礼堂扩声系统扬声器的摆放

http://www.audio.hc360.com2018年11月09日11:15 来源:慧聪音响灯光网T|T

  礼堂是"用于聆听的地方"。这个定义暗示着,空间的各个方面只要和沟通交流有关系,就应该优先考虑。

  在扩声系统发明之前,数量众多的人群聚集在礼堂里,聆听发言者未经扩声的讲话。礼堂利用房间的几何结构和建声处理,为声源提供自然的声音增强。

  古希腊人甚至在演员佩戴的面具上加上扩声筒,以覆盖更多的观众。但即便利用了这些手段,还是未能真正有效地解决面对大量人群讲话的问题——直到人们发明了扩声系统。

  扩声系统是必要的,原因至少有四个:

  1.房间尺寸——房间太大,较远座位的听众很难听到音源的自然声。

  2. 房间几何结构——现代礼堂的几何结构已经无法胜任自然扩声的重任了。流行的180度扇形房间,比未经处理的人声的覆盖范围,至少宽了60度。只要讲者转一下头,有些观众就无法听清讲话的内容。

  3.环境噪声——人、交通、暖气和空调系统所产生的背景噪声遮掩了声源,让部分或所有听众无法清晰聆听。

  4.建声处理——自然扩声所需的建声处理可能非常昂贵,而且并不适用于所有音乐风格。

  当社会活动需要让大量人呆在大型空间时,扩声就是必要的。

  ▼ 一个类比

  在用灯光照亮一个房间时,人们会采用合适的灯具来将灯光照射到需要的地方。这每个人都能理解。而音响系统设计师在选择和放置扬声器时也是如此。

  如果有着不错的房间声学条件,一些主要的声音问题,如糟糕的有效增益以及糟糕的语音清晰度,都可以直接归咎于不恰当的扬声器选择和位置摆放。最常见的原因是音响设计师出于美观上的考虑,不得不放弃首选的扬声器类型和摆放位置。

  ▼ 建筑与扩声

  建筑师常常将扬声器视为建筑以外的物体,是并不真正属于整体的"附属物"。建筑学院不教授音响系统设计,本身也没必要教授。他们强调的是场地的视觉效果,将大量注意力放在空间的几何结构和视觉流上面。

  这是他们的思维模式,也是他们工作的职责所在。体积大又显眼的扬声器,扰乱了他们对空间的整体概念。

  设计房间的时候,建筑师并不知道所需扬声器的种类和数量,因此不可能把扬声器整合到设计之中。即便他们可以做到,我们接下来就会看到,他们为伪装和隐藏扬声器所做的努力,很可能会损害扬声器的性能表现。

  对于扬声器来说,要完成使命,必须得占据房间中视觉上最为重要的一些地方。这也难怪建筑师和音响系统设计师常会发生冲突。

  ▼ 三大变量

  音响系统设计师的工作是确保每个人都能听见经过扩声的声音。要在观众区实现均匀覆盖,他们要处理三大变量。

  包括:——扬声器类型——扬声器位置——扬声器数量

  如果系统设计师获得控制这三大变量的权力,出来的工作效果将是最好的。如果客户或建筑师定下了其中的一个或几个,系统设计师的工作量减少了,但是声音重现效果将会大打折扣。

  ▼ 扬声器位置

  扬声器的理想位置是无法实现的。理想位置就是需要扩声的音源所在的地方。

  想象一个小型剧团或古典乐团在一个小型场地表演。无需任何扩声,来自每个源的声音都能听见,与其他源的空间位置关系准确无误。

  随着房间尺寸增加,乐器可能需要声音放大。乐团使用本地放大(localized amplification)已经多年,如今"个人"音响系统仍在小型场地应用上大有市场——这正是几十年前感恩而死(Grateful Dead)乐队所采用的"音墙"技术在当代的再现。

  (音墙 Wall of Sound是一个巨大的扩声系统,在1970年代由音频设计师Owsley Stanley为感恩而死乐队的现场表演专门设计。)

  声源所在地是声音发出的自然位置。这种方式在许多应用中都是不现实的,而且并不灵活,因此我们需要一个折衷的办法。首选是将扬声器直接放在需扩声的声源上方,这利用了人类听觉无法很好地在垂直平面上定位声音的特点。

  如果扬声器放在说话者的左侧或右侧,听者将显然感觉声音并不是从说话者而来的。如果扬声器被放在说话者上方,听者的听觉系统受到蒙蔽,将认为声音是从说话者发出的。眼睛有效地将声像拉低从而与视觉对应。扬声器放在上方还可以让声音投射到房间后部,同时又不会让前排观众听到过大的声音。

  考虑到这几个方面,将扬声器直接放在舞台上方是非常合理的。

  ▼ 尺寸 vs 效率

  扬声器必须足够大,以控制声音的去向。小型扬声器向所有方向辐射声音。

  随着扬声器的尺寸增加,其指向性也随之提高。指向性控制在所有的音频系统中都是绝对必要的,而且需要的控制越多,扬声器也应当更大。这就是其原理。

  选择大型扬声器的另一个原因是考虑到低频效率。在许多宗教场所,人们希望系统能在极低频产生极高的声压级。

  这意味着必须让大量空气运动,这反过来需要较大的活塞表面积。如果没有大型扬声器,在大空间中想在低频获得高声压级是不可能的,人们常常使用多只扬声器来实现。

  越低的倍频程需要越多的辐射表面积。如果你想要重放复活节音乐剧表演时的雷鸣声,或者电子风琴的低音踏板,最好是准备一个非常强劲的低频扬声器系统。这必须是个庞大的系统,而且应当置于房间内。

  ▼ 声音问题

  音响系统许多典型的毛病,如清晰度低、浑浊不清以及糟糕的声音定位,都可能要归咎于反射声。这类有害反射声,大部分是因为要隐藏和掩饰扬声器而造成的。

  反射声是客观存在的。我们期望反射声,利用反射声,并且需要反射声。但并不是所有反射都是有益的。音响设计师努力避免两种反射,一种是来自离扬声器很近的物体的反射,另一种是来自离扬声器很远的物体的反射。

  第一种反射造成声染色,第二种则造成回声,从而降低音乐和语音的清晰度。尝试掩饰扬声器总是会产生早期反射,进而改变扬声器的频率响应。这包括网罩、布罩以及孔洞,它们都经过精心设计,以在视觉上显得更加美观。简而言之,让扬声器更美观的措施往往可能让声音变得更糟糕。

  要经过深思熟虑的设计才能让扬声器在被掩盖的同时仍然有着可以接受的表现。与光波不同,如果时间没有对齐,声波可能会彼此抵消。但这并不全然是坏事。

  音响系统设计师利用相长和相消干涉来让扬声器阵列实现所需的覆盖范围。好的音响设计师能理解干涉的作用,并且知道如何利用其来提升系统的性能。

  让我们来看一些从视觉上降低扬声器存在感的方法。

  掩盖 ——网罩总是会妨碍声音。唯一的问题是"妨碍的程度"和"是否听得出来"。

  我见过系统设计师花费巨大的代价,将音响系统的频响范围扩展到20 kHz以上,却将所有东西隐藏在一个无法通过20 kHz以上波段的网罩后面。

  但即便没有网罩,由于空气吸收的缘故,16 kHz以上的声音能量也很少有可能传达到每一位观众,所以在扬声器前方采用一些织物遮盖还是可以接受的。

  织物当然是需要一个框架的。框架比起其支撑的织物来说,妨碍作用更大。框架构件应当制造得尽可能小,最好不要放在系统高频驱动的主要通路上。

  空腔放置——放置扬声器的最糟糕位置是在空腔中。扬声器本身是一个经过仔细调音的谐振系统。其尺寸、体积以及开口都经过认真选择以产生需要的响应。

  空腔的本质是"箱中之箱",将给扬声器的响应带来明显的改变。考虑到设计扬声器时花费的精力,放在随意大小的空腔中总是会破坏设计师理想中的响应。

  网罩布——请勿给网罩布涂色,即使是很薄的一层。涂料会堵塞声波通过的孔洞。如果网罩颜色不对,换掉它。

  选购合意的网罩布之前,请牢记两点。网罩布应该是具有声学穿透力的,并且应该符合防火安全规定。不幸的是,这些准则将排除你大部分第一选择。要测试网罩布的可听效果是很简单的。

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