擴聲系統概述

擴聲系統通常是把講話者的聲音對聽者進行實時放大的系統，講話者和聽者通常在同一個聲學環境中。成功的擴聲系統必須要具有足夠響度（足夠的聲增益）和足夠的清晰度（低的語言子音清晰度損失百分率），并且能使聲音均勻地覆蓋聽眾，而同時又不覆蓋沒有聽眾的區域。

擴聲系統包括擴聲設備和聲場組成，主要包括聲源和它周圍的聲環境，把聲音轉變為電信號的話筒，放大信號并對信號加工的設備、傳輸線，把信號轉變為聲信號的揚聲器和聽眾區的聲學環境。

擴聲系統分類

（一）按工作分類

1.擴聲系統：話筒和揚聲器處在同一聲場內，存在聲反饋自激的條件，傳聲增益受到限制。

2.放聲系統：只有卡座、光盤機等聲源，不存在聲反饋條件，是擴聲系統的一種特例。

（二）按用途分類

1.室外擴聲系統：體育場、藝術廣場、音樂噴泉、大型流動演出等。

特點：

空間寬廣、服務區大、背景噪聲大、受周圍建筑物體反射影響。以直達聲為主，無混響聲，反射聲延時 超過50ms（17m）時會出現重聲或回聲，影響聲音清晰度和聲像定位。音響效果（尤其是音樂噴泉）還受氣候條件、向和環境干擾等影響。

2.室內擴聲系統：各類影劇院、體育館和歌舞廳等。

特點：

專業性很強，使用功能不同系統配置也不同，建聲條件對音響效果影響很大。

3.流動演出系統：常用于大型演出，臨時安裝的系統。

特點：

音響設備必須結構緊湊，便于運輸和安裝、使用環境苛刻。系統投資較大。

4.公共廣播系統（PA）：車站、機場、地鐵、港口、學校、賓館作廣播節目和背景音樂并兼做消防緊急廣播。

特點：

使用功能很多，音響效果要求不苛刻，傳輸距離遠，采用定電壓傳輸。

5.會議系統：會議中心、電話會議、電視會議和數字會議系統。

特點：

提高會議效率，聲音清晰、不嘈雜、功能多（會議討論系統、投票表決系統和同聲傳譯系統等，包括視像同步攝錄和會議代表身份識別等）。

測量、評估一個安裝好的擴聲系統的六大要點

1、頻率響應：系統重放聲音是否在預期頻率范圍、預期偏差之內？

2、功率處理：系統是否可以處理所需的功率而不失真或造成設備損壞？

3、覆蓋范圍：系統重放聲音所有頻率是否可以覆蓋所有聽音區域？

4、主觀質量：系統是否可以滿足設計指標？

5、穩定性：系統是否穩定？

6、噪音：系統是否存在不必要的噪音？

測量和優化擴聲系統的步驟

對于測量和優化擴聲系統，每個人的方法步驟可能大有不同，但是一般可以總結為如圖1 所示的步驟：

本節主要闡述分頻設置、延時設置和均衡補償三個主要的測量步驟。

擴聲系統揚聲器一般包含超低音箱和全頻音箱，任何一個音箱都無法完美地把音頻信號中的各個頻段完整地重放出來，超低音箱重放音頻中頻率較低的部分，而不能表現音頻中的中高頻頻段；全頻音箱低音部分表現力不足。而輸入信號為全音頻信號，超低音箱對其中的中高頻成分、全頻音箱對其中的低頻成分不能正常還原為聲音。音箱是個能量轉換的設備，這些不能還原為聲音的成分在音箱中大部分轉換為了熱能，這樣不僅讓音箱性能得不到完全發揮，效果不佳，而且可能造成音箱的損壞。音箱中的喇叭單元很多部件是由膠水粘合在一起的，各種膠水的耐熱性有一定的限制。在音箱無法把輸入的音頻信號還原成為聲音時，喇叭單元把這部分電能轉換成為熱能，由于音箱的封閉結構且箱體內空間有限，散熱情況不會很好，這些熱能不斷在箱體內積聚，導致溫度不斷升高，一旦喇叭單元的溫度超過了膠水的耐熱溫度，就會造成喇叭單元的結構性損壞。

電子分頻器是將全頻帶的音頻信號分為兩個或者兩個以上的部分的聲音處理設備。它是由內部的高通濾波器電路和低通濾波器電路組成的，可以根據系統的需要將全頻段的音頻信號切割成為兩部分或者三部分。高通濾波器用來控制信號的下限，讓高于某一個設定的頻率值的其他頻率的信號通過，而低于這一頻率值的信號則進行衰減濾除；低通濾波器與高通濾波器相反，用來控制信號的上限，讓低于這一設定的頻率值的其他頻率信號通過，而高于這一頻率值的信號則進行衰減濾除。有了電子分頻器這一設備，便可以對系統進行優化，解決上述問題。全頻段音頻信號分兩路進入分頻器，一路分頻器高通濾波器輸出接功放后再接全頻音箱，另一路濾波器低通濾波器輸出接功放后再接全頻音箱。（如圖2）

2、延時設置

聲波以正負交替變化的形式進行傳輸，這種正負交替變化和聲波的傳輸時間有關系。這種正負的概念就是我們所說的相位。擴聲系統對音頻信號進行重放的過程中會出現不同程度的相位失真。擴聲系統中兩個音箱由于擺放位置不同、結構的差異以及喇叭能量轉換時間的差異導致發出的聲音到達同一聽音點時時間可能不同。（如圖3）

時間差異導致聲波的干涉，直接影響聽音質量，例如一個音箱發出的聲波到達某一點是正的，另一只音箱發出的聲波到達同一點比第一點晚了點，就可能變成負相位，這時候正負發生抵消，聲音的能量損失。（如圖4）

所以，在系統調試與優化時，我們要對揚聲器延時進行調整。要想解決這個問題，我們必須要知道兩只音箱重放信號相對與基準信號分別延長了多少時間，而這 時間的差異一般是毫秒級別的，單靠人耳無法進行識別，這就需要借助測量工具進 行準確的測量。然后對相對超前的信號進行延時處理。延時器是一種通過內部的存 儲電路，將輸入信號先存儲下來，按照設定的時間演示后再輸出的設備，利用延時 器我們可以對系統延時進行調試。

3、均衡補償

在擴聲系統頻響特性測量中，把 20—20000Hz 全頻帶從低到高的信號平均能量 的測量信號輸送到音響系統里，會發現輸出頻譜會產生不同程度的失真。產生這些 失真的原因有音響自身的因素和環境因素。

由于音箱再還原音頻信號時不可能做到百分之一百的還原度，總會存在或多或少的缺陷。

在同一聽音位置上，人們可以聽到音箱發出的直達聲和經過反射面反射過來的反射聲。（如圖5）

由于直達聲和反射聲到達同一聽音點的傳播路徑不同，到達聽音點的距離不同，導致直達聲和反射聲到達聽音點時間差異，可能產生相位差異。如果某些頻率的聲音的直達聲和反射聲的相位不同，那么就會抵消一部分能量，出現頻譜凹陷，也就是波谷。如果某些頻率的直達聲和反射聲到達同一點的相位相同，那么能量就會疊加，出現頻譜凸出，也就是波峰。頻譜特性上波峰波谷的存在，使得聽音質量大打折扣。我們要削減波峰，填補波谷，使擴聲系統盡可能少的頻譜失真。

我們可以運用均衡器對各種頻率成分的電信號進行放大調節來補償揚聲器自身的重放失真和聲場缺陷，實現均衡補償。