樓宇智能化技術(shù)第八章智能樓宇的聲頻應(yīng)用技術(shù)第一節(jié)擴(kuò)聲系統(tǒng)第二節(jié)智能樓宇的公共廣播系統(tǒng)第三節(jié)智能樓宇的會(huì)議系統(tǒng)第四節(jié)智能樓宇的網(wǎng)絡(luò)聲頻技術(shù)第一節(jié)擴(kuò)聲系統(tǒng)一、室內(nèi)聲學(xué)基礎(chǔ)二、擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本組成三、擴(kuò)聲系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)四、音質(zhì)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介五、擴(kuò)聲系統(tǒng)的主要設(shè)備六、智能樓宇擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)七、會(huì)議室擴(kuò)聲系統(tǒng)八、廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)(1)直達(dá)聲直達(dá)聲是由聲源直接到接收點(diǎn)的聲音。在傳播過(guò)程中，這部分聲音不受室內(nèi)界面的影響，直達(dá)聲的聲強(qiáng)基本上按照與聲源距離的平方成反比而衰減。(2)近次反射聲

近次反射聲一般是指在直達(dá)聲之后相對(duì)延遲時(shí)間為50ms內(nèi)到達(dá)的反射聲。這些短延時(shí)的反射聲主要是經(jīng)由室內(nèi)界面一次、二次以及少數(shù)三次等反射后到達(dá)接收點(diǎn)的聲音，故稱(chēng)近次反射聲。(3)混響聲在近次反射聲后陸續(xù)到達(dá)的、經(jīng)過(guò)多次反射的聲音統(tǒng)稱(chēng)為混響聲。在遠(yuǎn)場(chǎng)，混響聲的聲強(qiáng)，對(duì)于該接收點(diǎn)的聲音強(qiáng)度起決定作用，而且其衰減率的大小對(duì)音質(zhì)有重要影響。（二）聲音的計(jì)量1．

聲功率W為了直接表示聲源發(fā)生能量的大小，可以引入聲功率的概念。聲功率是指聲源在單位時(shí)間內(nèi)以聲波的形式輻射出去的總能量，用W表示，單位為W（瓦）。聲源聲功率是指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的聲功率。（注：聲功率應(yīng)與聲源的電功率相區(qū)分，電功率是聲源的輸入功率，而聲功率是聲源的輸出功率。）2．

聲強(qiáng)I聲強(qiáng)是衡量聲波在傳播過(guò)程中聲音強(qiáng)弱的物理量。聲場(chǎng)中某一點(diǎn)的聲強(qiáng)，即在單位時(shí)間內(nèi)，垂直于聲波傳播方向的單位面積上所通過(guò)的聲能，記為I，單位是W/m2。3．聲壓P聲波在傳播過(guò)程中，由于傳播介質(zhì)受到壓縮，使介質(zhì)在原有壓強(qiáng)的基礎(chǔ)上又疊加了一個(gè)壓強(qiáng)，這個(gè)疊加的壓強(qiáng)就稱(chēng)為聲壓，記為p，單位是帕斯卡。任一點(diǎn)的聲壓都是隨時(shí)間而不斷變化的，每一瞬時(shí)的聲壓稱(chēng)為瞬時(shí)聲壓；某段時(shí)間內(nèi)起伏的聲壓的均方根值稱(chēng)為有效聲壓。4．聲功率級(jí)LW

為了直接表示聲源發(fā)聲能量的大小，引用聲功率級(jí)的概念。聲功率級(jí)的定義為：式中，Lw

為聲功率級(jí)，dB；W為聲功率，W；W0為聲功率的參考標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上規(guī)定選用10-12W。

二、擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本組成擴(kuò)聲系統(tǒng)的作用是把自然聲源（如唱歌、演奏、演講等）的聲音信號(hào)加以增強(qiáng)，提高聽(tīng)眾區(qū)的聲壓級(jí)，使遠(yuǎn)離聲源的聽(tīng)眾也能清晰地聽(tīng)到聲源發(fā)出的聲音,如圖所示。擴(kuò)聲系統(tǒng)包括音源及聲學(xué)環(huán)境、調(diào)音臺(tái)、功率放大器、揚(yáng)聲器及其聲學(xué)環(huán)境等四部分。三、擴(kuò)聲系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)1.最大聲壓級(jí)Lpm2.傳聲增益G3.聲場(chǎng)不均勻度4.傳輸頻率特性5.總噪聲6.系統(tǒng)失真7.語(yǔ)言清晰度四、音質(zhì)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介音質(zhì)評(píng)價(jià)的術(shù)語(yǔ)很多，這里簡(jiǎn)單介紹幾項(xiàng)對(duì)音質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的術(shù)語(yǔ)。（1）立體感即聲音有層次、有方位、有空間感和距離感、且失真小、動(dòng)態(tài)范圍大。（2）豐滿(mǎn)即聲音厚實(shí)、圓潤(rùn)、有足夠的響度和亮度、中高頻不缺、低頻及中頻能量充足，混響聲適中，失真小，瞬態(tài)響應(yīng)好。（3）噪聲水平噪聲水平低，能提高樂(lè)聲和語(yǔ)言和清晰度、擴(kuò)大聲音的動(dòng)態(tài)范圍，是保真度的重要指標(biāo)之一。（4）親切感即響應(yīng)合適，混響適度、音域?qū)拸V、失真小、噪聲低、聲音清晰、自然流暢。聽(tīng)音感覺(jué)親切、自然、有如身臨其境。這一術(shù)語(yǔ)是對(duì)音質(zhì)相當(dāng)高的綜合評(píng)價(jià)。六、智能樓宇擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)設(shè)備的配套考慮2.各類(lèi)室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器的布置3．選定擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)備方案4．揚(yáng)聲器總功率的計(jì)算5．功率放大器輸出功率的確定6.緊急廣播分區(qū)切換器的設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)設(shè)備的配套考慮系統(tǒng)的主要設(shè)備；接線(xiàn)分配箱和分區(qū)切換器；樓層分線(xiàn)箱、音量調(diào)節(jié)器和揚(yáng)聲器；連接導(dǎo)線(xiàn).(1)系統(tǒng)主要設(shè)備系統(tǒng)主要設(shè)備指的是AM/FM調(diào)諧器、話(huà)筒、話(huà)筒放大器、前置放大器、節(jié)目選擇器、線(xiàn)路放大器、監(jiān)聽(tīng)器以及自動(dòng)循環(huán)卡座等，是廣播音響系統(tǒng)的核心部分。對(duì)這些設(shè)備的配套選擇原則為：產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)(規(guī)格)；采用同一專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)商的套配產(chǎn)品。(2)接線(xiàn)分配箱和緊急廣播分區(qū)切換器：這種設(shè)備主要由簡(jiǎn)單的電路和開(kāi)關(guān)、接線(xiàn)端子組成，只要求選用質(zhì)量好的零件就能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。(3)樓層分線(xiàn)箱、音量調(diào)節(jié)器以及揚(yáng)聲器，滿(mǎn)足系統(tǒng)的功能要求即可。(4)聯(lián)接電纜可分為從接線(xiàn)分配箱到各樓層分線(xiàn)箱及各個(gè)負(fù)載喇叭的信號(hào)電纜和控制電

纜二類(lèi)。為了減少噪聲的干擾、從話(huà)筒、CD唱機(jī)等信號(hào)源送到前級(jí)增音機(jī)的連接線(xiàn)、前級(jí)增音機(jī)與擴(kuò)音機(jī)之間的連接線(xiàn)等。0dB以下的低電平線(xiàn)路應(yīng)該采用屏蔽線(xiàn)。擴(kuò)音機(jī)至揚(yáng)聲器之間的連接線(xiàn)可以不考慮屏蔽，采用多股銅芯塑料護(hù)套軟線(xiàn)。室內(nèi)揚(yáng)聲器布置方式a）

集中式b）

分散式c）

集中+輔助揚(yáng)聲器式

④為了提高系統(tǒng)的傳聲增益，建議舞臺(tái)上方和臺(tái)口兩側(cè)的揚(yáng)聲器與傳聲器的相對(duì)位置，在廳堂的縱向垂直距離不少于lm。3．選定擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)備方案5.功率放大器輸出功率的確定

若按最大聲壓級(jí)計(jì)算出的揚(yáng)聲器功率，則功放的輸出功率應(yīng)較揚(yáng)聲器的電功率增加（15～50）%作功率儲(chǔ)備，對(duì)語(yǔ)言擴(kuò)聲時(shí)取下限，對(duì)大型管弦樂(lè)擴(kuò)聲時(shí)取上限，一般音樂(lè)擴(kuò)聲取中值。當(dāng)按平均聲壓級(jí)計(jì)算揚(yáng)聲器功率時(shí)，則功放所對(duì)應(yīng)的功率儲(chǔ)備，在作語(yǔ)言擴(kuò)聲時(shí)應(yīng)為3倍以上，作音樂(lè)擴(kuò)聲時(shí)應(yīng)為10倍以上（對(duì)大型管弦樂(lè)的擴(kuò)聲以不少于15倍為宜）。擴(kuò)聲系統(tǒng)功放設(shè)置備用單元，其數(shù)量應(yīng)該視重要程度而定。在與火災(zāi)事故廣播兼容的公共廣播系統(tǒng)中，備用功放容量不應(yīng)小于火災(zāi)事故廣播揚(yáng)聲器容量最大的3層中揚(yáng)聲器容量總和的1.5倍。在多功能?chē)?guó)際會(huì)議廳應(yīng)增加一臺(tái)與主聲道相同的功率放大器作備份。

6．緊急廣播分區(qū)切換器的設(shè)計(jì)

緊急廣播分區(qū)切換界是由切換開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的電路組成。當(dāng)按下相應(yīng)的開(kāi)關(guān)時(shí)，切換器立即向相應(yīng)的樓層分線(xiàn)箱發(fā)送出控制信號(hào)，使功率放大器的輸出不必再經(jīng)過(guò)音響調(diào)節(jié)器而直接加到揚(yáng)聲器，使之全功率發(fā)聲以滿(mǎn)足緊急廣播的需要。(1)因?yàn)榍袚Q器與廣播分區(qū)有密切的關(guān)系，所以要求切換器的切換開(kāi)關(guān)必須與廣播分區(qū)號(hào)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)按下相應(yīng)的開(kāi)關(guān)時(shí)，能夠?qū)ο鄬?duì)應(yīng)的廣播分區(qū)進(jìn)行緊急廣播，并使相應(yīng)的指示燈發(fā)光。(2)切換器向相應(yīng)樓層分線(xiàn)箱送出的控制信息不必經(jīng)音量調(diào)節(jié)器。(3)電梯轎廂中所使用的揚(yáng)聲器直接與功率放大器連接，不必經(jīng)過(guò)樓層的分線(xiàn)箱。

七、會(huì)議室擴(kuò)聲系統(tǒng)1.會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)的特點(diǎn)在智能樓宇中，會(huì)議室擴(kuò)聲系統(tǒng)往往是最常見(jiàn)的。在設(shè)計(jì)該類(lèi)型擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)必須首先明確其功能要求、體型和席位布置特點(diǎn)：1）會(huì)議室主要是進(jìn)行語(yǔ)言擴(kuò)聲的，高的傳聲增益和語(yǔ)言清晰度以及小的聲場(chǎng)不均勻度是其最主要的技術(shù)要求；2）會(huì)議室的體型及會(huì)議室內(nèi)席位布置往往是多種多樣的，例如大型會(huì)議室有主席臺(tái)，聽(tīng)眾席一致朝向主席臺(tái)；中、小型會(huì)議有的主席臺(tái)在中間，兩邊/兩頭布置席位；有的沒(méi)設(shè)主席臺(tái)，四周?chē)@中間布置席位等等。

八、廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)1.低背景噪聲2.合理的混響時(shí)間3.室內(nèi)聲場(chǎng)具有均勻合理的聲壓級(jí)4.擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)能保證一定的清晰度和語(yǔ)言可懂度5.系統(tǒng)能穩(wěn)定工作6.聲象與視象的基本一致7.良好的傳輸頻率特性和較低的失真度

廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)

各類(lèi)歌廳、舞廳和歌舞廳擴(kuò)聲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

一、公共廣播系統(tǒng)的特點(diǎn)及其組成1.智能樓宇的公共廣播2.公共廣播系統(tǒng)傳輸特點(diǎn)3.公共廣播系統(tǒng)的組成4.公共廣播系統(tǒng)中的功率容量計(jì)算與揚(yáng)聲器的選用基本公共廣播系統(tǒng)原理圖

二、多功能公共廣播系統(tǒng)圖為背景音樂(lè)、業(yè)務(wù)和消防自動(dòng)報(bào)警多功能廣播系統(tǒng)原理框圖

三、智能公共廣播系統(tǒng)1.控制系統(tǒng) （1）中央主控站 （2）棟別基礎(chǔ)站 （3）樓內(nèi)緊急分控站 （4）區(qū)域呼叫站用多功遙控器2．應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制和管理，實(shí)現(xiàn)智能化 （1）1~3級(jí)工作站間通過(guò)設(shè)備內(nèi)置CPU及外部計(jì)算機(jī)組網(wǎng)控制，1~3級(jí)工作站間由RS-233C，RS-422數(shù)據(jù)傳輸，使控制線(xiàn)與音頻功率輸送線(xiàn)分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的集中控制。 （2）系統(tǒng)1~2級(jí)通過(guò)RS-233C與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制和管理 （3）系統(tǒng)內(nèi)部由CPU實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理（4）系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面。第三節(jié)智能樓宇的會(huì)議系統(tǒng)一、基本會(huì)議聲頻系統(tǒng)二、同聲傳譯系統(tǒng)三、智能會(huì)議系統(tǒng)一、基本會(huì)議聲頻系統(tǒng)如圖是最簡(jiǎn)單的會(huì)議討論系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)會(huì)議系統(tǒng)。它由主席機(jī)（含話(huà)筒和控制器），控制主機(jī)和若干部代表機(jī)（含話(huà)筒和登記申請(qǐng)發(fā)言按鍵）組成。

二、同聲傳譯系統(tǒng)在需要將一種語(yǔ)言同時(shí)翻譯成兩種或兩種以上語(yǔ)言的會(huì)議廳，應(yīng)設(shè)置同聲傳譯系統(tǒng)。在這種情況下，同聲傳譯系統(tǒng)是會(huì)議系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，通常從信號(hào)輸送方式考慮可分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種，從語(yǔ)言和傳譯方式考慮又可分為直接和二次傳譯兩種。1．有線(xiàn)同聲傳譯系統(tǒng)2．紅外線(xiàn)同聲傳譯系統(tǒng)紅外線(xiàn)同聲傳譯系統(tǒng)是無(wú)線(xiàn)輸送方式之一，圖為紅外線(xiàn)同聲傳譯系統(tǒng)示意圖，圖中只畫(huà)出紅外線(xiàn)發(fā)射、傳輸和接收部分。三、智能會(huì)議系統(tǒng)1．系統(tǒng)功能與配置系統(tǒng)的配置是：主席臺(tái)上每個(gè)人配備彩色液晶電視機(jī)、話(huà)筒、通道選擇器、帶LCD的表決顯示盤(pán)、面板式揚(yáng)聲器和耳機(jī)；每位代表配有通道選擇器、表決控制盤(pán)、耳機(jī)和話(huà)筒。2．?dāng)?shù)字會(huì)議網(wǎng)（DCN）本系統(tǒng)的聲頻設(shè)備都是數(shù)字式的，信號(hào)的傳送和處理應(yīng)用了數(shù)字聲頻技術(shù)，在傳輸過(guò)程中，信號(hào)的質(zhì)量和幅度都不會(huì)衰減，從而保證了優(yōu)美的音質(zhì)。系統(tǒng)由數(shù)字會(huì)議網(wǎng)（DCN）構(gòu)成。第四節(jié)智能樓宇的網(wǎng)絡(luò)聲頻技術(shù)一、網(wǎng)絡(luò)聲頻系統(tǒng)的特點(diǎn)二、網(wǎng)絡(luò)聲頻系統(tǒng)解決方案一、網(wǎng)絡(luò)聲頻系統(tǒng)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)聲頻系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字聲頻的特點(diǎn)，其主要表現(xiàn)在：1.聲頻數(shù)字信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上以標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)包的形式傳遞，因而其動(dòng)態(tài)范圍、信噪比、失真系數(shù)、頻率響應(yīng)和抗干擾能力等技術(shù)指標(biāo)均大大高于傳統(tǒng)的模擬傳輸方式。也正因此，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，一般情況下，直接傳輸可達(dá)100m，加中繼后的傳輸可達(dá)幾十千米；2.對(duì)于大型的擴(kuò)聲系統(tǒng)與公共廣播系統(tǒng)，由于在網(wǎng)上可同時(shí)傳輸多路聲頻信號(hào)，大大節(jié)省了傳統(tǒng)的管線(xiàn)工程成本；3.配合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可使傳輸?shù)亩嗦仿曨l信號(hào)的傳輸路徑更加靈活，從而實(shí)現(xiàn)聲頻信號(hào)的靈活分配方式。此外，借助于糾錯(cuò)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)具