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[摘要]專業音響系統工程設計
閱讀 1451 次     發布于:2015-04-15
 

    擴聲屬于應用聲學的范疇,無論是室內或是室外擴聲都不能脫離使用擴聲所處的聲學環境(或聲場),因而擴聲系統設計的根本問題是聲學問題。以劇院擴聲為例,觀眾廳擴聲系統設計,首先要考慮的是與擴聲系統設計密切相關的廳堂使用對象、建筑形式、建聲設計、舞臺裝置和設施以及表演藝術的形式與要求等等。在充分了解了這些基本條件和要求之后進而才是擴聲系統設備的選型與配置。
  觀眾廳擴聲的最終效果是建聲與電聲綜合效果的體現,它是在建聲的基礎上完成擴聲聲場的分析與設計計算工作,所以說擴聲系統設計的根本問題是聲學問題。擴聲系統設計首先應從擴聲聲場入手,亦即揚聲器系統的布局(空間位置)、產品選擇(含組合)以及饋給的功率等,可以借助計算機輔助設計聲學軟件對多種方案進行分析與比較,由此給出擴聲系統聲學特性的相關數據。在此基礎上,最后才是擴聲系統的構成和設備(或器材)的配置。
  擴聲聲場設計是擴聲系統設計的根本。無論是室內或是室外擴聲,其擴聲聲場都或多或少存在聲干涉,這是不可避免的。擴聲聲場聲干涉的存在,會影響到擴聲的語言清晰度和音樂的明晰度,有損于擴聲重放的音質效果。
  現代擴聲設計已不再"滿足"于一般意義上的擴聲聲壓級和聲場不均勻度等,而十分注重擴聲聲場的聲干涉問題,在設計中應力圖把聲干涉減到最小,獲取一個"干凈"的擴聲聲場,這是現代擴聲設計的重點。
  近些年來,國內外在室內外擴聲系統設計中,廣泛使用EASE、MAPP和BOSE等軟件進行擴聲聲場模擬對擴聲系統聲學特性進行輔助設計。EASE是一個通用型軟件它涵蓋了國際上幾十家知名揚聲器廠商的揚聲器數據庫;BOSE軟件是該公司自行開發僅含有BOSE揚聲器的數據庫因而只能對BOSE揚聲器進行設計與計算,該軟件更推崇可聽化的聲場模擬;MAPP軟件是美國Meyer Sound公司針對自己的產品開發的軟件。據稱Meyer認為對混響場的模擬與計算誤差過大實際意義不大,因而該軟件僅對直達聲聲場進行模擬與計算,軟件在設置上分度更細具有更高的準確性。那么,我們應當如何正確把握這些設計軟件的應用?下面重點談談EASE軟件。
  (一).EASE軟件的簡要歷程
  以室內擴聲為例,大約在二十世紀八十年代中期以前,擴聲系統計算機輔助設計(CAD)尚未達到實用階段,那時的擴聲聲場設計常借助經典公式或幾何聲線作圖法來完成,這些方法大多只能估算。應用計算機對擴聲系統聲學特性進行輔助設計的實用軟件源于美國八十年代中期,以后國際上知名的公司相繼開發出能適應不同品牌揚聲器數據庫的CAD軟件,并不斷完善計算方法和結果展示。當時最具代表性的有:
  美國JBL公司的CADP-2、飛利浦公司的THE PHD PROGRAM、美國BOSE公司的 THE BOSE SPEAKER、美國 MARK Ⅵ'集團的 ACOUSTA CADD軟件等等。早期的擴聲系統聲學特性計算機輔助設計軟件大多是DOS版本和專用揚聲器數據庫(如JBL、BOSE等)。德國 ADA聲學設計公司于上個世紀九十年代初開發了EASE2.0軟件,這是在許多國家注冊的商品化軟件。它與以前的軟件相比在計算內容上更加豐富、更加完善,該軟件的揚聲器數據庫是開放的,并含概了國際上幾十家知名品牌揚聲器的數據庫,九十年代以來該軟件在國內外得到了廣泛的使用。
  二十世紀九十年代末,ADA公司在EASE2.0(DOS版本)的基礎上升級并開發出EASE3.0模擬軟件,這是一個在Windows環境下運行的軟件。顯然,Windows的界面、視窗等等在EASE3.0中得到了充分的體現,對于聲學模型建立、較復雜圖形(需要較大內存)的計算、圖形展示和屏幕打印等都優于 DOS版本的EASE2.0計算軟件,但就基本的計算內容而言兩者沒有很大區別,只是在數學模型中增加了一些計算公式也相應地增加了一些計算內容。
  2002年8月ADA公司又推出了EASE4.0版本,EASE4.0延續了EASE3.0版本的所有功能并做了很多改進,主要有:人性化的用戶界面、更為方便的模型導入和導出、更加豐富的音箱數據庫,特別是增加了線陣列揚聲器系統的數據庫。換句話說EASE4.0可以計算線陣列揚聲器系統的擴聲數據,這是EASE3.0版本所不能完成的等等。目前國內外廣泛使用EASE軟件進行擴聲聲場模擬。
  (二).擴聲系統聲學特性CAD計算系統的精度
借助計算機對擴聲系統聲學特性進行輔助設計,不僅可將建聲的有關特性與電聲作為一體進行,還能給出觀眾席聲學特性的具體數據,完成了定量的設計計算也節省了大量的工作時間。通過CAD可以直觀地看到模擬設計的擴聲系統聲學特性的預期結果,對實際工程具有良好的指導性。但是,我們應該清醒地看到無論是EASE軟件,還是BOSE,MAPP軟件它們的計算精度、準確性都有一定的局限性,其模擬計算的結果只能供參考。
  (三).計算軟件是一個很好的工具
  當今在擴聲系統設計中,國內外廣泛使用EASE軟件進行擴聲聲場模擬。擴聲系統聲學特性CAD計算系統為聲學工作者進行工程設計提供了一種新的方法、快捷的運算,節省了大量的工作時間。計算軟件主要是為電聲學工作者研究聲場、在同一聲學環境下對音箱的選型與布局進行反復比較,并通過展示擴聲聲場的"走向" 的不同方案對比提供幫助,不能過分"迷信"和依賴這些軟件計算的結果。還要指出的是,計算系統只能"遵循"指令來運行,它不能取代設計者對建筑和藝術的深刻理解;不能取代設計者所具有的聲學的、系統的知識和豐富經驗。總之,聲學模擬軟件和計算系統不能取代聲學工作者的設計工作,它僅僅是一個很好的工具而已。
  劇院擴聲系統是為舞臺表演藝術服務的,它為表演藝術提供了一個高品質聲音重放的平臺。擴聲要依據劇院的使用功能定位,給出具有針對性的系統設計以適應不同表演藝術形式的使用需要。近一段時期以來,劇院擴聲系統設計有"模式化"的趨勢,還出現了一些誤導的現象。
  劇場觀眾廳揚聲器系統的選擇與布局是多種多樣的,大多都是"個性化"的設計特別是一些專業型劇場(如歌劇院)和商業型劇場,都緊緊圍繞演出劇情和藝術需求來設計音響系統。總之,要最大限度地、最準確地體現出完整的舞臺藝術表現力。
  關于劇院觀眾廳"立體聲擴聲"的問題
  近來有人在擴聲系統設計中過分強調所謂的"立體聲擴聲",即采用左、中、右(LCR)三個通道的設置,每個通道的揚聲器系統對觀眾席擴聲做全場覆蓋,由此稱之為"立體聲擴聲"。就這樣的布局即便是重放事先已錄制好的"立體聲"音樂節目,通過對擴聲聲場進行定量分析在觀眾廳座席真正具有立體聲效果的區域是在觀眾席的中央位置,大約只占全部座席的四分之一。在實際演出中所使用的現場擴聲不能稱之為立體聲擴聲,只是左、中、右(LCR)三個聲道的擴聲。過分強調"立體聲擴聲"會造成誤導。

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