【摘要】音響效果對(duì)于演播室的節(jié)目效果具有重要的影響，現(xiàn)代演播室對(duì)于節(jié)目效果有比較高的要求，因此音響工程建設(shè)成為演播室建設(shè)的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)演播室應(yīng)用模擬信號(hào)音頻系統(tǒng)以及擴(kuò)聲系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時(shí)在使用的過(guò)程中也容易受到干擾信號(hào)的影響，難以保證演播室的音頻效果。而隨著數(shù)字音頻技術(shù)不斷成熟，數(shù)字化技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于演播室的音頻以及擴(kuò)聲系統(tǒng)中，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用能夠在很大程度上改善演播室的音頻效果，并促進(jìn)節(jié)目質(zhì)量的提升?；谝陨险J(rèn)識(shí)，本文從擴(kuò)聲系統(tǒng)原理以及數(shù)字?jǐn)U聲技術(shù)概述出發(fā)，結(jié)合音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題及原因，探討數(shù)字化技術(shù)在演播室音頻及擴(kuò)聲系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望該研究能夠?yàn)檠莶ナ乙繇懝こ探ㄔO(shè)提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù)；演播室；音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.08.067

從現(xiàn)代音頻行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用成為主要的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)音頻領(lǐng)域集中管理與分散使用之間的矛盾，進(jìn)一步提升了音頻系統(tǒng)的可操作性，并保證了音頻的質(zhì)量。音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)作為演播室演出系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)用數(shù)字化的音頻及擴(kuò)聲系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提升演出效果，并降低系統(tǒng)維護(hù)管理的難度，因此對(duì)于數(shù)字化音頻技術(shù)的應(yīng)用需要給予充分的重視。

1. 擴(kuò)聲系統(tǒng)原理分析

擴(kuò)聲系統(tǒng)主要用于放大聲音的響度，并保證聲音的清晰度，確保在一定空間內(nèi)的所有聽(tīng)者都能清晰地聽(tīng)到音源所發(fā)出的聲音以及聲學(xué)環(huán)境的相對(duì)一致性。在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要充分考慮到擴(kuò)聲設(shè)備、聲場(chǎng)環(huán)境、聲源和周邊環(huán)境對(duì)音量以及清晰度的影響，通過(guò)聲音接收裝置將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子音頻信號(hào)，并應(yīng)用放大信號(hào)的設(shè)備、處理信號(hào)的設(shè)備以及傳輸線路，將放大后的音頻信號(hào)傳輸給揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲效果。簡(jiǎn)而言之，擴(kuò)音系統(tǒng)就是在特定的空間中，對(duì)不同聲源的聲壓進(jìn)行還原和傳輸。擴(kuò)聲系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要應(yīng)用一定的聲學(xué)原理，并重視建筑聲學(xué)應(yīng)用，依據(jù)聲音本身的頻率特性來(lái)選擇合適的拾音器，確保能夠?qū)崿F(xiàn)一定空間內(nèi)聲音信號(hào)的有效收集，并對(duì)系統(tǒng)電路進(jìn)行優(yōu)化，保證擴(kuò)音傳聲的質(zhì)量。在擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展中，最初的音頻信號(hào)是通過(guò)模擬的電子信號(hào)來(lái)傳遞的，通過(guò)拾音器內(nèi)部薄膜的震動(dòng)，形成不同聲音的電子信號(hào)。

目前來(lái)看，現(xiàn)代演播室所應(yīng)用的擴(kuò)聲系統(tǒng)，依據(jù)聲源以及信號(hào)源的走向?qū)ρ莶ガF(xiàn)場(chǎng)的人聲以及其他聲音進(jìn)行拾取就屬于制造模擬信號(hào)的過(guò)程。而CD機(jī)等播放的則屬于數(shù)字信號(hào)，這樣的信號(hào)在調(diào)音臺(tái)的控制下被傳輸?shù)讲煌倪€音裝置里面，但是在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化。模擬信號(hào)由電信號(hào)轉(zhuǎn)化而來(lái)，這種信號(hào)缺乏聲音走向?qū)傩缘淖兓曇粼O(shè)備之間傳遞的音頻信號(hào)本質(zhì)上屬于電信號(hào)，因此調(diào)整音頻信號(hào)的本質(zhì)是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整的過(guò)程中，要確保設(shè)備的兼容性，以及設(shè)備電路設(shè)計(jì)的合理性，以防止任何一個(gè)環(huán)節(jié)的故障導(dǎo)致音頻信號(hào)的損耗。

2. 數(shù)字?jǐn)U聲技術(shù)

數(shù)字化后的擴(kuò)聲裝置能夠?qū)σ纛l信號(hào)進(jìn)行一定的修整，通過(guò)高精度的數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)音頻信號(hào)進(jìn)行采集，然后將其轉(zhuǎn)換為不同類(lèi)型的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)通過(guò)編碼的方式在裝置間傳輸，從原理上講，數(shù)字信號(hào)往往有比較高的清晰度，不易受干擾，所以能很好地保留原始信號(hào)的品質(zhì)。在符合傳輸標(biāo)準(zhǔn)的情況下，數(shù)字信號(hào)不會(huì)受到距離、電纜長(zhǎng)度、信號(hào)畸變等因素的影響。數(shù)字信號(hào)在經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)字效果器處理后，信號(hào)本身也會(huì)具有一定的處理特征，這一過(guò)程實(shí)際上是對(duì)聲音信號(hào)數(shù)字編碼的調(diào)整，并不是物理意義上的調(diào)整，所以，在數(shù)字?jǐn)U音系統(tǒng)中，若音頻處理相關(guān)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，則不會(huì)是模擬信號(hào)所特有的“軟”失真現(xiàn)象，相關(guān)的問(wèn)題主要表現(xiàn)為音頻傳輸線路問(wèn)題，比如短路或者數(shù)字信號(hào)電平衰減，難以識(shí)別。

在數(shù)字化的擴(kuò)音系統(tǒng)中，相關(guān)設(shè)備往往有比較強(qiáng)的兼容性，能夠很好地控制信號(hào)的變化，由于不同設(shè)備之間都能相互兼容，因此也避免了因模擬設(shè)備問(wèn)題造成的不穩(wěn)定。擴(kuò)聲系統(tǒng)往往應(yīng)用于大型的晚會(huì)、演唱會(huì)、音樂(lè)會(huì)等，相關(guān)場(chǎng)景本身具有一定的復(fù)雜性，存在多種聲音信號(hào)，因此現(xiàn)代擴(kuò)聲系統(tǒng)在系統(tǒng)工程方面具有相當(dāng)強(qiáng)的綜合性，在相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景中，使用數(shù)字化擴(kuò)聲技術(shù)，能夠較好地保證聲音信號(hào)的質(zhì)量。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意有關(guān)設(shè)備的聲音處理品質(zhì)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)音系統(tǒng)的裝備也得到了極大的發(fā)展?，F(xiàn)代聲頻處理裝置主要由均衡器、混響器、演示器組成。在仿真均衡器中，利用模擬環(huán)路的方式對(duì)電信號(hào)進(jìn)行變換，在串聯(lián)諧振電路的晶體管放大器間設(shè)置隔離電容，并在電極和發(fā)射極上安裝聲調(diào)調(diào)整電位計(jì)。在電位儀的中心，用LC串聯(lián)組成諧振電路。其中，中心頻率、控制范圍、Q值調(diào)節(jié)范圍、轉(zhuǎn)折頻率、傾斜度等技術(shù)指標(biāo)都取決于電路的物理性能，所以均衡器的設(shè)計(jì)水平直接關(guān)系到音頻信號(hào)的品質(zhì)。在串聯(lián)諧振式均衡裝置中，利用電位計(jì)調(diào)整輸出端的數(shù)目，以解決音頻信號(hào)的品質(zhì)問(wèn)題。

數(shù)字均衡器的作用，就是將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)不同的算法，將數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字格式，能夠取代電位器、電阻器等電子元器件，同時(shí)也可以省去晶體管放大器和電容等部件，減少了擴(kuò)聲系統(tǒng)對(duì)硬件的依賴(lài)性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而避免了因?yàn)殡娮硬考g的相互干擾，導(dǎo)致音頻信號(hào)質(zhì)量下降的問(wèn)題。

3. 音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題及原因

3.1 阻抗問(wèn)題

阻抗問(wèn)題是擴(kuò)聲系統(tǒng)中普遍存在的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為匹配或失配問(wèn)題。阻抗的匹配是指在傳遞音頻信號(hào)的過(guò)程中，前、后級(jí)設(shè)備之間的阻抗呈現(xiàn)一定的比例，而這一匹配關(guān)系對(duì)于擴(kuò)音系統(tǒng)的表現(xiàn)具有重要的影響。在將信號(hào)傳輸?shù)綋P(yáng)聲器時(shí)，要求放大器與揚(yáng)聲器之間的額定阻抗相匹配，這就是所謂的阻抗匹配。在阻抗匹配的情況下，能夠最大程度地保證聲音放大器的最大功率輸出。

由于普通的拾音器和后期的音頻處理設(shè)備之間的通信要確保將信號(hào)盡可能準(zhǔn)確地傳遞給后面的設(shè)備，所以必須保證前后端的額定阻抗相差比較大，這就是所謂的阻抗失配。這種情況在模擬音頻系統(tǒng)中是很常見(jiàn)的，在音頻處理裝置中，第一級(jí)可以將信號(hào)傳輸?shù)较乱患?jí)，從而產(chǎn)生阻抗不匹配。通常，后端設(shè)備的器件阻抗要比前端設(shè)備器件的阻抗高10～20倍，應(yīng)用這種阻抗調(diào)整策略可以確保系統(tǒng)的信號(hào)具有較高的信噪比。當(dāng)功率放大器與揚(yáng)聲器相連接時(shí)，傳統(tǒng)的電子管必須選用與其額定阻抗相近的揚(yáng)聲器，而對(duì)于晶體管和D型功放，則不需要，其可以與任意阻抗的揚(yáng)聲器相連，并且不會(huì)對(duì)聲音信號(hào)的質(zhì)量產(chǎn)生影響，只要留意功放容許的最小負(fù)荷阻抗即可。

3.2 電平問(wèn)題

在音頻系統(tǒng)中，電平主要是指電壓等級(jí)，電壓等級(jí)=20 lg（U1/U2），以分貝（dB）表示。在連接音頻裝置時(shí)，要特別注意電平的匹配。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，則可能造成電平不匹配、系統(tǒng)電平不足或系統(tǒng)電平過(guò)載，擴(kuò)聲系統(tǒng)的嚴(yán)重畸變，甚至有可能降低系統(tǒng)時(shí)效。如果系統(tǒng)長(zhǎng)期失真，它就相當(dāng)于功率放大器直接將音頻信號(hào)傳遞到揚(yáng)聲器上，會(huì)對(duì)揚(yáng)聲器內(nèi)部的發(fā)音部件造成損傷。

在電平匹配問(wèn)題上，必須重視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要根據(jù)設(shè)備的前、后端的設(shè)備的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的匹配。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢后，系統(tǒng)調(diào)試工程師要針對(duì)系統(tǒng)本身的特性，結(jié)合系統(tǒng)所處的聲學(xué)環(huán)境，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)試和測(cè)試，使系統(tǒng)的電平匹配達(dá)到最優(yōu)，從而滿(mǎn)足擴(kuò)音系統(tǒng)的質(zhì)量要求。

3.3 均衡與非均衡傳輸方式

均衡與不均衡傳輸是指音頻系統(tǒng)在信號(hào)的傳遞過(guò)程中所采用的連接方式，這是音頻設(shè)備連接過(guò)程中需要考慮的重要問(wèn)題。對(duì)于擴(kuò)聲系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一臺(tái)設(shè)備將終端的輸入端與另一臺(tái)具有同樣內(nèi)部電阻的端口相連。在發(fā)送信號(hào)時(shí)，兩個(gè)端口的數(shù)值相等，但極性相反。在專(zhuān)業(yè)的音頻系統(tǒng)中，音頻信號(hào)的傳遞是通過(guò)均衡傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行的，而外界的干擾對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的兩條信號(hào)線造成的共模干擾水平是一致的。在后級(jí)裝置的輸入端，通過(guò)調(diào)整兩條信號(hào)線路之間的共模電壓來(lái)互相轉(zhuǎn)化和消除差模電壓，從而消除內(nèi)部的干擾噪音。所以在采用均衡傳輸?shù)姆椒ㄏ?，信?hào)的傳輸線路是不會(huì)被外部的電磁噪音影響的。

在多個(gè)裝置的連接中，前一級(jí)裝置的均衡輸出端和后一級(jí)裝置的非對(duì)稱(chēng)輸入端是相連的，如果使用無(wú)屏蔽層的雙芯線來(lái)進(jìn)行設(shè)備的直接連接，那么在音頻環(huán)路里面就會(huì)產(chǎn)生各種各樣的噪音。所以無(wú)論是均衡還是不均衡傳輸，都必須采用帶有屏蔽層的雙芯光纜。無(wú)論何種接頭屏蔽層都在平衡輸出或者輸出的一端接地，而在非平衡的連接端中，屏蔽層是懸浮的。

4. 數(shù)字化技術(shù)在演播室音頻及擴(kuò)聲系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

上文對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的原理以及擴(kuò)聲系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，下文就以面積為670m2的演播室為例，分析擴(kuò)聲系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)與布置，從而探討擴(kuò)聲系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

4.1 方案設(shè)計(jì)

針對(duì)演播室的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與布置需要考慮到諸多問(wèn)題，不僅需要合理利用演播室原有的音頻設(shè)備，還需要考慮如何將現(xiàn)有的設(shè)備連接起來(lái)，最大限度地使用演播室已敷設(shè)的線纜。在整個(gè)擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)識(shí)到擴(kuò)聲系統(tǒng)是整個(gè)演播室聲學(xué)工程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，充分考慮系統(tǒng)的聲壓級(jí)、聲場(chǎng)的均勻度、傳輸頻率的特性、相位的對(duì)應(yīng)特性、聲頻的覆蓋角等因素。針對(duì)音響設(shè)備的選擇，主要結(jié)合演播室的實(shí)際需求以及場(chǎng)地面積，配備了4對(duì)Martin-Audio左右聲道線陣列揚(yáng)聲器、一對(duì)Martin-Audio左右聲道超低揚(yáng)聲器，并應(yīng)用線陣列原廠吊架、超低頻揚(yáng)聲器原廠吊架放置揚(yáng)聲器，此外還針對(duì)觀眾全區(qū)配備了4個(gè)Martin-Audio補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，再加上現(xiàn)場(chǎng)的輔助揚(yáng)聲器，形成一個(gè)整體的聲場(chǎng)，可以滿(mǎn)足不同的表演需求。在舞臺(tái)的布置上，舞臺(tái)中央的揚(yáng)聲器可以按照需要自由的排列，揚(yáng)聲器分為主揚(yáng)聲器、觀眾補(bǔ)聲揚(yáng)聲器、舞臺(tái)流動(dòng)揚(yáng)聲器、樂(lè)隊(duì)反送揚(yáng)聲器、觀眾流動(dòng)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，確保舞臺(tái)的音響效果。在此種情況的信號(hào)線、調(diào)音臺(tái)、母線設(shè)置以及擴(kuò)聲開(kāi)關(guān)方面都可以按需求盡量減少，從而避免對(duì)已有系統(tǒng)的某些功能造成影響。

在主擴(kuò)聲線的左右兩邊，都要配備一臺(tái)超低頻揚(yáng)聲器，這樣既能提高舞臺(tái)音響的低頻效果，又能提高擴(kuò)音器的震懾力?？稍谂_(tái)唇部安裝一個(gè)補(bǔ)音喇叭，確保臺(tái)口部聲場(chǎng)的均勻分配?；诠剐?yīng)原理，應(yīng)用臺(tái)唇部的補(bǔ)聲音響，能夠有效地消除前部的聲場(chǎng)盲區(qū)，并減輕觀眾的聲響壓力。演播室的音響系統(tǒng)，主要是為舞臺(tái)上的演員以及舞臺(tái)下的觀眾服務(wù)的，因?yàn)槲枧_(tái)上的表演形式十分多元，所以觀眾們的要求也是五花八門(mén)，在這種情況下就可以采用流動(dòng)式揚(yáng)聲器，以滿(mǎn)足不同舞臺(tái)演出的要求。

4.2 細(xì)節(jié)布置

在布置演播室擴(kuò)聲系統(tǒng)的過(guò)程中，必須要精確的計(jì)算場(chǎng)地的大小、聲場(chǎng)環(huán)境、燈柵設(shè)備的懸垂程度，從而決定主放大陣列的安裝形式，在確認(rèn)了場(chǎng)地原有穿線孔和插孔的位置后，就可以決定擴(kuò)聲系統(tǒng)接線盒以及線框的安裝。

4.3 系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計(jì)

為了保證系統(tǒng)的安全性，針對(duì)670m2的演播室的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了二級(jí)安保措施，在應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中可以通過(guò)主調(diào)音臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)之間的切換，并且在系統(tǒng)里面安裝了高可靠的主開(kāi)關(guān)RadialSW-8，這樣可以在主系統(tǒng)發(fā)生故障的第一時(shí)間自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)。在擴(kuò)聲系統(tǒng)中，電源部分往往容易發(fā)生故障，所以在主備信號(hào)轉(zhuǎn)換器中都設(shè)置了備用電源適配器。主擴(kuò)聲線采用了多種功率放大器，并采用了多路DSP放大器，以備不時(shí)之需。而且功率放大器還根據(jù)音響的內(nèi)部參數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，在發(fā)生故障的情況下，可以快速的切換和替換。除主擴(kuò)線外，其它揚(yáng)聲器均采用相同規(guī)格的多路DSP功放，并具有充分的功率裕度，因此能有效地防止放大器因滿(mǎn)載工作而引起的過(guò)熱故障，提高了系統(tǒng)的可靠性。

4.4 系統(tǒng)運(yùn)行

由于所設(shè)計(jì)的擴(kuò)聲系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)潔，因此能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成拆舊、清理、懸掛、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，且該系統(tǒng)所選用的設(shè)備有較高的成熟度，能夠保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，并較好地滿(mǎn)足不同節(jié)目以及舞臺(tái)分區(qū)的音響效果要求，語(yǔ)言的清晰度更高，音質(zhì)也更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]公寧.基于數(shù)字音頻技術(shù)的廣播電視項(xiàng)目研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2022，19（11）：10-12.

[2]段紅陽(yáng).數(shù)字音頻及嵌入技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用[J].西部廣播電視，2021，42（10）：199-201.

[3]韓揚(yáng).數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的運(yùn)用研究[J].西部廣播電視，2020，41（20）：212-213，225.

[4]高銀.幾種常見(jiàn)擴(kuò)聲系統(tǒng)信號(hào)動(dòng)態(tài)處理設(shè)備的對(duì)比與應(yīng)用[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2020（09）：54-56.

[5]侯杰.探究數(shù)字?jǐn)U聲系統(tǒng)的校準(zhǔn)與調(diào)試方式[J].電子制作，2018（19）：83-84.

[6]朱昱霏.教學(xué)環(huán)境擴(kuò)聲系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2018（04）：82.

[7]梁梓.基本擴(kuò)聲系統(tǒng)組成原理與應(yīng)用[J].電視指南，2018（06）：220.

[8]馬亞洲.擴(kuò)聲系統(tǒng)的噪聲分析及處理方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（02）：66.

[9]鄒德浩.淺談室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的布置[J].人文天下，2016（10）：68，73.

作者簡(jiǎn)介：方永平，山東省肥城市，音響錄音師.