大型体育馆音响系统设计

摘要

随着科学技术的快速发展和人们生活水平的不断提高，大型体育馆的需求日益壮大，人们对大型体育馆的声学设计要求也越来越高。现代大型体育馆不仅要满足其举行体育赛事和训练的基本功能，还必须满足举行大型文艺演出、召开会议等需要，但由于大型体育馆的容积和平均自由程较大，引起混响时间较长，因而容易产生回声、声聚焦、多重回声等音质缺陷，使得音质效果不佳，无法给观众带来满意的视听感受。
　　 为了提高大型体育馆的音质效果，大大缩短混响时间，克服音质缺陷，本文主要从建声设计和扩声设计两方面提出了具体的音响系统设计方案，并基于台州市洪家中学体育馆原有的建筑结构对其音响系统作了建声改造和扩声设计，音质效果有了大的改进，主要工作和成果如下：
　　 本文从两个方面论述了音响系统的设计：一是建筑声学设计，主要考虑体育馆的建筑结构、体型、吸声材料的选取、布置。它主要解决的是：声场分布的均匀度、各种声学缺陷的避免、整个场馆的混响时间的缩短等问题，从而构造了一个足够清晰度、均匀度和响度的声场环境。二是扩声设计，它以建声设计为基础，通过系统的构成、音响器材的选择、各种音箱的选取、布置，最终使得体育场馆的音响效果达到响度适合、语言清晰和音质优美。只有充分考虑建声设计和扩声设计两个方面，使两者达到合理的统一，才能获得满意的音质效果。
　　 在建声设计方面，主要考虑场馆内的吸声处理，用充分降低馆内混响时间的方法来换取馆内的语言清晰度和避免观众席、比赛场地出现颤动回声、声聚焦等音质缺陷。它的作用就是控制大厅的混响时间和防止可能出现的音质缺陷，保证语言的清晰度。混响时间与房间容积和室内总吸声量有定量关系，还和声源的声压级以及频率特性有关。混响时间长将使语言清晰度降低。由于体育馆的比赛大厅能够吸声处理的地方较少，特别是侧墙，被看台和侧窗占用居多，因此在选取吸声材料、吸声结构时必须要求其有较高的吸声性能。
　　 在扩声设计方面，必须保证音质的方向性和清晰度，它是保证比赛大厅内声场均匀、有足够的声压级、声音清晰的主要因素。它包含3个部分：系统设计的一般要求、系统的设备选型、配置(包括各分系统：语音扩声、演出扩声、广播扩声等)和控制室的声学设计。文中详细介绍了扩声系统技术参数中关于响度和传声增益、稳定性、音质及方向感这四要素对扩声系统的影响。说明一个良好的扩声系统所需要的声场环境，声场覆盖准确，能量集中，减少不必要的反射声；可向覆盖区提供高声压；重放音质优秀；保证语言清晰度。列举了扬声器组合和选用的例子。功率放大器的数量和输出功率应和放音单元相匹配并留有一定动态余量，避免削波，以保护放音单元，另应配置一定的备用单元。其次，功放与音箱之间还要做到阻抗和频率的匹配。在效果评价系统里，最突出的的问题就是混响时间，通常可以用RT60或T60来表示。RT60比较有代表性的测量方法是选取以225Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz和4kHz为中心频率的六个频段进行测量，然后取它们的平均值作为该场所的混响时间。
　　 本文在查阅大量声学资料的基础上，结合台州市洪家中学的体育馆音响系统设计实例，指出了大型体育馆音响系统设计在台州这个三线小城市所具有的现实意义，从建声设计目的、要求及处理方案等方面对建声设计作了论述。在扩声设计方面，主要从方案选择、仿真模型设计、扩声设备配置、参数测量等方面作了论述，并作了效果评价。实践证明，作者提出的设计方案是可行的，并完成既定的目标和任务。
　　 作者有幸跟随同事潘行心老师参与音响系统方面的施工、设计和评标工作，从中积累了一定的经验。本文结合作者的实际工作经验就体育馆的建声、扩声及音响的空间、怎么才能使音响的清晰度达到最好等一些相关的问题做了较好的阐述，提出了一些自己的见解，并对音响系统的效果评价作了讲述。