nèi)／室外廣播線材
室外廣播線路通常都很長(zhǎng)，線路衰耗很大。在《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》 (JGB/T16-92) 中對(duì)傳輸線路有如下規(guī)定(摘錄)：
(1) 業(yè)務(wù)性廣播不應(yīng)大于 2 分貝(1kHz 時(shí))。
(2) 服務(wù)性廣播不應(yīng)大于 1 分貝(1kHz 時(shí))。
在一條廣播線路上假定只有一個(gè)廣播揚(yáng)聲器（負(fù)載），經(jīng)換算，業(yè)務(wù)性廣播在線路損耗 2 分貝時(shí)，它的負(fù)載上的電壓下降為沒(méi)有線路損耗時(shí)的 79.4％左右；服務(wù)性廣播在線路損耗 1 分貝時(shí)，它的負(fù)載上的電壓下降為沒(méi)有線路損耗時(shí)的 89.1％左右。也就是說(shuō)，業(yè)務(wù)性廣播時(shí)允許在線路上的電壓跌落為 20.6％以內(nèi)，服務(wù)性廣播時(shí)允許在線路上的電壓跌落為 10.9％以內(nèi)。
廣播線路導(dǎo)線規(guī)格的確定
這是一個(gè)困擾很多工程人員的問(wèn)題，它很有實(shí)際意義，關(guān)系到用戶在線路方面的投資和廣播傳輸線路是否能夠達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。我們現(xiàn)在來(lái)看看它究竟應(yīng)該怎樣計(jì)算。
如果傳輸線路僅僅存在直流電阻損耗的影響，則線徑的粗細(xì)還比較容易計(jì)算，舉個(gè)例子，假定在一條廣播線路上，所有的廣播揚(yáng)聲器均勻分布，那么我們可近似地等效為是一個(gè)負(fù)載接在線路的中間位置。全部的廣播揚(yáng)聲器可的總阻抗是可通過(guò)歐姆定律計(jì)算出來(lái)的，傳輸線路的直流電阻與所有的廣播揚(yáng)聲器的總電阻是一個(gè)串聯(lián)回路，根據(jù)線性串聯(lián)電路按比例分壓的原理，那么很容易就可推算出傳輸線路的直流電阻應(yīng)該小于多少了。有了傳輸線路的直流電阻這個(gè)參數(shù)，再根據(jù)線路的長(zhǎng)度，折算到每百米多少歐姆(Ω/
參見(jiàn)圖 3-4，由于揚(yáng)聲器的參數(shù)為 100V 和 1000W，可計(jì)算出其電阻為 10Ω。作為業(yè)務(wù)性廣播，由于其線路衰耗為 20％左右，繼而能推算出線路的電阻應(yīng)小于 2.5Ω。（10Ω:2.5Ω＝80％:20％）。查相關(guān)線材參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算得：線得知每
在工程實(shí)踐中，系統(tǒng)要比上述的要復(fù)雜得多。一方面，廣播線路的條數(shù)都不止一條，而是很多條，而且連接方式也多種多樣(參見(jiàn)圖 3-5 示例)；另一方面，上述計(jì)算方法是假定傳輸線路是僅僅存在直流電阻的，但實(shí)際上傳輸線路引起衰耗的原因還有很多，我們?cè)谟?jì)算線路損耗時(shí)這些因素都必須考慮到。(引起傳輸線路衰耗的參數(shù)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)對(duì)高頻的影響是很大的，前面已敘述過(guò)。好在“規(guī)范”規(guī)定的測(cè)試條件是 1KHz，這種情況下，直流電阻的影響還是最主要的)
凡事必須刪繁就簡(jiǎn)地考慮。我們不可能也沒(méi)有必要將線路老化、分布參數(shù)等的影響全部事先計(jì)算出來(lái)，只須在計(jì)算廣播線路導(dǎo)線的線徑時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，將允許值給予一定的折扣，(即預(yù)留裕量)，通過(guò)前面介紹方法計(jì)算出線路的直流電阻，進(jìn)而得到廣播線材的選用依據(jù)。
例如，服務(wù)性廣播允許的線路電壓跌落約為 10.9％，在廣播線路不是很長(zhǎng)(全部線路的總長(zhǎng)為幾百米)時(shí)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們可在計(jì)算時(shí)將允許值定為5％ ～ 8％，并前面介紹方法計(jì)算出按線路直流電阻的大小，另外的5.9％ ～ 2.9％作為其它方面的損耗和實(shí)際施工中的裕量，這樣就很容易了確定廣播線材的選用依據(jù)。
導(dǎo)線規(guī)格計(jì)算實(shí)例
現(xiàn)在我們以圖3-4 中的1#分區(qū)為例，試計(jì)算一下作為服務(wù)性廣播，應(yīng)該如何計(jì)算廣播導(dǎo)線的線徑。
為計(jì)算方便，假定每只喇叭的電參數(shù)為 100V、5W。那么，在 C-D 段線路上共有 8 只喇叭，總功率為 40W；在 B-E 段線路上共有 10 只喇叭，總功率為 50W；……同時(shí)假定 A-B 段線路（干線）的長(zhǎng)度為
作為服務(wù)性廣播，允許的線路電壓跌落為 10.9％，考慮到施工裕量，可在計(jì)算時(shí)暫定為 8％左右。如果 1#分區(qū)的 B-E 段線路不存在，則可計(jì)算出允許在 A-B-C-D 段線路上的線路電阻為250Ω÷(1-8％)×8％＝21.74Ω；再來(lái)計(jì)算線路長(zhǎng)度：因?yàn)?SPAN lang=EN-US> A-B-C-D 段線路的總長(zhǎng)為
同理如果 1#分區(qū)的 C-D 段線路不存在，則可計(jì)算出允許在 A-B-E 段線路上，導(dǎo)線的線路電阻為 17.39Ω,單位長(zhǎng)度的直流電阻為 3.478Ω/
實(shí)際上，A-B 段(干線)線路是 A-B-C-D 段線路和 A-B-E 段線路共用的，在 B-C-D 段支路和B-E段支路的長(zhǎng)度相近的情況下，A-B段線路的單位長(zhǎng)度的直流電阻值可選擇兩條支路的和值，即它的導(dǎo)線截面積為
如果上述兩條支路的長(zhǎng)度相差很大，則要看具體情況再來(lái)決定 A-B 段線路的線徑。若是A-B 段線路相對(duì)支路來(lái)說(shuō)很短，則可按上述辦法來(lái)決定其線徑，甚至可更細(xì)一些都沒(méi)問(wèn)題；若是 A-B 段線路相對(duì)支路來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)，且兩條支路的長(zhǎng)度差異也很大，這時(shí)就要看支路的負(fù)載功率了，如果某條支路的負(fù)載功率大，且長(zhǎng)度短，則公共線路的線徑要適當(dāng)加粗，除此條件下，線徑仍可按前面的方法計(jì)算。實(shí)際上，只要在設(shè)計(jì)時(shí)留有裕量，公共線路的線徑為各支路線徑的總和即可。
現(xiàn)在總結(jié)一下，可將廣播導(dǎo)線規(guī)格選擇分為以下步驟：
1）先確定各支路的導(dǎo)線規(guī)格，再確定干線的導(dǎo)線規(guī)格；
2）計(jì)算支路導(dǎo)線時(shí)，先計(jì)算出該支路上的負(fù)載的總電阻；
3）再選定一個(gè)允許線路跌落壓降的百分比值，并算出支路電阻；
4）最后求出導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度的電阻值，并可查閱線規(guī)表，確定導(dǎo)線的規(guī)格。
在傳輸電壓、傳輸距離、負(fù)載功率這三個(gè)參數(shù)確定后，導(dǎo)線的截面積能夠被計(jì)算出來(lái)。理解這三個(gè)參數(shù)與導(dǎo)線截面積的些關(guān)系后，能使計(jì)算更加方便：
1）傳輸電壓與導(dǎo)線截面積成平方反比，70V傳輸時(shí)所需導(dǎo)線截面積為100V傳輸時(shí)的2倍；
100V 傳輸時(shí)導(dǎo)線截面積為 200V 傳輸時(shí)的 4 倍；
70V 傳輸時(shí)導(dǎo)線截面積為 200V 傳輸時(shí)的 8 倍；
70V 傳輸時(shí)所需導(dǎo)線截面積為 240V 傳輸時(shí)的 11.8 倍！
2）傳輸距離、負(fù)載功率分別與導(dǎo)線截面積成正比，例如，原先計(jì)算好的導(dǎo)線截面積為
線徑截面面積的簡(jiǎn)易算法可以用“王氏公式”來(lái)計(jì)算 現(xiàn)和大家一起分享
S＝5LP
L＝距離 單位是（KM） P＝功率 單位是（KW） S＝MM2 平方毫米
條件是：1：銅導(dǎo)線 2：100V電壓傳輸 3：廣播線路負(fù)載均勻（功率分布均勻） 4:允許傳輸損耗為3dB
舉例：一個(gè)小區(qū)項(xiàng)目，某個(gè)分區(qū)有20只20W的揚(yáng)聲器，傳輸距離有500米。我們按照這個(gè)公式來(lái)算一下：線材截面的面積S=5*0.4*0.5=1 所以，選擇RVV2*1.0的廣播線材就可以了。這樣是不是很簡(jiǎn)便，免去了少花冤枉錢的煩惱。有很多工程商，在實(shí)際工程應(yīng)用中，為了省錢在主干線布粗一點(diǎn)的線2.0或2.5，分支線上布1.0或1.5 實(shí)際上是不適當(dāng)?shù)?。?shí)際上經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，最省錢最合適的辦法是布相同線徑的線材。
確定導(dǎo)線規(guī)格的其它因素
通過(guò)工程實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)傳輸線路遠(yuǎn)、傳送功率大時(shí)，要達(dá)到“規(guī)范”中對(duì)傳輸線路衰耗的規(guī)定，有相當(dāng)?shù)睦щy，必須使用截面積很粗的廣播電纜才能達(dá)到要求。而且“規(guī)范”中要求服務(wù)性廣播的線路損耗比業(yè)務(wù)性廣播的更小。其實(shí)，效率并不是最重要的，而是在線路損耗越大的情況下，廣播的音質(zhì)就會(huì)越差。廣播線路的電氣等效電路很復(fù)雜，我們不去深入分析，但究其主要因素，在一定的頻率范圍內(nèi)，它的直流電阻和它的平行分布電容構(gòu)成了一個(gè)積分電路，使得信號(hào)的高頻部分受到衰減。如果考慮到分布電感、集膚效應(yīng)等其它因素的作用，則更加厲害。限制損耗，主要是通過(guò)減小線路的直流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，直流電阻小了，不僅損耗低了，而且高頻信號(hào)的傳輸也得到了保證，保證了廣播系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻帶，另外，由功放、傳輸線路、揚(yáng)聲器三者決定的阻尼系數(shù)也能得到控制。所以說(shuō)，要求廣播的線路損耗較小的目的，主要是為了保證較好的廣播音質(zhì)。
前文“規(guī)范”中提到，在廣播饋電線路上的電壓宜采用 70V 或 100V。（ 規(guī)范”中第 24.4.6條又規(guī)定了“火災(zāi)事故廣播饋線電壓不宜大于 100V……”。）請(qǐng)注意這個(gè)“宜”字，它表示了要求采用 70V 或 100V 饋電電壓是建議性而不是強(qiáng)制性的，它是綜合了音質(zhì)、傳輸效率與用電安全等條件而推薦的。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T10406-93 推薦的傳輸電壓為：30V、50V、70V、100V、120V、240V，一些進(jìn)口產(chǎn)品的最高傳輸電壓為 200V。在傳輸線路遠(yuǎn)、傳送功率大的情況下，特別是室外，我們?nèi)钥刹捎酶叩酿侂婋妷哼M(jìn)行傳輸，如 200V，240V 等。從案例的角度來(lái)講，實(shí)際上，廣播功率信號(hào)是間斷性的，即使在
在一些非民用的建筑或火災(zāi)事故廣播中，工程上通常允許線路損耗為 3 分貝。在此基礎(chǔ)上，不會(huì)造成廣播線路的近端與遠(yuǎn)端的音量差異太大（人耳基本聽(tīng)不出），并且音質(zhì)也能得到保證，所帶來(lái)的好處是，減少了不必要的廣播電纜的浪費(fèi)，保護(hù)了用戶的投資。
有人認(rèn)為，線路損耗太大，將要加大廣播功放的功率，導(dǎo)致對(duì)廣播功放投資的增加。這也的確是對(duì)的，只是，這里增加的成本不會(huì)太多，遠(yuǎn)不如減少導(dǎo)線截面積所節(jié)省的成本。
廣播線路導(dǎo)線的參數(shù)
前文已經(jīng)零星提到了一些廣播線路導(dǎo)線的參數(shù)，那么在選購(gòu)廣播專用電纜時(shí)究竟應(yīng)該注意哪些參數(shù)呢？下面給出某個(gè)線材廠家提供的廣播專用電纜的參數(shù)，并對(duì)幾個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行介紹。
標(biāo)稱外徑：即導(dǎo)線電纜的直徑（非導(dǎo)體的直徑）。
每包重量：在每包重量中注明了每包線材的長(zhǎng)度為
AWG：“AWG”是 American WireGauge（美制電線標(biāo)準(zhǔn)）的縮寫，各廠家生產(chǎn)的導(dǎo)線的規(guī)格基本都是 根據(jù)芯線(導(dǎo)電體) 直徑而 定，許多廠 家習(xí)慣用AWG標(biāo)準(zhǔn)。例如在上表中可以查到型號(hào)為“2S
圖 3-6 廣播電纜的外觀圖
直流電阻：準(zhǔn)確地說(shuō)，應(yīng)是“單位長(zhǎng)度的直流電阻”。這是選用線材時(shí)最重要的參數(shù)，導(dǎo)線的線徑越粗，則單位長(zhǎng)度的直流電阻越小，可以帶的負(fù)載就越多，或者說(shuō)可布置的廣播線路就更長(zhǎng)。
標(biāo)稱電容：這是在
國(guó)標(biāo)線規(guī)參數(shù)對(duì)照
下面我們示范性摘錄了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3956-1997 中對(duì)銅導(dǎo)線電纜的一些性能要求：
線材規(guī)格
線材規(guī)格
線材規(guī)格
線材規(guī)格
線材規(guī)格
線材規(guī)格
AWG（美國(guó)線規(guī)）參數(shù)對(duì)照
下表是 AWG 與公制、英制單位的對(duì)照表。其中，4/0 表示 0000，3/0 表示 000，2/0 表示00，1/0 表示 0。例如，常用的電話線直徑為 26AWG，約為
表 3-2 電纜的 AWG 參數(shù)
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