电影院设计方案(纯方案33页).docx
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1、设计依据1、GB3241声和振动分析用1/1和1/3倍频程滤波器2、GB3661测试电容传声器技术条件3、GB3785声级计电、声性能及测量方法4、GB3947声学名词术语5、GB4959厅堂扩声特性测量方法6、GYJ25厅堂扩声系统声学特性指标7、中华人民共和国广电部GYJ 2586广播电影电视部部标准8、GB3096-82城市区域环境噪声标准规划设计一、工程概述此方案主要是为*设计一个电影院。此电影院是一个约540平方米的*形建筑,高 约3.5米,长30米,宽18米。这里我们主要介绍电影院的设计。首先是电影还音系统的B环局部一一功放与扬声器的基本特性,以及声场设计方法,同 时对我国目前影院
2、内使用最多的电影立体声功放与扬声器予以介绍。自1995年道尔比电影立体声引入我国以来,国内电影立体声事业获得长足开展,特别 是数字电影的开展,极大地推动了我国的电影科技进步。现在,我国的城市影院已绝大局部 改造为SR型立体声或数字立体声声电影院,电影院声学环绕的改善,音响系统质量的提高, 已日益受到重视。电影院音响系统涉及范围较广,它包含电影院内的建筑声学设计与全部还 音系统及其设计。现代电影院扬声器系统是高科技推广方面产物,是精湛工艺的结晶。它不仅要具有悦耳 的音质,清晰的语言可懂度,更要能承受“惊天动地”的动态压力。专业我公司牌扬声器完 全做到了这一点,这就是我公司音响有普及中国市场,涉足
3、国际市场,深受用户青睐的成功 之处。图1增益频率响应曲线失真频率响应曲线亦称功率带宽,它是指功率放大器工作在1/2额定输出功率状态下, 各频率成分均小于总谐波失真额定值的频率范围。图2为高保真功率放大器的失真一频率相 应曲线,为了保证大功率输出状态下放大器音质依然良好,其频响范围在总谐波失真系数小 于0.1%的情况下,须在1060 kHz范围内不均匀度低于3dB。图2失真频率响应曲线失真度失真度是指功率放大器非线性畸变状况,考虑静态指标有谐波失真、交越失真、削波失 真、相位失真和互调失真;动态指标有瞬态互调失真等。对于晶体管功率放大器,只要加入 相当量的负反应就可以到达相当高的谐波失真水平(目
4、前已可降低到0.01%以下)。但是, 即使特别小的谐波失真,在主观听声中仍感到声音发硬,高频发毛,不如比它低两个等级的 电子管功率放大器音质好。这是因为晶体管功率放大器的过荷失真是硬的,如图3所示,在 过荷点后,非线性畸变迅速增加,输出波形如刀削,而电子管功率放大器过荷曲线较平缓, 输出波形失真虽扁但仍有弧度。由于现代音乐冲击成分多,为了获得良好的音质,晶体管功 率放大器应有较大的输出功率,通常其输出功率至少大于电子管功率放大器输出功率2倍以 上才能到达相当效果。瞬态互调失真是晶体管功率放大器的严重弊病之一,它是由于放大器使用了深度负反应 而伴随着深度滞后补偿而引起的。为了防止出现瞬态互调失真
5、,应尽量采用全对称电路结构, 提高晶体管的截止频率(fr)值,使放大器的开环频响好,降低整个放大器的开环增益,只 使用2025dB的大环路负反应,增加局部负反应,使放大器的各级具有最大带宽和线性,将 开环增益控制在4455dB;在放大器稳定工作条件下,设法去掉消振电容,改滞后补偿为超 前补偿等等。转换速率功率放大器的转换速率的定义是放大器瞬时输出电压上升(或下降)的最大时间变化率, 即输出电压对时间的最大导数(dv/dt)o它反映了放大器跟随能力的大小,可用来作为评价 放大器瞬态失真一一“亏损失真”的一种方法。由于现代立体声音乐节奏强烈,信号变化量 大,而且又有较多中、高频分量的打击乐器,这就
6、要求放大器须有跟得上输入信号跃变的速 率。功率放大器的转换速率可以用使放大器获得最大输出的10kHz大振幅方波信号作为源 电动势测量,方波的上升(下降)沿要十分陡,然后用示波器的纵轴刻度(V/hs)和横轴 刻度(t/div)计量放大器输出方波信号前沿(后沿)的10%90%间电压变化值at,计算Av 与at的比值,可得到功率放大器的转换速率。转换速率低的功率放大器瞬态响应差,而转换速率相当高(数百v/ u S)的功率放大器, 稳定性差,而且还有可能引入噪声和干扰。转换速率究竟以多大为最正确,目前尚无定论,根 据信号源与听感要求,转换速率在30100 V/US的功率放大器比拟符合需要。 输出功率功
7、率放大器的输出功率是指在额定负载阻抗下,放大器不失真的输出功率,亦称额定输 出功率。在额定输出电压不变时,降低负载阻抗,放大器不失真的输出功率称为放大器的最 大输出功率。功率放大器的输出功率可根据使用场合,负载状态去选择,专业功率放大器可 有从501200W等各种系列。由于晶体管功率放大器过荷后将会产生迅速增加的非线性畸变, 见图3。为了保证节目的一定动态范围和音质的明显改善,晶体管功率放大器的额定输出功 率应远远大于实际使用需要的平均输出功率,通常应有5-10倍的功率储藏传余量。这是与 电子管功率放大器实际使用的不同之处。阻尼系数阻尼系数的定义为功率放大器的额定阻抗(即扬声器阻抗)与输出阻抗
8、比值,它是指功 率放大器对扬声器电阻尼的大小,也反映了功率放大器与扬声器的配接关系。扬声器阻抗不 能用纯电阻代替,它是随频率而变化的。实际放声时,各种频率成分都存在而且不断变化, 扬声器振动自身产生的反电动势又回送给功率放大器,这种阻抗的变化、频率的波动和反电 动势的“逆电效应”,会使功率放大器产生瞬态失真,严重影响音质,因此功率放大器必须 有一定的阻尼系数。阻尼系数过小(放大器输出电阻大),低音扬声器在声音停止后仍留有阻尼余振,产生 欠尼现象,音质不清脆。阻尼系数过大(放大器输出电阻小),会产生过阻尼现象,瞬态特 性变坏,声音发干,明显影响音质。为了获得各类扬声器的阻尼匹配,功率放大器应有较
9、大 的阻尼系数,高保真功率放大器的阻尼系数设计在20100。信噪比功率放大器的信噪比是由输入级晶体管和反应电阻决定的,通常功率放大器的信噪比应 高于前置系统的信噪比,较好的功率放大器信噪比应到达lOOllOdB。别离度双通道立体声功率放大器的别离度可用左、右两通道的信号串音衰减来表示。理想状态 下的串音衰减应为无穷大,保证左、右两通道完全别离,实际的高保真立体声功率放大器的 串音衰减应270dB。3.3.影院音响系统设计的技术要求3. 1.足够的响度(声压级)影院观众厅内,在没有噪声干扰情况下,观众听到的重放声应既不感到费力,又不感到 震耳。通常要求有85dB的平均声压级,考虑到音乐高潮的不失
10、真重放,可再留有10dB余量, SR系统应有15-20dB余量,数字立体声系统应有20-30dB动态余量。3. 2.均匀的声场分布声场分布均匀,可保证整个电影院内各点声能分布均匀,各区域内观众听到的响度基本 一致。通常,均匀的声场分布应保证整个电影院内最大声压级和最小压级之间不超过6dB, 最大声压级(或最小地质压级)与平均声压级之间不超过3dB。3.3.合适的混响时间混响时间是影响影院观众厅音质的一个重要参数,混响时间控制合适就能提高语言清晰 度和音色饱满度,有助声像定位,同时增加响度和声扩散。对于电影立体声所要求的观众厅 最正确混响时间,可按其实际容积V (单位:立方米)由公式求得,亦可由
11、图10中查得(均 以500-1000HZ为基准):0.03 281V0 -55355 RTeo 0.07053 V0 287555(6)34具有良好过渡特性的频率特性:电影院内声场频率特性可以两个方面评价,一个是混响时间频率行性,另一个是声场特 性的频率特性。混响时间频率特性是指电影院内所要求考核的各频段在各个频率的不均匀性,通常要求电影院混响时间频率特性具有平滑的过渡,没有较大的起伏,并且允许低频混响时间稍有提高,高频混响时间稍有降低。对于电影立体声要求的混响时频率特性的允差范围可参见表4和图11畲)81(x叵Eff建图10观众厅内所要求的混响时间与其容积的对应关系35信噪比应满足要求:噪声
12、对正常听觉会产生干扰和掩蔽作用,影院内噪声应低于42dB(A),或符合NC35噪 声曲线要求,SR型立体声影院内噪声应低于38dB (A),或符合NC30噪声曲线要求,数字 立体声影院内噪声低于35dB(A),或符合NC25噪声曲线要求。以保证重放信号在最小声压 级位置上应大于30dB的信噪比。3.6.最大供声距离为了保证电影还音直达声的主导作用,最大供声距离应为临界距离的34倍。3. 7.消除音质缺陷回声、颤抖回声、声聚焦、强前次,长延迟反射声等音质缺陷会破坏电影重放的音质, 应予以消除。3. 4.观众厅电声技术特性1主声道3.1.1 主声道宜采用电子分频4. 1.2主声道的峰值声压级为10
13、3dB,并均留有3dB的功率余量。4. 1. 3主声道的频率特性应符合表5o表5主声道的频率特性倍频程中心频率f倍频程中心频率f频率特性要求允差50Hz以下-6dB/倍频程3dB50Hz-2KHz平直2KHz-10KHz-3dB/倍频程10KHz-16KHz-6dB/倍频程4.2 环绕声道4.2.1 左、右两边环绕声道的峰值声压级均为lOOdB,并均留有3dB功率余量。4.2.2 环绕声道的频率特性应符合表6。表6环绕声道的频率特性倍频程中心频率f频率特性要求允差100Hz以下-4dB/倍频程3dB100Hz=4KHz平直4KHz-8KHz-4dB/倍频程8KHz以上9dB/倍频程4.3 次低
14、频声道4.3.1 次低频的峰值声压级为113dB。4.3.2 次低频的频率范围为20-120Hz5.影院音响系统的总体设计根据上述要求,可对影院音响系统进行总体设计,其内容包括声源总功率的估算, 设备选型,系统连接等方面内容。3.1 声源总功率的估算实用声压级的计算,可近似表述为:Lp=L$+1 Olgw+10lg(Q/4 n rM/R)tlOlgn其中:中:Lp:电影厅内距离r处声场声压级Ls:扬声器的灵敏度W:扬声器的驱动功率r:测试距离,对于主声道与次低频声道r可取放映距离的2/3,对于环绕声道, r可取电影厅的宽度R:房间常数n:放声扬声器的数量式是在各声道距离r处轴向测试的声压级,倘
15、偏离轴向。角度,那么应为:Lfl=U + Olgw+10lg(Q/4 n J+4/R)+10lgn+201gD( 0 )其中,D(0)为扬声器的指向性函数,20 IgD(O)为偏离轴向。角度后的声压级衰减量,实 际应用中,电影厅内各声道的指向性覆盖必须保证均匀到位,因此只要在具有恒定指向性扬 声器的覆盖范围内,其衰减量也必定在6dB之内。根据式验算各声道峰值声压级的具体步骤为: 根据电影厅的容积,按“标准”要求进行该电影厅的建声设计,求出电影厅的平均吸 声系数如 吸声量Sa,同时计算出房间常数R。 由电影厅的放映距离,选择合适的主扬声器,次低频扬声器、环绕声扬声器及相应 数量,并查出对应扬声器
16、的灵敏度,功率及指向性因数等项技术参数,同时选择与之相匹配 的功率放大器。对于采用多数量扬声器的声场,应将其数量n统计上,如果采用多台功率放大器驱 动,那么其驱动功率也应乘以n倍。(4)对于偏离轴向的声场,应将其指向性函数值(即偏离轴向倾斜角的衰减dB值)一 并计入。由公式或可以计算出各声道扬声器的峰值声压级,然后对照“标准”验证,只要有 3dB的余量就足够了。 计算时须注意,主扬声器的左、中、右三路均分别覆盖整个电影厅声场,应单独进 行计算,环绕声扬声器由多台构成左、右(或左后、右后)声道,可按各声道分别计算,次 低频扬声器可由多台构成,并由多台功率放大器分别驱动,计算时应考虑互耦效应。实际
17、工程中,往往是知道了电影厅的几何尺寸与混响时间,如何根据标准中所规定的各 声道声压级,去进行定性分析与定量估算,进而选择对应功率值的扬声器与功率放大器。为估算方便,可对式进行如下简化, 设定扬声器为恒定指向性,其指向性有度为水平900,垂直400,根据Molloy公式 可以计算出:Q=12.8o(2)略去4/R,视混响声场为直达声场,将略去局部作为功率余量的一局部 测试点在各声道的轴线上,与声源相距r,将Q/4兀的比值近似为1。由上述简化原那么,式可变为:LP=LS+101gw-201gr+l Olgn(10)为求出所需功率 数值,式可变为W=10 /10)例如,电影厅内所用G4型主扬声器的灵
18、敏度为100dB,测量点距主扬声器距离为24m, 求出获得85dB的平均声压级所需要驱动功率(WP)与到达103dB的最大声压级所需要驱 动功率(WD)。Wplo(85-l00+201g24)/l0=18.21 (W)WD = 10(l3-M)0+20lg24)/l0= 1149 27 (W)根据上述功率要求,可以确定主扬声器系统的功率要求,选择合适的功率放大器。同样 也可以根据次低频扬声器和环绕声扬声器的声场声级要求,采用同样计算方法可以先选定次 低频扬声器和环绕声扬声器的型号和数量。由扬声器系统总的功率数量以及分布状况,选用 合适的功率放大器,确定放大器的功率及数量(包括备用数量)。3.
19、7.电影厅声场设计3.1 主扬声器系统三只主扬声器置于银幕后构成阵面型立体声重放系统,使观众既有明确的方向感,又能 随画面影像移动而感到声像称动,克服声像空洞现象。三只扬声器的电声性能应基本一致。 即:相位特性与频率特性应一致,经调整后声级相同,通道串音串减应大于30dBo 主扬声器系统的声场设计要点为: 主扬声器的间距应尽可能大,为了扩大立体声声强平衡区,主扬声器间距至少应大 于5m,对于小型立体声影厅,其间距也不得小于3.5m。 扬声器的安装高度应以其高音号筒中心定位,其位置基本处于银幕的2/3高度处, 扬声器应靠近银幕,但不触及银幕。 高音的俯仰角调整应以在观众厅内获得均匀的声扩散为原那
20、么,这就要借助扬声器和 垂直指向特性去控制。如图13所示。通常在影院中,可将扬声器辐射轴线对准后墙中下部, 注意到垂直辐射角外沿对观众厅前区的声覆盖,这可通过作图法和实际声场测量调整到最正确 位置。(4)左(右)路扬声器的水平覆盖范围调整原那么为: 水平覆盖角外沿(-6dB)应能包 含第一排右(左)侧座位;侧墙对主扬声器辐射声波的反射要小。调整前可根据观众厅 中心线间距离AR以及A点到扬声器辐射轴线与中心线交点的距离AB,由下式计算出扬声 器水平面与电影院水平线的夹角0=arctg (AR/AB) (12)计算。和调整水平覆盖角时,应尽量使扬声器水平覆盖角外沿与侧墙平行,防止反射和回声图14主
21、扬声器水平覆盖范围调整图3.2 低频扬声器次低频扬声器担负20 200Hz频段还音,由于人耳听觉特性对低频特别不灵敏,低频 图14主扬声器水平覆盖范围调整图扬声器的效率又十分低,设计中应充分考虑。3.2.1 可根据影院大小及对低频效果声的要求,将二台、四台甚至八台扬声器组合在一 块,用对应数台功放分别驱动,利用互耦效应,成倍地提高系统效率。3.2.2 扬声器可以集中置于银幕后舞台中心或中路扬声器一侧,有条件时也可利用障板 固定连接,以使低频幅声能尽可能地向前辐射,减少声波的后辐射,造成不必要的声能损失。 扬声器可以直接放在舞台地面,利用舞台地面,利用地面反射声加重次低频。7. 3环绕扬声器环绕
22、声扬声器与主扬声器系统构成波阵面型平面环绕立体声系统。环绕声扬声器系统的 良好设计可配合主扬声器的声像定位,增强整个电影立体声信息的空间感、分布感和方位感。 环绕声扬声器系统的声场设计应要求:在观众厅内有均匀的声波覆盖,要有足够的功率余量, 其位置确定,应保证主扬声器声场对环绕声声场的“优先效应”。具体可从以下两个方面考 虑:7.3. 1布置环绕声扬声器的布置应根据影院观众厅的大小(长度、宽度和高度)来具体确定,即由 观众厅中放映距离确定银幕前第一只扬声器的位置以及各个扬声器之间距离,由观众厅的宽 度和高度确定扬声器的悬挂高度和倾斜角度。水平位置确定:水平位置确定首先要确定第一只扬声器的安装位
23、置,一般考虑以下两个条件:a)与银 幕要有一定距离,防止前区扬声器产生“环绕声从前方发出效应,b)前区第一只扬声器 与后墙扬声器间距的声延迟,应尽量控制在“优先效应”所规定的时域内,以利在整个环绕 声声场中,主扬声器声场“优先效应”的调整。鉴于“优先效应”,环绕声扬声器的前后位 置如果超过18m,其前后声场的延时将超过50ms,这对主扬声器与环绕声扬声器的声场调整 十分不利。安装高度调整:扬声器的安装高度应选取适当,通常较高的扬声器安装有利于扩大立体声聆听范围,而 且易于形成空间感。扬声器的安装高度定量计算,可按下式:式中:II扬声器距地面高度(m), D观众厅宽度(m),a一边走道宽度(假设
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