音响工程设计方案
专业音响工程的设计方案
一前言
1,专业音响工程的特点
专业音响工程是随着社会的发展,人们物质文化生活的不断提高,从而形成的对文艺演出, 娱乐休闲形式的不断要求而逐渐发展起来的新兴行业. 通常所谓的专业音响工程主要是包括专业舞台音响灯光系统,实用音响灯光视频系统,商业广播会议系统等在内的一种系统工. 具体在工程技术上,它集建筑,电子,电工技术于一体,是包含了声学,光学,音频,视频等多项理论的一门综合性工程技术.它要求工程商根据用户不同的实际需要,认真研究,全面融入设计者的设计思想,精心设计和施工;同时还要得到建筑装饰,电力供应部门的密切配合才能完成.可见,专业音响工程的意义非常重要,相应地工程技术的重要性也显得十分突出.一个声,光,像效果俱佳的工程,必定是一个技术力量雄厚,管理规范的工程公司认真努力的成果;反之,一个没有经过严格,规范,科学设计施工的工程,它的系统效果和设备稳定性就可想而知了. 尤其是现在专业音响工程行业还不太规范, 各种公司一哄而上的时候,专业工程技术就尤显匮乏.为了在专业音响工程界营造一个良好的技术氛围,本文从实用工程角度出发,按照实际工程实施的程序,在设计,选型,施工等方面进行细致的讲解, 目的就是希望通过一系列的技术介绍, 为从事专业音响工程技fuu术工作的技术人员总结出一套规范,合理,科学的设计施工技术重点,同时为正在学习工程技术的人士提供一个很有实用价值的资料.另外,我们还大量结合专业音响工程设计施工的事例和经验,力求使大家在学习中得到更为直观的认识,避免一些类似的错误.希望大家在实际工程中不断总结,能在工程技术上有所收获和提高.
2,专业音响工程的技术术语和相关标准
学习专业音响工程技术首先必须认识了解有关的技术术语和相关的一些国家及行业标准, 只有这样专业的设计和施工才能做到有的放矢, 工程的质量才能得到充分的保证. 可以进一步讲,所有和工程有关的专业标准和术语是工程工作的基础,是设计施工的依据和参照,是中心.下面就列出一些必须认真学习理解的术语和标准. 声压级:指实际声压和基准声压之比的20 倍对数值,单位是分贝.这是它的数学表达式. 它的重要性就在于:所有的音响系统的发声情况,所有的扩声场所的声学质量,都需要有这项指标,在后面的设计计算中它还是一个计算基准. 混响时间: 指在一个稳定的声音信号突然中断后, 厅堂内的声压级跌落60dB 所需要的时间, 单位是秒.它的数学表达式如下.可以发现,混响时间是和建筑装饰的结构和材料密切相关的参数.在实际的工程中,混响时间更是厅堂建筑声学效果的重要考证指标. 扩声功率:指达到系统设计的额定扩声声压级时,扩声设备所需的额定功率,单位是瓦.这个参数在实际的音响调控中并不十分重要, 但是在音响系统的设计和选型时, 它却是声学指标在电声参数上的直接体现,而且它将关系到工程的最终造价,所以也特别重要.一般在工程中,它主要靠音箱的额定功率来反映. 国标GB-3947, 是专业的声学名词术语的解释: 国标GB-4959, 是厅堂扩声特性的测量方法; GYJ-25,是厅堂扩声系统的声学特性指标.它们是两个重要的国家标准,几乎所有的工程在设计,施工,验收时都需要把它们作为依据;国标GB/T14218-93,是电子调光设备性能参数与测量方法;SJ2112-82,是厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值.这两个标准在设备的选型和工程测试验收中能起到重要的作用. 上面我们介绍了几个在工程设计施工中至关重要的有关术语和标准, 叙述得比较简单, 主要是希望大家依此为参考,借助有关书籍
对这些术语和标准进行全面的学习,认真分析理解,将它们作为工程技术的基础.另外,还有其它一些内容,由于篇幅有限这里就不再介绍了. 3,专业音响工程的步骤我们已经对专业音响工程的性质有了粗略的了解, 但是具体在实际工作中, 专业音响工程是这样进行的呢?
既然专业音响工程综合性强, 技术要求较高, 那么对这个问题的理解就可以对大家更进一步认识专业音响工程这项工作有所帮助,也会对工程技术的重点学习也会有一个清晰的思路. 专业音响工程中最重要的部分是工程设计工作, 在确定工程任务的同时,就必须尽快地与相关的建筑装饰,电力供应部门接洽,在室内建筑结构,装饰方案, 电力供应等方面取得共识, 然后结合用户的实际需要制定一个总体的规划. 当这个规划方案得到他们的认可后才能进行具体的设计工作. 在设计中要大量地收集有关的资料, 结合该工程的具体情况,在建筑声学,配电功率方面进行细致的计算,并根据计算的结果提出相应的可行的整改意见. 在取得用户和有关协作单位对设计的认可后, 就可以依照设计方案和总体规划进行设备的选型了, 设备的选型涉及到工程的最终质量和公司的经济利益, 所以这也是比较重要的工作.在设计方案得到确认后,象铺设管线,焊接安装架等一些必要的前期工作就应该同时着手进行,否则随着建筑装饰的进行,音响工程的施工难度就可能越来越大.一旦原辅材料准备就绪,订购的设备基本到位,同时其它的施工项目已经结束后,音响工程的施工就应该全面展开了. 工程的施工直接决定专业音响工程设计的成功与否, 所以施工工作是一项需要认真负责精神的工作, 只有当设计思想和指标得到忠实的反映后, 最终的工程质量才会得到保证. 最后是系统的调试, 因为工程的设计和施工都是在理论和外在条件上为系统的正常工作做了必要的准备, 真正的系统设备运行还需要在施工结束后对设备进行全面细致的调整, 目的就是使设备在特定的环境下, 在相应的系统中发挥最佳的性能, 最终使系统在相互协调的情况下达到最佳的效果.
二, 工程设计
1,工程的规划
因为实用的音响工程涉及的类型非常的多,有针对于舞台演出的,有针对于休闲娱乐的,有针对于企事业单位多种用途的, 有针对于商业广播和背景音乐的, 还有专门用于大型会议的, 等等.往往即便是在确定了类型和原则后,同样的设计,同样的造价,最终的工程结果也会悬殊很大,所以工程的规划显得非常重要.所谓规划,就是要根据用户的实际需要和使用环境,结合工程的造价,将工程的最终类型确定,并且必须在以后的设计,选型,施工中使它得到体现. 这就要求这个规划是实际的可行的, 否则无论是规划还是设计施工都可能是失败的.在规划中一定要首先掌握工程的最终用途和具体的需要,比如说:用户希望建造一个专门用作会议的工程,那么我们就应该根据具体的环境和工程造价,结合工程示意图,为用户描述一个工程的最终结果,同时提出与工程相冲突的一些建筑整体结构和布局上的整改意见,并要求得到他们的认可;又比如用户需要建造一个类似于礼堂的工程,可是现场的环境条件和实际的需要与真正意义上的礼堂都不相符, 或者说很难形成也没有必要去建造那种类型的工程,这时就应该详细地帮用户进行分析,共同协商一个可行的合理的方案,比如说最终形成一个有礼堂模样,又能兼顾诸如演出,娱乐等其它用途的多功能厅,这样既有利于设计又利于用户的实际使用.总之,工程的规划就好比在工程开始前,为它进行一个定位,在尊重用户的意见和实际需要的前提下, 有必要根据工程设计人员的经验为相关的单位提供一些参考,这样做不仅使工程的设计和施工能有根有据,更能符合实际需要让用户满意,而且也使工程在进行中能得到更多的协助和支持.
2,总体设计
如果说工程的规划是制定一个合理可行的工程定位的话, 那么工程的总体设计就是在这个规划的原则下, 设计人员形成的一个全面的设计方案. 虽然总体方案里的内容可能在以后的具体设计中还要重新仔细进行,但是作为必要的步骤,在总体设计时还是要进行必要的考虑, 以便能和相关的部门进行协调, 为后面的设计提供参考. 下面我们就在总体设计的一些重要方面进行粗略的讲解. 厅堂的建筑声学要求——绝大多数的专业音响工程都是在室内进行的,室内的情况千差万别, 除了一些重要的专门为音响设计的建筑外, 大多数的建
筑在布局和具体结构上都没有考虑声学的要求.但是,音响工程的建筑声学又非常的重要,大家可以到一个经过严格科学设计的建筑里体会一下, 其合理的声学结构和良好声音扩散, 传播效果, 能使您得到美的享受, 同样扩声设备在这里运行, 当然会充分发挥其优美的音质; 而一个没有经过声学设计的音响工程,无论它拥有多么高档的设备,它的声学效果绝对不会太好.可见,厅堂的建筑声学设计是一件非常重要,也非常有意义的工作,它的作用将是事半功倍.虽然一般规范的音响工程中都要进行必要的声场设计, 但是由于受条件的限制, 相对来讲它的收效是无法与建筑装饰的前期声学设计相比的. 特别是在声学效果的实现和处理方面, 建筑装饰工程要比音响工程容易得多.所以,我们在这里强调声学要求的目的,是希望大家在总体设计时及时而尽早地争取与建筑设计施工单位接洽,取得他们在声学效果设计方面的协助,就可行性来讲,一般包括结构和装饰两方面.第一,结构方面.厅堂的整体结构首先要避免驻波的产生,这就要求厅堂的长,宽,高比例要科学,一般来讲,可以选择下面表格的比例,其中为了更好地实现声音扩散和灯光投射,厅堂的净高要得到足够的保证;其次需要避免诸如弧形墙面,狭长的平行光面结构等影响声音扩散的结构; 再者就是要重视控制室的位置, 要在利于现场操作和观察的前提下, 注意考虑施工铺设线路的方便, 绝对避免空间很小或与现场隔离的控制室.第二,装饰方面,对建筑装饰来说首要考虑的是装饰的美观问题,但是在音响工程的总体设计上, 就要求对某些影响音响灯光效果的装饰方案进行必要的限制. 首先要求装饰材料的选取严格按照声学计算的结果进行, 同时要避免采用中空或支撑不牢固的材料或结构; 其次要考虑到在装饰的整体色调上要与音响工程的用途一致,在视觉上要达到衬托灯光的造型,图案和颜色.至于其它的一些要求,我们在声场设计时再具体讲解. 设备的定位——由于专业音响灯光及视频系统的设备种类很多, 用途不尽相同, 在具体的性能上也有所区别, 而所有工程的最终整体风格和效果都是需要靠设备来体现的, 所以必须在总体设计时对设备进行定位.它包括设备的档次,类型,各类设备投资的比例以及各设备形成系统后,系统的结构和组成情况,目的就是在保证设计要求和用户需要的前提下,尽量使设备性能优良,操作简便,系统内各设备充分发挥它们的性能,下面我们简单地对设备定位情况进行介绍.首先是设备的档次,在有限的投资前提下,又要保证设计和实际的需要,提高设备档次的唯一办法是做到设备精简, 这样设备的操作和故障情况都要好些, 同时也要避免追求设备的高档而造成设备闲置,发挥不出应有性能的现象;其次是设备的类型,设备的类型与工程的规划和整体风格有密切的关系, 一定要分清所有设备的具体用途, 避免不同类型的设备在同一个系统工作,比如:录音用的调音台绝对没有理由配置在娱乐场合,DISCO 厅里的一些效果灯具就不能放在标准的舞台上;再者就是各类设备的比例,确切地讲就是: 在一定的投资范围内,音响,灯光和视频辅助设备所占据的比例分别是多少.确定这个比例的意义就在于:一个合适的设备投资比例能在一定的工程定位上,将投资合理分配,做到音响,灯光及视频系统互相般配,相得益彰;而一个失调的比例会造成设备档次悬殊,性能差距较大.最后就是需要定位系统里设备的组成情况,即需要形成怎样的一个系统.这点尤其关键, 只有在设备定位时大致设计一个各系统的设备基本构造, 后面的设计和选型才会有依据, 同时系统的设备组成情况将直接影响工程的档次和性能. 具体讲就是要决定系统里都需要什么设备,不需要什么设备,设备之间需要形成什么样类型构造的系统.如果在总体设计里对设备的定位确定不好, 就会直接影响到设备的选型, 以至于选型时可能无从下手. 当然, 设备的定位包含的因素较多,而且主观性较强,往往跟设计者的经验和喜好有较大的关系, 所以在进行这一步的工作时, 最好多请教一下有经验的技术人员, 或者多阅读一下有关的产品资料. 工程的安全合理性以及对环境的影响——正因为是总体设计, 所以必须对工程的各方面因素进行考虑, 其中决定工程是否规范合理, 是否经受得起检验的就是工程的安全性和对环境的影响.这些安全性包括:建筑结构在音响工程的承载方面是否安全,配电,用电以及线路铺设是否安全;环境影响方面包括:对周围单位工作的影响,对周围居民生活的影响.这些内容都必须在总体设计
中考虑, 并且按照有关规定报请有关部门批准, 否则在工程的验收和检查中,可能因防火,用电安全,环境噪音的问题而不合格.总之,在总体设计阶段我们必须综合多方面的因素, 结合规划和用户的实际需要, 认真地制定一个切实可行的总体设计方案, 这个方案不一定需要十分具体, 但是一定要是可行合理而且具有指导意义的, 只有这样我们的工作才有针对性,设计和施工才会做到有的放矢.
3,声场的设计
一个专业音响工程的重要工作就是声场的设计, 对于工程的最终质量来说, 声场设计也是一个关键点.声场设计的目的就在于:利用科学的计算做指导,为音响设备建造一个理想的扩声空间,将设备的性能充分地发挥.在少数严格的建筑装饰设计中,一般都要进行必要的声场设计,但是为了规范地按照步骤进行专业音响的工程工作,杜绝任何的不合理因素,为下面的其它设计作出指导,还是有必要全面地进行声场的设计,下面就分步骤进行讲解. 隔声处理——这是声场设计的第一步, 也是许多技术人员容易忽略的步骤. 隔声的目的就是在特定的工程区域内创造一个不受外界影响也不影响外界的安静声场.它包括与外界的隔声,扩声房间之间的隔声;隔声的部位有墙壁,门窗与天花板.首先来看看与外界的隔声, 这项工作的任务就是不让外界的噪音传入室内, 也不让室内的声音传到外面. 进行这项工作时, 有必要对建筑设计施工单位进行该工程建筑结构隔声情况的咨询, 进一步可以向环保部门了解有关的情况.具体实施中,外界噪音传如室内可以通过室内的总噪声来控制,通常高等的实用音响工程要求在35-40dB 以下;室内声音传到外界可以考察对外界的环境影响, 按照环保部门的规定,一般不要高于平均值10-15dB 为好.实际工程中需要处理的部位是墙壁,门窗和天花板几个地方.通常的厅堂与外界的隔墙多数都能满足一般的音响工程,但是如果音响系统的声压级比较大, 工作时间多在夜间, 就应该让建筑部门考虑增加墙壁厚度了;门窗是隔声的重要部位,往往一个小小的窗户处理不当,就会造成隔声失败,一般要注意:1.尽量不要让门窗产生缝隙,遇到经常开关而室内外的声音都比较大时,可以考虑设置声隔离通道的结构,这就是它的示意图.2.尽量加大门窗结构和材料的厚度,有必要时可以使用皮革门和双层玻璃窗. 3.如果隔声效果需要更好,在门窗上悬挂厚重的窗帘和门帘是比较经济可行的办法.天花板的隔声也不容忽视,特别是房顶不是混凝土结构,而是采用棚架结构时,天花板的声泄露就比较严重,这时需要对天花板的材质和安装质量提出比较高的要求,如果需要可以考虑在天花板上增加隔层或在天花板上铺设吸音棉的办法来满足隔声的要求. 其次是室内房间之间的隔声, 它的任务就是让房间之间在音响系统工作时互相间的干扰影响为最小. 虽然各种标准和规定对这项指标没有要求, 但是却对音响工程的质量有很大的影响. 实际工程中需要处理的部位还是墙壁,门窗和天花板,不过处理的要求与前面有所不同.一般室内一定厚度的混凝土或砖结构墙壁隔声要求还是能够满足的,需要注意的就是额外增加的一些房间隔断, 它们一般都采用简单的轻钢龙骨填充一定量的防火吸音石棉的方法, 这对于音响工程来说是绝对不够的,遇到这种情况,就需要音响设计人员向建筑装饰单位提出解决的方法,比如可以采用下面这种增加隔层的解决方法. 但是对于大功率低音的隔离就非要采用厚重的砖墙来解决了;门窗的隔声也不要忽视,特别是要注意门窗的制作质量,因为大量的声音干扰都来源于质量欠佳的门窗的缝隙, 当然, 必要时也可以考虑采用悬挂窗帘和门帘的办法来隔声;天花板的隔声在室内房间之间的隔声上,反倒更为重要,大家可以看看这个比较常见的娱乐城房间布局示意图,可以发现大厅的天花板上面的空间是和周围包厢的顶部是相通的, 这样在大厅进行娱乐或演出时,一定会影响到包厢,这就一定要对天花板进行隔声了.一般来讲我们可以在大厅天花板和包厢顶上各增加一层吸音板的隔层, 或者在天花板上覆盖一定厚度的防火吸音矿棉来进行隔声. 现场噪音的降低——在多数实用的专业音响工程中, 为了空调和通风的考虑, 都要安装一些设备, 这些设备的工作噪音都会在一定程度上影响声场的质量,所以在设计时要有针对地解决.空调和通风设备最好选择噪音低,工作稳定的产品, 在安
装时尽量让空调的压缩机远离门窗, 通风机的功率较大噪音难以控制时, 可以采用将通风机安装在风道内的结构,如下图所示. 声场均匀度的实现——声场均匀度的指标要求在整个扩声区域内, 各处的平均声压值偏差要在很小的范围内,一般要求在10-12dB 以下,否则就会造成声场不均匀,反映出来就是有的地方声压大,有的地方又较小,听感非常不好.在实际的工程中可以在建筑装饰结构和音响系统的布局方面来实现声场的均匀性. 在建筑结构上, 应该尽量避免扩声区域出现较大的立柱,避免较大的凹形结构,在建筑装饰上要尽量让整个区域的装饰结构和材料基本一致,特别是在资金有限的情况下,墙面采用水泥拉毛结构可以很好地实现声场的均匀性,当然,如果在装饰设计时能象音乐厅一样经过计算采用各种不同的扩散体, 既省钱又能达到很好的效果;在音响系统的布局上也可以在很大程度上解决声场不均匀的问题,一般说来,狭长厅堂的扩声一定要音箱的扩声区域尽量沿长边展开, 如下图所示, 空间较高的扩声场合要尽量将音箱位置抬高,最好是略微向后场倾斜,如下图所示,如果是在空间和面积都较大的地方进行扩声,就应该考虑将音箱集中悬挂成圆弧形形成均匀的声音扩散,如下图所示.可见音响系统的布局也可以解决声场不均的问题, 如果声场要求严格, 还可以利用音箱厂家提供的声场设计软件进行模拟和修正,当然最好的办法还是在建筑装饰设计施工时就尽量使声场均匀. 声场缺陷的避免——在很多音响工程中都不同程度地存在各式各样的声场缺陷,有声聚焦, 有声振颤,有声反馈,还有声音共振,这些问题都给声场带来了缺陷,而且这些缺陷引起的问题在实际的使用中很难解决.比如声场出现的反馈和共振就有可能使系统无法正常工作. 有效地解决它们, 最好的时间是在建筑装饰设计施工的时候. 通常我们可以在下面的方面考虑,1.尽量不要在扩声区域设置大面积光面的凹形结构,包括屋顶和墙壁,尤其是舞台上就更要忌讳了,如果迫不得已,可以在凹形面的前面悬挂厚重的帘布或放置物件,这样声聚焦就不容易发生了,2.尽量不要在声压较大的区域设置两个平行的反射性强的墙面,尤其是扩声区域狭长时更要注意,这样可以有效地避免声振颤,
3.一般只要声场比较均匀,没有声聚焦的话, 扩声增益不大时声音反馈不容易发生, 另外我们还可以在系统的布局中利用均衡器和频谱仪来修正,这样实际使用中就更不会发生声反馈了.
4.声音的共振与装饰工程的选材和施工有密切的关系,一定要避免在扩声区域设置较大的空腔体,一定要求装饰工艺合理, 特别不要让材料连接处松动,比如:石膏天花板如果不加胶垫就安装在铝质龙骨上时,扩声声压一大,就容易发生共振,尤其是低频信号的共振肯定经常发生. 混响时间的计算——对声场的所有技术指标中, 大家最熟悉的就是混响时间了, 它也是设计中比较容易控制的量化指标.如果设计控制得当,声场的效果表现就会非常出色,声音会圆润,饱满,不拖沓,不干瘪.混响时间控制的关键就是:利用相应的计算,指导装饰结构的设置和材料的选取,以便能达到相应的混响时间目标值.对于不同类型的音响工程,混响时间的要求有所不同;同类型的工程,不同的声场大小,混响时间的指标也有不同,在设计中;我们可以参照下面的图表来确定混响时间的取值, 它是根据工程类型和扩声区域容积的大小来给定的混响时间,在接近于该推荐值范围内,声场就会达到比较好的效果.这里还需要指出的是: 现在有不少的设计人员将混响时间的取值设定得较小, 然后利用设备里的混响器来加大声音的混响时间, 这样做不仅不能产生悠美的自然混响效果, 而且在一定程度上破坏了原有的录音信号里的直达声信号,是绝对不可取的. 一般在工程设计计算中采用的公式有下面两个, 公式的下面是各个参数的内容, 一般来讲我们可以在500Hz 和1000Hz 两个地方计算声场的混响时间.计算前我们要将现场所有的材料大致确定, 并且统计好它们各自的面积, 再从有关的建筑手册或产品说明书中分别查取它们在500Hz 和1000Hz 的吸声系数,即可计算出声场的平均吸声系数,再根据面积,体积, 声能系数和这个平均吸声系数计算出声场在500Hz 和1000Hz 时的混响时间,如果计算的结果和推荐的混响时间值有比较大的差距,就要和装饰单位协商,减少或更换某些材料,然后再进行计算,直到满意时为止,在计算时
一定要将建筑材料的面积和吸声系数统计正确, 特别是某些穿孔的吸声板,穿孔率不同吸声系数悬殊较大,对最终的计算结果影响也较大. 另外,对演出用工程的混响时间的计算还要考虑空场时和观众满场时的区别. 声压级的计算——声压级是专业音响系统工作的一个重要指标, 一个合理科学的声压级对声场的影响,设备的选型,实际的操作都有重要的作用,同时也为制造良好的听音环境创造了好的条件. 在进行声压级计算前, 同样也要先确定一个相应环境下合适的基准声压级, 而且这个基准声压级和工程的类型也有密切的联系. 确定基准声压级前, 还要看看这个正常人耳的听感曲线, 我们可以发现:在不同的频率上,人们对同一声压级的声音的感受能力是不一样的,这个感受能力在专业上称为响度,单位是Phono,有了这个衡量值,我们就可以根据实际工程的类型,按照它们在扩声时信号的频率特点,就可以确定一个合适的基准声压级.通常对于音乐重放为主的系统,取85-90dB 为基础,对于以语言扩声为主的系统可以取70-80dB,加上12-18dB 的峰值余量,再加上1-3dB 的环境噪音余量,就可以得到平均听音位置的额定声压级了. 这个声压级是系统要在平均听音距离需要达到的声压级, 那么这个声压级又怎样转换为设备本身的额定声压呢?这就需要一个声音传播时的声压级变化示意图了,大家可以看看, 我们要求的平均听音距离的声压级在这个位置得到的, 而设备本身的额定声压级是在这里得到的, 计算的时就需要一个这样的声压级公式, 这样最后计算出来的声压级就是音箱在离它1m 处所需要达到的声压级,它也就是后面电气计算和设备选型的依据了. 通过以上的声场设计我们可以发现: 专业音响工程的声场设计内容比较多, 结果也对工程的质量,设备的选型及系统的正常工作非常重要.具体在设计中,需要涉及的建筑装饰内容也比较多,有些还是密切联系的,可见音响工程在设计开始就需要建筑装饰单位的密切配合, 所以我们要尽早地取得协助,尽早地开展相应的设计,以便能达到较好的效果.
4.电气的设计
因为专业音响工程的所有系统都是靠电能进行工作的, 而且在具体的施工中也要涉及大量有关电气方面的处理,所以电气的设计具有与声场设计同等的重要性.在一般的工程设计中, 电气的设计包括:各系统电源功率的计算,电源的供应形式,管线预埋的形式以及供电,用电的安全考虑等方面,下面我们就分别予以介绍. 电源功率的计算——音响工程中, 电源的使用非常广泛, 可以说所有的设备都需要电源才能工作,而且由于设备的差别,不同类型的工程电源功率相差较大,如果没有充分的计算作为依据, 不仅后面的选型, 施工工作会受到影响, 而且极容易造成实际使用中系统工作不正常, 还会危及用电的安全. 而电源功率计算的目的就是计算的结果指导设备的选型, 确定施工管线,开关器件的规格,以及以此作为向配电部门申请电源容量的依据. 电源的功率主要部分就是音响,灯光,视频及辅助设备的消耗功率.音响系统的消耗功率主要来源于音箱的扩声功率,而扩声功率又决定于选择音箱的灵敏度和前面介绍的声压级结果.灵敏度的单位是:dB/mw,它的含义是指在该音箱得到1W 的输入功率时,在它的前方1m 处产生的声压级,这样灵敏度和声压级这两个概念就找到相同的参照,在计算时还需要了解一个相关的概念,这就是:音箱的输入功率增加一倍,它在前方1m 处产生的声压级就提高3dB,这样我们就可以得到一个功率的公式.这个公式计算的结果就表示在该工程的设计中,要想在前面的听音距离上达到设计的声压级,该扩声区域的音箱总功率,这是一个粉红色连续功率.有了这个功率作为依据,我们就可以确定系统中音箱的型号和数量了,然后再根据音箱和功放的配置要求来确定功放的数量和型号, 相应地我们就能知道这些功放的电源消耗功率, 最后将所有周边设备的功率消耗计算进去, 这样我们就得到了音响系统的功率消耗. 在确定音箱和功放的功率配置时一定要掌握一个它们之间配置的比例, 往往理论的声压级和音箱扩声功率计算都正确, 可是在功放功率确定时不恰当, 这就造成设计结果不能得到实施,设备也不能正常工作.这里简单介绍一下,一般情况下,功放和音箱功率配置都要以扩声信号的动态来决定, 这个动态又跟系统的类型密切相关, 由此
我们又再次认识到总体设计时,工程定位的重要性.对于一般的扩声系统,信号的动态都不大,可以确定功放的连续不失真功率是音箱额定功率的 1.2-1.5 倍,如果扩声信号的动态比较大,比如在DISCO 厅使用,那么我们就应该取 1.5-2 倍的比例,这样的配置既可以保证设备长期安全稳定地工作,又能保证实际调控操作容易,大家在设计时一定要参照这个经验值,至于其中的理论分析我们就不再介绍了. 灯光系统的电源功率, 直接决定于灯光设备的型号和它们的工作特点, 所以要在工程的类型确定后, 在灯光设备的型号和其电源消耗功率之间反复核算, 大家又可以发现前面的工程类型确定多么重要.对于设备型号的区别,在一般使用的灯光中,主要反映在灯具里灯泡的功率,例如:电脑灯分为150W,200W,250W,300W,400W,575W, 1200W 等多种规格,聚光灯分为500W,750W,1000W 等规格,所以我们在计算时要核查清楚;对于设备工作特点的区别,一般是针对于它们的发光强度和方式,例如:称为1000W 的频闪灯,实际它的电源消耗远没有1000W.区别于音响系统的功率计算,在灯光系统的电源消耗计算中, 没有什么计算公式和指标, 只要将总体规划时设想的灯光设备的耗电功率和具体选型时确定的设备实际耗电功率反复进行核算就行, 但正因为灯光功率的计算比较简单随意,所以不容忽视的问题是:灯光设备的耗电功率一般都较大,如果在计算时不准确, 或者灯具类型变动较大,那么最终的计算结果可能偏差较大,如果有几个KW 的差距,那么实际使用时灯光系统难以正常工作, 用电的安全也会出现问题. 至于视频及辅助设备的耗电功率,相对就简单多了,一般只要将它们的标称功率计算进去便是.最后我们将所有系统的耗电功率进行汇总,得到一个比较实际的总耗电功率,依此为依据,我们就可以向电力部门申请配电功率了. 电源的供应形式的确定——在一般的工业和民用设备中, 只要将需要的电源的功率充分提供给它们就可以了,但是在专业音响工程中,由于音响,灯光设备工作的特殊性,加上系统之间互相的影响,所以就必须对电源的供应形式提出一定的要求.具体就音响系统而言, 由于灯光设备和其它相应的工业设备会通过电源线路对它产生干扰, 而且这些干扰形成的噪音很容易在人的听觉上产生不舒服的感觉, 往往在实际操作中这种干扰利用一般的方法还很难消除,所以必须在电源的供应形式上提出要求,尽量避免干扰的产生.通常需要音响系统的电源取自供电线路中干扰较小的一路,比如:避开工业用电,从民用线路上供电或者从单独的变压器上取出一路供电, 凡是条件许可都应该尽量让音响系统的供电线路和灯光系统线路分开,单独一相.同时在供电线路上最好单独穿管供电,这样灯光系统产生的干扰就会在供电形式上得到一定的避免.就灯光系统自身而言,由于考虑系统的功率较大,所以应该尽量采用多相供电,各相之间的功率要尽量配平,以稳定电网,布线时要尽量避开音响系统的电源线路和信号线路,同时还要设置相应的保护地线,以确保用电安全. 至于视频和辅助设备的电源供应形式,没有什么特殊的地方,这里就不再叙述了.最后,我们需要绘制相应的示意图,将确定的电源供应形式表示出来,并且作好相应的标注.另外, 在电源的供应形式中, 我们还必须清楚关于电源地线和音响系统信号地线的区别, 这里我们简单介绍一下. 电源的地线是电气工程中埋设的连接在用电设备外壳上, 用以保护人身安全的线路, 音响系统信号地线一般不要借用, 否则容易造成这个音响灯光系统的信号屏蔽混乱, 给音响系统带来难以消除的噪音; 音响系统的信号地是系统信号的零电平参照点, 各设备连接成为系统后,信号地线就形成系统的屏蔽线.由此可以发现,电源的地线和音响系统的地线绝对不能混淆,在确定电源的供应形式时就应该引起重视,区别对待,具体的连接方法, 我们将在后面的工程施工中进行介绍. 管线的预埋方案——专业音响工程的一个特点就是在工程的前期需要进行管线的预埋工作, 尤其是大型的工程,需要预埋的管线非常多,埋设的要求也不尽相同,而且埋设的质量会直接对工程的施工形成影响, 所以需要我们在电气的设计中确定管线的预埋方案. 预埋的方案包括管线的类型,位置,数量以及它们的尺寸,材料.在一般的工程中,需要将预埋的管线分为各系统的电源供应管线,音响信号管线,音响控制线
和音箱线管线,灯光和其他设备的控制线管线;另外,对于工程中需要用来吊装设备的挂接件也属于管线预埋的范畴.
当工程的总体设计和方案确定后, 我们就应该同时确定需要埋设的管线的类型, 然后根据总体设计中设备的布局和控制室的位置来确定预埋管线的位置, 再根据设备的线路铺设情况来确定预埋管线的数量和尺寸, 确定管线的数量和尺寸时, 应该准确计算好线路的数量来确定.
首先, 对于用以铺设线路的管线, 它们的尺寸一定要严格按照电工手册中关于穿线数量和不同管线口径的关系执行, 特别是电源线路管线的预埋, 绝对要避免电源线的总截面积超过管线规定的范围,否则容易给工程的安全造成极大的隐患;另外,电源线的直径确定也直接关系到预埋管线的方案, 必须在预埋方案中予以确定, 在确定时同样需要严格参照电工手册中关于各种材料类型的电源线直径和供电电流的关系执行,否则工程供电绝对不安全.同时,在用以铺设线路的预埋管线中, 它们的材料选择可以根据预埋的位置和防火要求来决定, 埋设在地面和墙体内部的管线, 一般要选择防腐蚀强度高的钢管; 埋设在天花板顶棚上和控制室地板下的管线,一般要选择防火的PVC 管和钢管;需要铺设数量较多的音箱或信号线的管线, 一般可以选择防火的PVC 线槽;另外我们还可以根据特殊的情况选用一些象铁皮软管,铁制线槽一类的管线.其次,对于用来悬挂设备的吊装件的预埋也要确定一个合适的方案,在选择挂接件预埋位置的时候,一定要咨询建筑部门,在他们的协助下选择,以确保足够的吊装强度;在挂接预埋件的尺寸和材料的选取时,也要查阅相关的手册,以保证足够的安全.最后在确定完所有的预埋管线的方案后, 我们应该绘制相应的示意图和实际施工图, 标注出相应的管线位置,数量,尺寸,材料以及埋设口和建筑结构的关系等,必要时还需要向有关部门申报. 电气设计和方案的安全性——专业音响工程始终不能忘记的就是安全性, 电气的安全也特别重要,在设计中同样要充分考虑.首先要检查设计的配电容量,供电形式是否合理,不容许超负荷供电形式,埋设线缆不能低规格;不容许选用质量低劣规格不够的开关元件. 其次,要检查管线的预埋方案是否安全规范,连接方式是否合理.这些安全因素都要认真检查,必要时可以将设计的方案报有关部门批准.
5,系统布局与设备的选型
在工程的总体设计中, 将理论的规划和计算落实到具体的系统配置的首要步骤, 就是工程中各系统的布局.布局的合理与否,布局的特点,布局的设备位置确定在很大程度上体现了各种规划和设计的思想, 也直接决定了后面的设备选型情况, 所以系统的布局也是设计的关键一步,也可以说是理论与实践结合的关键一步.具体说来,系统的布局其实就是各系统里动作设备的数量,位置的确定,比如:音箱的数量和吊挂位置,排列方向;各类舞台灯具的数量和悬挂位置,排列方向,电脑灯的数量,悬挂位置及相互的造型安排;视频投影和监视器的数量和位置以及悬挂情况对视觉的影响等方面. 在系统的布局设计中,要忠实地体现工程规划和总体设计的要求.犹如工程的定位一样,系统的布局必须有一个统一的方向或特点,否则,如果没有统一的布局特点,就会发生系统的风格与规划不一致或系统间的风格相互矛盾的现象, 例如: 灯光已经按照舞台演出的要求进行布局了,而音响系统的布局却按照DISCO 厅的特点进行布局,这样就会使规划设计前功尽弃.系统的布局设计是可行的,能够在实际的工程中得以实现的.由于设计特点和时间的限制,在理论的设计和规划中,经常会尽量理想地考虑将各系统的性能和特点充分地发挥, 而在实际的布局设计和施工中,经常会遇到理论设计和规划与建筑现场特点相冲突的情况, 这就要求我们布局时考虑它们的可行性, 特别是在与建筑装饰单位接触时, 一定要与他们协商系统布局的可行性.例如:音箱的悬挂点是否可行,承重要求是否能得到满足;舞台灯光系统布局是否有足够的空间;投影屏幕的悬挂空间是否满足等.另外,系统的布局可行性还包括布局的目标在实际的工程中是否能得到实现, 也就是说理论上的布局设计在工程施工结束后是否能达到希望的效果,例如:布局时倒是为了达到较好的声
音扩散效果,将音箱的排列形式进行了考虑,但是实际效果是否能满意;布局时为了视觉效果确定了投影的位置,但是否会受灯光投射的影响等,这些都是布局设计时需要注意的. 布局设计的情况一定要绘制相应的图表. 因为各系统的布局情况是各种设计的直接反映, 也是实际施工的具体指导,相应图表的绘制无论是在施工前设计的修改,施工时的查阅,还是在日后系统的检修和操作直观,简洁性上,都有很大的意义.同时,绘制相应的图表也是工程规范性的标志,是工程验收的参考. 在工程设计的最后, 需要进行的工作就是各系统设备的选型了. 前面的设计内容里已经多次提到: 工程的总体类型确定和相应的设计计算决定了工程的定位和最终质量, 而设备的选型是让这些设计内容得到实质体现的开始.可见,设备的选型又成为后面施工,调试以及工程最终质量的基础. 究其原因, 就是因为前面的设计都是在声场, 电气理论和方案方面的设计, 这些理论的设计是无法对系统中的设备型号, 性能和特点进行设计的, 也不可能对它们进行具体的要求, 所以必须依靠恰当的选型, 理论设计的思想和内容才能得到充分地贯彻和实现. 可以想象, 如果没有科学合理恰当的设备选型, 无论多么优秀多么科学的理论设计效果都是无法得到保证的.下面我们就根据设备选型的一般步骤来分别进行介绍. 先介绍设备选型的原则. 之所以需要一个选型的原则, 是因为专业音响灯光及视频设备的产品种类非常之多,同一种设备会有诸多牌号的器材可供选择,而这些器材在价格,性能,使用范围,外观以及性能价格比等方面都有不同程度的差别,假如在选型时不掌握一个原则, 那么选型的结果可能不能令人满意.当然,不是说这个原则是一个标准,应该说它为选型确定一个范围,提供一个合理的选型方式. 1, 要遵循实用和适用的原则. 正因为专业工程的选型范围很广, 而且不同类型的设备在性能上也有接近的地方,一旦盲目选择,就会导致设备闲置,功能不能完全发挥,操作复杂的结果.具体在选型时,所谓实用和适用都是针对于特定的使用场合,也就是前面我们说的工程定位是什么类型,什么类型的工程就应该选择相应类型的设备.比如:如果给一般单位的多功能厅选择一台演出用的大型电脑调光台, 要用起来肯定可以用, 但显然不实用; 又比如: 为一个DISCO 厅配备一台多轨专业录音机,为空间狭窄的舞台配备一台大型的星空灯,这显然就不适用.从这个选型的原则我们可以看出:1.总体设计和工程类型定位再次显出它们的重要性;2.选型原则的遵守需要设计人员对设备性能的熟悉以及具备认真负责的精神. 3.设备档次性能一致性的原则.在选型时我们难免会遇到同类同样功能但档次性能不一致的时候,这时如果不仔细地分析,只要满足使用要求就选择,那结果就可能出现设备不"般配" 的现象,这就是需要注意它们的档次性能的一致性.比如:一个档次不高的实用多功能厅, 如果你为了一味追求灯光的效果,选择了一台很贵的电脑灯,音响的档次却较低,这样灯光的档次就和音响的档次不一致了,而且最终的结果未必会好;又比如:某功放和某音箱的档次都比较高,互相的配合也很满意,但如果你只认为该功放的档次高,劲头足,将它拿去推另外一台音色很柔的音箱,可以想象绝对不会满意,这样就是它们的性能不一致了. 其次是选型时如何与总体设计相结合. 音响工程的复杂就在于它的综合性, 在工程的设计中, 它的综合特点就体现在选型必须忠实地反映总体设计的思想, 必须在总体设计和选型之间反复斟酌,相互协调.要想它们很好地结合,需要注意以下几点. 1,事先要收集大量的产品资料.因为专业音响灯光产品很多,功能也千差万别,既有传统的经典品牌, 又有不断涌现的汇聚了高新科技的新产品. 如果设计人员在选型时由于对产品性能忽视或不了解,都容易造成选型不当,以至于影响工程的质量.对于各种产品的资料, 既要认真细致地分析上面介绍的该产品的技术特点和性能,又要客观地看待它们的产品宣传,相互对比,并且保持与有信誉的产品经销商的联系,这样我们就能掌握到大量可靠的信息. 2,在选型时要严格按照工程的目标定位和设计计算结果进行.因为工程的目标定位和计算都是在实事求是的基础上进行的, 符合工程特点的, 又充分考虑了用户需要的一个选型依据. 目标定位能基本确定所选择的设备范围, 计算的结果可以具体确定设备的型号和数量. 如果总体设计的目标定位和计算结果在实际选型时随意修改, 不能得到满足, 那么设计和计算就失去了它
们应有的价值,选型也失去了依据. 再者就是依据工程的造价和设备的选择范围进行具体的选型. 在具体的设备选型中我们可以将音响,灯光及视频设备分类单独选择,先以基本的设备为出发点,根据工程的造价逐渐增加其它设备, 同时在选型时尽量选用基本设备推荐的相关设备作为它们的搭配. 考虑到专业设备的数量相当地多,性能和价格也千差万别,由于时间有限,在这里我们不可能全面地分析具体每种设备的选型.下面我们就分几部分为大家进行简单的介绍. 1, 音响方面. 首先我们要将范围定在演出类设备上, 专业录音设备已经不是工程设备的范围,选型时就不要考虑了.其次,我们需要先选择好音箱,功放,调音台几类主要设备.在选择音箱时要考虑它的功率,阻抗,音色,体积等因素,来将它们确定;功放的选择主要由音箱的情况来决定, 也就是一般说的什么样的音箱配什么样的功放的问题; 调音台的选择主要是档次的问题, 所有的调音台的基本功能几乎都是一样的, 但同样路数的调音台在价格上会有很大差别,如果是一般的场合使用,那么象编组,矩阵,表头等高档配置就没有太大必要,如果是性能要求较高的场合,选择的调音台无论在产品工艺,电气指标还是在性能稳定性上,都需要有更高的要求.下面我们要将周边设备作为一类,统一选择,一般来讲周边设备的产品都是全系列的, 每一个厂家的每个系列还可以根据该设备档次的高低来分类, 我们可以根据需要来选择, 在一般的工程中, 周边设备需要占用的费用较其它主要设备要低一些, 而恰恰周边设备在很大程度上会直接影响系统的质量, 所以要尽量选择性能较高的系列. 特别是均衡器和效果器的选择, 可以说是每个工程的必备设备, 它们在系统里的使用率也相当高, 如果在这个环节上没有引起重视, 就很容易使其它主要设备的选型甚至设计都会大打折扣;最后,我们将音源作为一类来选择,一般来讲通用的影碟机,卡座,CD 机,录象机等设备在功能和播放指标上,都没有太大的区别,但是要想在工程使用中能达到满意,适用的效果,就不是随意选择就行的了.例如影碟机和录象机的选择,因为它们通常同时被用在民用设备中,所以在选型时容易忽略它们工程使用时的性能,经常会发生使用不便,设备性能不稳定,误动作,故障率高等现象.这就要求选型时要对所有设备在工程使用中的情况有比较充分的认识, 象某些设备在普通时候使用没有什么问题, 但是在专业场合使用时要么操作烦琐,要么故障率特别高,或者音质和图象质量不稳定.由此可以看出,这里的选择依据包括:设备长期在恶劣环境下工作时的稳定性,设备操作的简便性以及电气指标的要求.对于音源部分的特殊器材,例如卡座,DAT 卡座,DISCO 搓盘唱机,DISCO 用CD 唱机等,就更需要选型得当,因为这些专业的音源针对性较强,如果没有一定的使用经验,在实际操作时反而容易导致不必要的错误.比如:如果在普通的工程中配备供DISCO 专门使用的搓盘唱机,而实际操作是又没有专门的DJ 操作人员,那么唱机几乎不能够发挥应有的用途,而且还会为系统的使用带来意想不到的麻烦. 通常在选型时应该考虑系统有没有高质量的录音必要,有没有DISCO 的必要,专业使用的这些设备在工程使用中情况的表现以及它们的价格等因素,这样我们就能使得选型有了一定的依据. 2, 灯光方面.同样首先我们需要将设备范围确定,是在舞台演出上还是在厅堂效果上,一般来讲对于正规的剧场,礼堂和表演厅,在灯光的选型上通常要以演出型为主;对于象DISCO 厅,歌舞厅等娱乐用的工程的灯光选型,主要以效果类的灯光为主;对于一般的多功能用的工程的灯光选型, 通常又需要在效果灯光的基础上兼顾舞台灯光的要求. 其次我们需要先选择基本的一些设备.对于舞台演出系统的灯光设备,一般要先选择好面灯,耳灯, 天幕灯和顶灯等灯具,驱动的调光硅箱以及调光台这些设备,在选择灯具时需要考虑的是: 功率, 投射方式和范围等因素, 在选择调光硅箱时需要考虑的是: 输出的路数和每路的功率, 是开关形式的还是调光形式的, 输入信号的接受方式等因素, 在选择调光台时考虑的就要多些了,包括:调光台的回路数,操作模式是电脑型还是手动型,信号输出方式是模拟的还是数字的,特别是调光台的操作模式在档次上悬殊较大,手动型的操作比较直观简单,价格也较低,而电脑操作型的调光台种类非常丰富,功能也非常的多,当然价格也比较昂贵,再结合调光的回路数, 那么舞台演出类型的调光台选型是一个比较复杂的事情. 考虑到专业演出舞
台的灯光系统的复杂性, 在设备的具体选型时最好征求有经验的灯光师的意见或者与他们协同完成.对于娱乐场所的主要灯光设备的选型,要求相对就相对低一些,但它也有其特殊性, 一般说来这些场所的灯光造型和效果都需要具备一定经验的设计人员的设计, 所以在具体的灯光选型时, 首先需要与他们配合选择好相应的灯具来完成造型设计, 这些决定造型设计的灯具类型往往并不局限于哪一类,可能是电脑灯可能是效果灯,还有可能是Par 灯,在选择灯具时需要考虑的是:颜色,图案,功率以及控制方式等因素,在选择调光台时需要考虑的是:需要控制的灯具的类型,信号输出的方式,操作的难易程度以及操作模式的情况, 多数娱乐场所的调光台都是以控制电脑灯为主, 适当具备一定的调光功能的调光台为主要选择设备, 在调光的路数, 操作程序的编辑以及功能的设置方面, 都与演出调光台有一定差别. 对于一般的多功能场所的灯光系统里的主要设备, 选型时的要求就更要低一些, 对舞台的灯具布置和厅堂的灯光效果都不需要很严格的考虑, 一般只需要参考专业演出类和娱乐型灯光系统的选型特点,结合工程的投资情况,将设备的档次或数量适当降低即可.当然,选型的要求低并不是说在选型时不需要认真对待, 特别是现在越来越多的工程属于单位内部的多功能厅, 它们在音响方面与专业演出和高档娱乐场所已经没有多大的区别, 主要的区别就在于灯光系统的配置选型,可见怎样设计,建造一个有特点的的工程,在很大程度上决定于灯光系统的情况, 所以在选型时也需要摸索一个适合多功能厅特点的灯光设备配置, 具体的选型情况由于各不相同,这里无法进行细致的讲解,大家可以在实际工程中来总结.最后就是选择相应的辅助设备,在各种不同类型的工程中,辅助设备的情况各有不同,例如模拟型的调光硅箱需要选择一个解码器, 才能接收来自纯数字信号输出的调光台的信号; 多数灯光系统需要选择一定数量的烟机来烘托灯光效果和造型;娱乐场所需要选择象紫光灯,频闪灯,雷光管之类的辅助灯具,具体的要求没有太多的约束,大家可以根据要求和使用经验来选择. 3, 视频和辅助设备. 在多数的专业音响工程中一般都需要配备一些视频和辅助设备, 选型时首先要将范围确定,通常应该要求视频显示设备应该有专业的水平,而编辑,摄录设备只要能满足基本要求即可,象烟机,点歌器,服务器等不同类型的辅助设备应该根据实际的要求来确定.其次,我们在选型时一定要考虑各种工程对视频和辅助设备的特殊要求,例如: 在一些环境装饰和布局要求严格的地方, 可能不允许吊挂妨碍视线的显示设备, 这样就要考虑选用可以升降的电动投影屏幕; 在演出要求较高的场所中, 可能就需要配备一定数量的烟机,喷雪机甚至干冰机来协助舞台表演;在营业性娱乐场所经常设有很多的包间,这些地方的视频音频信号的提供和相应的服务又需要选择服务系统来进行. 由此可见, 视频和辅助设备在专业音响工程里的作用虽然不是很大, 但是它们所涉及的功能却是相当多的, 而且在一些工程中它们还是必不可少的, 这就要求我们对视频和辅助设备在不同场所的应用情况非常熟悉, 在具体选型时不仅要考察设备本身的性能和指标, 而且还要认真分析考虑它们的用途. 由以上的系统布局和设备选型要求可以看出, 设计中的具体布局和设备选型需要设计者对各种设备的性能,工作特点,相互配合情况,实际使用特点等有比较全面的了解,而且需要对大多数设备的使用具备一定的经验, 否则, 布局和选型就缺乏一定的依据, 可靠性也比较差, 由此也可以发现,这项工作需要既有理论基础又有丰富实践经验的专业技术人员进行.