设计扩声用扬声器系统时,首先应考虑扩声声场,即对扩声的房间的声学特性要有充分的把握,并研究应该采用什么性能的扬声器,应该怎样布置才能使效果最好。由于情况不同,有时只根据扬声器的性能和布置方法,很难获得良好的扩声效果。例如,在没有经过声学处理的体育馆,声音被扩大后,由于混响严重而得不到清晰的声音,并且对于回声、颤动回声等特殊反射声,只靠扩声设备是很难予以消除的。因此,房间的声学特性不好,就得不到良好的扩声效果。而声学特性良好,但布置方法不好,同样也得不到良好的扩声效果。
扬声器的布置设计应当适应房间的形状、大小、混响时间,以及使用目的,可以按以下几点来考虑决定:①室内各处的声压分布应当均匀;②不产生使清晰度变坏的特殊反射声;③不易引起由扬声器一传声器一放大器一扬声器的反馈环路所形成的回授振荡,即啸叫。
对于公共广播系统来说,悬挂在侧墙上的扬声器箱的声场质量较高。但是基于安装方便及便于隐蔽等原因,在吊顶上安装天花板扬声器的方案已为人们所接受,广泛用于宾馆走廊、商场等吊顶不是很高的场所。
扬声器覆盖区的物理意义,如图l所示。图中a表示覆盖角,H表示天花板的高度(m),h表示耳平面的平均高度(m),r为圆柱体底圆的半径(m)。根据某一场所的面积及有关数据,可估算出所需天花板扬声器的数目。原则上,天花板扬声器的分布以便最终的声压级比较均匀为目标。
天花板扬声器的选择要考虑额定功率、灵敏度、频率响应范围、尺寸等主要技术指标,其中扬声器尺寸对覆盖角。有重要意义。一般,在声波波长较扬声器尺寸小时,辐射呈指向性,声波成为围绕扬声器轴线的一束,偏离轴线的听众将听不到这个频率的直达声。那么覆盖角。有多大呢?曾有人用中心为4000Hz的倍频程粉红噪声来测量扬声器,在与扬声器轴线成一夹角时的方向上测量声压级。在该声压级比轴线声压级下降6dB时所得到的夹角即为覆盖角a。如果把扬声器当作在无限大障板上的平面刚性活塞,声波波长与刚性活塞的尺
寸可比时,声波的辐射将出现指向性,频率越高,声波波长越短,指向性越尖锐。按下降6dB计算偏离主声束轴线的角度,可得覆盖角a的数据。许多工程采用16cm左右的纸盆扬声器(a=48°)作单元的天花板扬声器,额定功率为3—5W,灵敏度在90dB/m·W以上,频率响应范围大约在100—8000Hz,实际应用效果相当好。
在吊顶较高或混响时间较长的厅堂使用天花板扬声器,对于清晰度是不利的。有效的办法是提高扬声器的指向性因数或是减少扬声器与听众的距离,以增加直达声对混响声的比率。有一种可悬吊式的扬声器从天花板处悬吊可使扬声器尽量接近人耳,因而提高了清晰度。
天花板扬声器的数量、位置和型号的选择,必须与室内装修设计紧密结合,有时电声设计不得不迁就装修需要并受财务预算的限制。但电声设计必须以各场所的声级平衡为关键,扬声器的安排也必须考虑这一因素。