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智能灯光及音响控制系统

第一部分 智能灯光

一、概述

随着信息时代的到来,计算机多媒体技术的迅猛发展,网络技术的普遍应用,大到世界各行业特定政府机关、国家政法机关或大型调度中心的建立,小到各工矿企业会议、技术报告及讲座的进行,对现代视讯展示、数码电声处理、自动化电器处理等组成的多媒体声光像系统的渴望越来越强烈,而传统的模拟电子技术很难满足人们在这方面的要求。近几年迅速崛起多媒体声光像系统技术正在逐步成为适应这一需求的有效途径。为此,我们根据现代会议室的实际应用和需求,采用新的多媒体音视频产品和先进设计手段,提出本系统方案供用户选择和参考。

我们此次的设计是根据现代会议厅所提出来有关系统的具体应用需求,结合我们以往同类项目的工作经验,依据现有的国家标准、规范,并参照国际上通用规范进行的。在系统设计过程中,我们按以下的思路进行设计:突出先进性、实用性、可靠性系统特点;数字化的高集成度可控制能力;多功能的应用性;灵活的扩展性;完善的售后服务保证体系。

根据一般会议厅和会议室的功能要求及甲方的具体要求,我们将整个厅堂的功能做如下定位:

综合多功能会议室的设计,能够满足以下功能:视频会议;摄像监控、培训教学等,追求语言的清晰图和饱和度,声压级级要求达到国家厅堂扩声系统一级标准。同时预留了丰富的接口,方便以后系统的扩展,实现整个系统的强大功能。同时有演出用的舞台,配置了专业的舞台灯光系统和演出扩声系统,加了超低音音箱和效果器,追求声音的饱满度和浑厚感,能够满足文艺演出,会议报告,庆典活动召开等功能。

二、设计说明

依据“安全、适用、经济、美观”的设计原则,结合灯光的不同使用特点和要求,以及多功能厅的舞台结构尺寸,我们采用以下设计思想。

1、为了营造舒适、轻松、绚丽多彩的灯光效果,重点选用智能型灯具。

2、选用700Lx的照度,作为会议照明的合理照度,以满足庄重、大方、明亮的会议照明。

3、选用冷光三基色灯,作为会议照明光,以营造舒适、轻松的会议环境。

4、为满足各种文艺演出灯光效果选用电脑摇头灯和电脑扫描灯等灯光的组合,营造动感及舒情慢舞的灯光效果。

三、设计配置

1、面光—:位于舞台外观众席顶部上空,以光轴线与舞台平面夹角45°射向舞台表演区,用于舞台前区人物的面部光。

2、顶光—电影聚光灯+换色器,位于大幕内侧上空射向舞台表演区中部,用于表演区中区和景物的面光,以弥补面光的不足。

3、逆光/光束效果光—P64束光灯+换色器,位于主席台后部,由后部射向表演前区,既可作为轮廓修饰光。又借调光台的作用,可以走灯、频闪、点控,作为光束效果光。

4、电脑摇头效果光——系统采用575W电脑摇头灯,均匀分布在活动灯棚的四个对角上空,从上往下摇头扫射整个舞台。

在电脑灯控制台的指挥下,电脑灯可以做出美妙绝伦且整齐一致的动作,一起向左、右或前后摇摆,一起旋转,一起改变图案花样,一起改变颜色。场面极其绚丽壮观、令人陶醉。它可以表现抒情、优雅的场景,也可以营造狂热、激奋的气氛。

 

第二部分 音响系统

一、概述

随着科技的进步、技术的发展,特别是数字技术在音频领域中得以应用,使得声信号的记录、传输和重放的音质有了很大的改善。但是,决定音质的好坏不仅与设备有关,还与声学环境和人耳的听觉特性有关。在同样设备的条件下后者显得更为重要。

所以音响系统设计的根本问题是声学问题,不是简单的设备选型与组套,厅堂最终的音质效果是电声与建声综合设计效果的体现,扩声系统设计首先要研究指定空间的声场,这一点非常重要。只有对要设计的厅堂的声场有深入的了解,并进行仔细的研究之后,进而对厅堂进行建声设计、处理和电声系统设计,并使二者完美结合,才能给出准确的“设计”,并获得极佳的音响效果。

二、设计说明

根据以上要求,我们仔细审阅了土建图纸,对所有厅堂的建声进行了仔细的分析,将建筑声学的有关特性与电声作为“一体”进行综合设计考虑,采用计算机辅助设计(设计软件为EASE 4.0版本软件)对声场进行声学设计。事先,在计算机上建立了与厅堂建筑实体相同的立体模型。并对房间内建筑数据:

建筑体型形状;(关系到声学缺陷的产生,反射声的分布)房间容积;(确定房间常数、混响时间)室内墙面、顶棚、地板、座椅等材料吸声系数;座位数及其排列;近次反射声的分布有了充分的了解后,充分考虑到直达声和混响声的扩散与叠加及声学比、混响半径等声学指标。并以此为基础对扩声系统进行声场设计。因为只有对声场深入仔细了解后,才能给出准确的电声设计指标,获得极佳的音质效果。

1、混响时间的确定

一般来讲,混响时间短可提高语言的清晰度,混响时间长可提高音乐的丰满度。我们认为,本系统应首先保证语言清晰度为主要目的,兼顾音乐、环绕影视使用要求。所以在进行扩声系统设计之前必须以特定的混响时间为基础,只有在特定的混响时间条件下对厅堂的“声学特性指标”的设计才是科学的、准确的,这也是我们设计的重点。

遵照上述原则,我们在计算机上建立了所有厅堂的实际立体模型并进行模拟计算。

2、具体设计步骤及结果

扩声系统声学特性计算机辅助设计(CAD)是利用现代化技术手段从事工程设计的一种理想方法,精度高、效率高,更重要的是无须等到安装调试结束就能知道工程设计结果。它是应用计算机,借助于实用专业软件,对厅堂、体育馆(场)、会议室的扩声系统的声学特性进行计算机辅助设计(CAD)的。

声学特性计算机设计系统有非常好的可信度和精度,在输入厅堂的建声数据足够准确时,其计算数据与最后电声实测结果相比较,误差可控制在1分贝以内。对工程设计和安装调试而言,这已经足够,同时它还具有很好的设计安装调试指导性,这在以往的工程设计中得到了良好的验证。采用声学CAD计算机系统来设计本系统厅堂的声学特性,就意味着,无须等到系统安装、调试和测量完毕之后,就能知道其设计和安装调试结果。换句话说,依据本设计方案所给出的音响系统及设计计算结果,已清楚的看到了该会议室预期的扩声系统声学特性。

本设计方案是采用EASE4.0系统软件,并根据《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25-86);《厅堂扩声特性测量方法》(GB/T4959-1995);《客观评价厅堂语言可懂度的RASTI法》(GB/T14476-93)进行设计计算,其结果可见我们在以后提供的“扩声系统声学特性设计计算及声场分布展示图”。

1)建声原则

混响合理,声音扩散性好,没有声聚焦、没有可闻的振动噪声、没有死声点。

2)室内装修注意事项

调不能导致会议或演出时太昏暗, 避免扩声区域内出现中空较大或支撑较差的腔体结构,避免大面积玻璃窗,不要将石膏天花板直接安装在铝合金槽里,要有隔声处理,采用吸音板装饰室内内墙。

3)室内声学特性的基本要求

具有合适的响度:响度大于103dB。

4)声能分布均匀

在观众席的各个座位上听到的声音响度应比较均匀。通过音质设计,应该能使观众席各个区域的声压级差别不太大,室内声场不均匀度应控制在高低约3dB之内

5)满足信噪比要求

噪声对人们的正常听觉产生干扰和掩蔽作用。不同用途的室内听音环境,其充许的噪声级不尽相同,通常在室内最小声压级的位置上,信噪比应该大于30dB。

6)保证室内各处频率响应均衡

室内音响系统应保证各处频率响应均衡,要求125--4000HZ内起伏为6--10dB,100--8000HZ内起伏为10--15dB。如果室内存在声聚焦、死声点、驻波、声共振等声学缺陷,就会破坏频率均衡。

7)厅堂的建声合理比例

选择合适的自然混响时间:参照音乐厅 1.8-2.4S。

三、音频系统的组成和作用

1)传声器:中高档的动圈传声器可作表演用,中档或低档的可用于卡拉OK。乐队或乐队的小提琴、钢琴或架子鼓乐器可使用电容传声器。为了减少电缆线带来的麻烦可使用无线传声器。它是动圈传声器加放射器、袖珍式多为驻极式传声器加放射器,其技术指标比同档次的有线传真器略低。本方案主要用于会议,因此配几支会议话筒是非常必要的,或根据情况配一套手拉手会议系统。本方案采用的就是SING带视像自动跟踪的手拉手会议系统。

2)调音台:它的主要作用是将来自各种音源(传声器、CD机、LD录音座等)、各种电声乐器(电子琴、合成器、电吉他、低音结他等)、各种周边设备的音频信号按要求进行混合处理;对各路声信号进行一定的修饰、补偿;按要求将声信号分成多组输出。一般报告厅可用 8~16路调音台,如果主席台大可坐的人员多,可以选择路数多一些的。调音台的技术指标和调试的好坏直接关系到声音的质量和系统的噪声。

3)均衡器:均衡器是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备,通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷,补偿和修饰各种声源及其它特殊作用,一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。均衡器在实际应用中可以校正室内本身的共振特性不均匀而产生的频率传输特性的缺陷和扩声设备产生的频率畸变(主要是扬声器、传声器等),可以修饰乐器和演员的音色,提高艺术表演效果。

4)压限器:压限器是压缩与限制器的简称。压缩器:是一种随着输入信号电平增大而本身增益减少的放大器。限制器:是一种这样的放大器,输出电平到达一定值以后,不管输入电平怎样增加,其最大输出电平保持恒定的放大器。该最大输出电平是可以根据需要调节的。压缩器与限制器多是结合在一起出现,有压缩功能的地方同时也就会有限制功能。歌手的嗓音作为音源,虽然其声压有限,但是有一个非常重要的因素使得麦克风所检拾到的信号电平变化极为强烈,这个因素就是麦克风与演唱者嘴的距离,距离越近信号就越强。这种变化有的时候能够达到远远超出放大器的极限的情况出现,于放大器来说就容易出现削顶失真,当然这种情况除了发出难听的声音以外,还容易烧毁高音扬声器。对于多数的演唱者很难控制这个距离的,所以经常听见因为距离过近,而出现的过量失真,当然声音十分难听,近乎于破着嗓子咆哮。压限器的使用,就可以基本上解决这个问题,避免了信号过强造成的麻烦。

5)反馈抑制器:反馈抑制器在扩声系统中的作用非常重要。扩声系统在使用过程中如果将话筒音量进行较大的提升,音箱发出的声音就会传到话筒引起的啸叫,这种现象就是声反馈。声反馈的存在,不仅破坏了音质,限制了话筒声音的扩展音量,使话筒拾取的声音不能良好再现;深度的声反馈还会使系统信号过强,从而烧毁功放或音箱(一般情况下是烧毁音箱的高音头),造成损失。所以,扩声系统一旦出现声反馈现象,一定要想方设法制止,否则,就会贻害无穷。能否消除声反馈是衡量一个音响师技术水平的重要标志,在反馈抑制器出现以前,音响师往往采用均衡器拉馈点(衰减反馈频率)的方法来抑制声反馈。扩声系统之所以产生声反馈现象,主要是因为某些频率的声音过强,将这些过强频率进行衰减,就可以解决这个问题,但用均衡器下拉可产生以下难以克服的不足:一是对音响师的听音水平要求极高,出现反馈后音响师必须及时、准确地判断出反馈出反馈频率和程度,并立即准确无误地将均衡器的此频点衰减,这对于经验不丰富的音响师来说是难以做到的。二是对重放音质有一定的影响。现有31段均衡器的频带宽度为1/3倍频程,有些声反馈需要衰减的频带宽度有时会远远地小于1/3倍频程,此时,很多有用的频率成份就会被除掉,使这些频率声音造成无法挽回的损失。三是在调整过程中有可能烧毁设备。用人耳判断啸叫频率是需要一定时间的,假如这个时间过长,设备应付由于长时间处于强信号状态而损坏。使用反馈抑制器就可以完全解决这个以上问题,即可以有效地消除反馈,又不会对重放音质造成影响,故其优越性是显而易见的。

反馈抑制器是一种自动拉馈点的设备,当出现声反馈时,它会立即发现和计算出其频率、衰减量,并按照计算结果执行抑制声反馈的命令。在会议中,特别是较大型、重要的会议应该使用,可使系统不过载,不产生过激失真。

6)功率放大器:它是将弱小的电信号进行电压和电流(功率)放大直接推动扬声器,由于它是大功率输出设备,负载又是以电感为主的扬声器,使用不当容易出故障。为了保证扩声系统的正常使用,主功率放大器的选择要和音箱匹配,当阻抗一致时,一般功放的额定功率可选用相当于扬声器额定功率的1.5~2倍为宜。

7)扬声器:是扩声设备的最后的重要环节,它把电功率信号还原为声信号,所以也是关键环节,会议厅中使用的全频带(从低音到高音)的二、三分频的组合扬声器箱。

8)音源:可根据用户需要配置CD机、MD机、录音卡座、DVD机或录像机。

 

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