弱电工程,作为现代建筑智能化不可或缺的一环,主要分为两大类别:ELV系统和AV系统。ELV,即建筑智能化系统,专注于建筑物的能源管理、照明控制、安全监控等方面。而AV系统,则主要涉及音视频技术,包括音响扩声、数字会议、远程视频会议等。这两大系统在工程建设中各自扮演着重要角色,且所需的专业资质和招标流程也各有差异。
在AV系统中,专业音响扩声技术是不可或缺的一环。专业音响涵盖了话筒、调音台、处理器、功放、扬声器等核心设备,以及显示设备和周边设备等。这些设备共同构成了音响扩声系统的完整架构,使得声音能够得到精准的传递和有效的控制,满足各种复杂场景下的扩声需求。
专业音响扩声技术,作为AV系统中的关键技术,其应用场景广泛。无论是教室、会议室、报告厅、礼堂,还是宴会厅、体育设施、娱乐场所,甚至是大型场馆、演唱会和各类大型活动,专业音响系统都发挥着至关重要的作用。它确保了声音的清晰传递和精准控制,为各种活动提供了高质量的扩声效果。
传声器,作为声音与电信号之间的转换器,其核心任务是确保电信号的波形特性与声信号保持高度一致。这涵盖了频率、相对振幅、泛音以及波形包络等多个方面。在技术层面,话筒主要分为两大类:动圈式和电容式。动圈式话筒通过动圈在磁场中的运动来切割磁力线,从而将声能有效地转换为电能;而电容式话筒则依赖于声压对电容量产生的变化,进而将电势能转换为电能。此外,话筒还有不同的作用原理和指向特性,如压强式与压差式之分,以及无指向性、心形、超心形等多种指向模式。
在电声设备中,指向性是一个关键概念,它描述了话筒的灵敏度或音箱的声压分布如何随声波的入射或发射方向而变化。这种变化通常可以通过指向特性曲线来直观地展示。同样,我们可以将麦克风的指向性理解为麦克风的有效收音范围。
在电声设备中,麦克风的位置至关重要。通常,我们以0度表示麦克风头的正对方向,而反方向则标记为180度。环绕麦克风的圆形图案展示了dB值的输出情况,越接近外圈,输出值越高。因此,零刻度位置通常具有最大的输出值,这也为指向性的命名提供了依据。
在扩声系统中,调音台担任着控制中心的角色,同时也是演出过程中操作最频繁的设备。它负责连接各类音源和音频处理设备,进行信号的分配与路由,并根据声音质量和艺术需求进行精细调节。
调音台是扩声系统中的核心设备,负责信号的分配、路由及精细调节。它根据处理信号的性质可分为模拟调音台、数字调音台和数控调音台。模拟调音台广泛用于音响技术各个领域,声音保真度高,音色自然。数字调音台则基于模拟调音台,但其信号为二进制数据,质量受采样频率和量化比特率影响。数控调音台结合了模拟调音台的音质与数字控制技术。
此外,调音台还可按用途分为录音调音台、扩声调音台、直播调音台和DJ调音台。录音调音台适用于语言、文学作品及音乐制作,具备多规分期录音功能。扩声调音台专为剧场、体育场馆等设计,满足扩声和直播需求。直播调音台用于广播电台和电视台,需具备高电声指标和长时间工作的可靠性。而DJ调音台则简单实用,适合迪斯科舞厅等场合。
另外,均衡器也是音频处理中的重要设备,包括频率均衡器、参量均衡器和图示均衡器等类型。
频率均衡器在扩声系统中扮演着至关重要的角色,它负责改善厅堂的频率传输特性,确保声场的频率均衡。通过频率均衡器,我们可以增加所需频率成分的信号电平,同时减少或切除不需要的频率成分,从而有效抑制扩声中的声反馈。此外,1/3信频程均衡器还可用于抑制由建筑声学缺陷和扩声设备性能导致的自激震荡,同时不影响音质。
参量均衡器,也被称为参数均衡器,是一种功能强大的均衡器,能够细致调节均衡的各种参数,如频段、频点、增益和品质因数Q值等。这种均衡器常附设在调音台上,或作为独立的设备使用。它不仅可以美化声音,还可以修饰声音风格,使音乐更加鲜明突出和丰富多彩。
图示均衡器是专业扩声系统中应用最广泛的均衡器类型。它的每个均衡点增益都由一个直线电位器调节,直观易懂。专业图示均衡器能将20~20kHz的信号分成多段进行调节,满足不同需求。
此外,功率放大器在音响系统中也扮演着不可或缺的角色。它能在给定失真率条件下产生最大功率输出,驱动扬声器等负载。功率放大器是整个音响系统的“组织、协调”枢纽,对音质输出有着至关重要的影响。功率放大器主要分为定压功放和定阻功放两类。
定压功放,其输出音频信号的最大电压保持恒定,不受负载阻抗变化的影响。在额定功率范围内,负载数量的增减对放大器的输出电压影响甚微。常见的输出电压标准包括60V、75V、90V、100V和120V。与定压功放相连的扬声器需配备专门的匹配变压器以降低电压。在定压功放系统中,若额定负载电压发生变动,则功率也会相应地调整。例如,一个100V、10W的音箱若接在70V的电源上,其实际功率将变为5W(即功率差异达到一倍)。值得注意的是,国内通常采用120V和240V作为定压标准,而国外则多采用70V和100V。
定阻功放,与定压功放截然不同,其输出电压与负载阻抗紧密相关,随着负载阻抗的变化而相应调整。在定阻功放中,常见的负载阻抗标准包括4欧姆、8欧姆和16欧姆。
音箱是电信号转化为声音的关键器件,其种类繁多,包括全音域音箱、低音音箱、返送音箱以及建筑类音箱等。评估音箱品质时,我们需关注多个特性,如频率范围、额定功率、最大功率、阻抗、特性灵敏度和指向性等。其中,音箱阻抗是一个关键参数,它影响音箱的驱动能力和出声效果。阻抗越小,音箱越容易出声和驱动。
此外,音箱灵敏度也是不可或缺的指标。在音响设备中,灵敏度反映了电-声或声-电转换能力的大小。通常,灵敏度以dB/W/m为单位进行测量,即在扬声器系统中输入1W功率时,正前方1m处的声压大小即可确定灵敏度数值。合理的灵敏度范围对于获得理想的声音效果至关重要。
综上所述,定阻功放与音箱的这些关键参数和特性,对于音响系统的设计和优化具有重要意义。
音箱的频率范围,即音响系统能够回放的最低与最高有效频率之间的区间,是评估音箱性能的重要指标。
而频率响应,则描述了当音频信号以恒定电压输入系统时,音箱产生的声压和相位如何随频率变化。这种声压和相位的频率相关性,即变化量,以分贝(dB)为单位进行衡量。在实际应用中,频率范围和频率响应这两个概念经常被统称为“频响”。
分频,作为音箱技术中的重要一环,其作用在于将输入的音频信号进行分离,以适应不同扬声器的特性。通过分频,音箱能够更准确地呈现出不同频率的声音,从而提升整体音质。
分频模式,是音箱分频技术中的关键要素,它决定了音频信号如何被有效地分离并分配给不同的扬声器。不同的分频模式会影响到音箱的音质表现,因此选择适合的分频模式对于优化音箱性能至关重要。
在音箱配置中,功率是一个核心要素。额定功率,即设备在正常使用下能够输出的最大能量而不损害设备本身的能量值,是选择功放功率的重要依据。而峰值功率,则是指扬声器在短时间内能够承受的最大功率。
此外,传声增益也是评估扩声系统性能的关键指标。它反映了话筒拾取声音后的放大量,以及系统对抗声反馈啸叫的能力。传声增益越高,意味着声反馈啸叫的可能性越小,同时话筒声音的放大量也越大。其计算方法是在话筒音量最大且无声反馈现象的情况下,测量声场中和话筒前的声压级,二者之差即为传声增益。一个优秀的扩声系统应当能够均匀地放大各个频率的声音,避免某些频率声音过强或不足的情况。为了获得良好的传输频率特性,我们可以采取多种方法,如合理的建筑声学设计、使用粉红噪声频谱分析仪调整均衡器,以及选择频率响应特性优良的音箱进行放音等。