擴聲系統(tǒng)是聲源和聽眾在同一個時空里的聲音增強的電子系統(tǒng)，這個空間是個大空間，聽眾聽不到直接來自聲源的聲音，需要通過增強進行傳輸。這個過程是實時的，并且在一個共用的空間內(nèi)，譬如，在室內(nèi)大廳，如音樂廳、歌劇院、戲劇院、多功能廳、會堂、體育館，在室外典型的是體育場。它區(qū)別于有線公共廣播系統(tǒng)（聲源同聽眾不在一個空間）、放聲系統(tǒng)（其聲源是存儲在磁帶或唱片中的節(jié)目信號，非實時的），也區(qū)別于會議系統(tǒng)（其發(fā)言人和聽眾是全方位的）。不同的是聲學(xué)關(guān)系，因為揚聲器和傳聲器在同一個時空里，由聲信號相耦合而組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，由于聲音的正反饋，當(dāng)滿足系統(tǒng)不穩(wěn)定條件時，系統(tǒng)出現(xiàn)嘯叫，并且在臨界點附近的傳輸會產(chǎn)生失真。
擴聲系統(tǒng)的基本組成由傳聲器、調(diào)音臺、功率放大器、揚聲器以及中間增加了各種信號處理設(shè)備（也稱周邊設(shè)備）這樣五大功能塊，隨之?dāng)?shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，設(shè)備的更新?lián)Q代，使系統(tǒng)的整合和控制、信號的傳輸和調(diào)整的方式也隨之而變，下面來談?wù)劮从吃谠O(shè)備上的變化。
1、傳聲器
數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化對傳聲器沒有太多的沖擊，從換能原理上仍然是：電容式、電容駐極體式和寬帶動圈式，在指向性上有心型、超心型、寬心型，在應(yīng)用上音質(zhì)的多樣化，也就是對不同的樂器和人聲有不同品牌和型號的傳聲器對應(yīng)選擇，還有，克服傳聲器接收時的“梳狀濾波”失真的壓力區(qū)（PZM）傳聲器……都有各自的使用空間。
無線傳聲器是傳聲器的特殊分支，它能適應(yīng)演員在劇場上的大范圍的移動。其中，解決接收“死點”、動態(tài)范圍和頻率穩(wěn)定性問題，仍然是無線傳聲器的主要技術(shù)關(guān)鍵，寬帶調(diào)制和結(jié)合壓擴技術(shù)的窄帶調(diào)制是它采用的兩種調(diào)制方式，它的使用方式有手持式、頭戴式和佩帶式，克服近講氣流聲、手持和衣服的摩擦聲是它要解決的通常問題。
當(dāng)有多個傳聲器工作時，會增加系統(tǒng)的增益，因此會產(chǎn)生聲反饋而嘯叫，傳聲器之間的信號延遲會產(chǎn)生“梳狀濾波”失真，現(xiàn)在也有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備自動調(diào)節(jié)解決這類問題。
現(xiàn)場5.1聲道的環(huán)繞聲拾音的傳聲器配置組件也提出來了，我們知道，立體聲拾音使用多傳聲器多軌時由調(diào)音臺中的全景電位器（PanPot）控制聲象，而使用主傳聲器法時傳聲器的配置有專門的制式如X/Y制、M/S制、A/B制?，F(xiàn)在，對5.1聲道的主傳聲器法也有幾種制式如ASM(AdjustableSurroundMicrophone)5，INA(德語“理想心形指向性布置”的縮寫)等。
對于未來，使用專門算法的傳聲器陣列技術(shù)也可能用于擴聲中的傳聲器。
2、調(diào)音臺
調(diào)音臺是音頻節(jié)目信號的調(diào)控中心，其輸入可以是多個傳聲器、各種音源設(shè)備（如CD唱機），然后，由調(diào)音臺統(tǒng)一調(diào)配，各路信號可以進行增益調(diào)節(jié)、相位調(diào)正、簡單頻率均衡、然后進行編組、合成輸出。調(diào)音臺有簡單到復(fù)雜的各種擋次和價位。
數(shù)字式調(diào)音臺是目前熱門的話題，在重要的擴聲系統(tǒng)的方案評審中都會有是選用“模擬”的還是“數(shù)字”的討論，數(shù)字式的，當(dāng)然是先進，其客觀指標(biāo)較高，輸入等效噪聲電平和輸入動態(tài)指標(biāo)較優(yōu)，對調(diào)音狀態(tài)可以存儲下來，對大型演出復(fù)雜的調(diào)音自然方便多了，但錄音師會感到使用的界面和操作不習(xí)慣，還有兩個問題，一個是“死機”問題，另一個是操作過程中的菜單“翻頁”，這兩個問題應(yīng)該說已經(jīng)有許多補救措施，應(yīng)該說不會出現(xiàn)系統(tǒng)故障，當(dāng)然還有價格問題。
我認(rèn)為“模擬”和“數(shù)字”會共存很長一段時間，現(xiàn)在還很難預(yù)測，數(shù)字調(diào)音臺會還是不會替代模擬式調(diào)音臺。
5.1聲道環(huán)繞聲調(diào)音臺。傳統(tǒng)的調(diào)音臺有兩路母線（總線），即終端是兩路立體聲輸出，5.1聲道環(huán)繞聲調(diào)音臺，有至少6路母線，多路輸入信號各自的聲象需要定位在XY平面上，定位是通過信號的增益調(diào)節(jié)分配到6條母線上，操作上可以是屏幕顯示，搖柄操作。5.1聲道環(huán)繞聲調(diào)音臺也有“數(shù)字”和“模擬”的，模擬的聲象需要至少5個類似立體聲中的全景電位器，也稱聲象搖移控制器。在擴聲系統(tǒng)中極少使用5.1聲道調(diào)音臺，而5.1聲道的電影還音是很普及的事情（當(dāng)然電影還音不需要調(diào)音臺），在小型多功能廳只要解決拾音問題，加上5.1聲道調(diào)音臺就可以實現(xiàn)5.1聲道的擴聲。當(dāng)然對大的場館，從觀眾席的角度判斷也不可能設(shè)置環(huán)繞聲。
3、信號處理周邊設(shè)備和媒體矩陣（MediaMatrix）
在調(diào)音臺輸出到功率放大器輸入之間，可以引入一些系統(tǒng)加工設(shè)備，壓限器（compressors/Limiter）、均衡器(equalizers)和電子分頻器(crossovers)、混響、延遲等設(shè)備。
壓限器由壓縮器和限幅器組成，壓縮器對大信號和小信號有不同的放大倍數(shù)，大信號有較小的放大倍數(shù)，從而使信號的動態(tài)范圍壓縮到預(yù)定的較小范圍內(nèi)，以適應(yīng)隨后設(shè)備的動態(tài)范圍要求，限幅器限制信號的最大電平，當(dāng)信號中出現(xiàn)如炮聲這樣的高電平信號上進行限幅處理，使之不會隨后傳輸時出現(xiàn)削波失真。
均衡器，是進行多頻段的頻譜均衡，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率成分，它可以是1/3倍頻程間隔的30段均衡器。
電子分頻器是針對揚聲器的，也是揚聲器管理的一部分，揚聲器在頻域是分頻段工作的，在空間是分區(qū)域分配的，所以揚聲器的管理有信號的分配和分頻，在完成分配和分頻后才由各自的功率放大器去完成功率的放大。電子分頻是低通、帶通和高通濾波器。
模擬設(shè)備由一臺又一臺獨立的設(shè)備實現(xiàn)每一種功能，對于分布式的擴聲系統(tǒng)，這些設(shè)備會裝滿幾個機架，還有大量的電纜線用來連接它們。最初的數(shù)字設(shè)備也是獨立的單一功能，除了上述問題，還有每臺設(shè)備重復(fù)的模數(shù)和數(shù)模變換，累積了量化失真問題。
媒體矩陣（MediaMatrix）由一臺設(shè)備完成上述所有功能，而且可以多路輸入和輸出并行工作，擴聲系統(tǒng)組網(wǎng)時作為路由器,也可以作調(diào)音臺使用。它的操作是設(shè)計師在屏幕上使用鼠標(biāo)進行菜單編輯，并完成設(shè)計的原理方框圖的連接。
媒體矩陣（MediaMatrix）由數(shù)字信號處理器（DSP）芯片為核心的硬件系統(tǒng)配以專用版本的軟件系統(tǒng)組成，它的網(wǎng)絡(luò)連接是在以太網(wǎng)（Ethernet）的結(jié)構(gòu)上使用Cabranet協(xié)議完成音頻信號和控制信號的傳送。
媒體矩陣只是美國百威公司的一組產(chǎn)品，其他公司同類產(chǎn)品還有，如美國Symetrix公司的Symnet音頻矩陣（AudioMatrix），英國BSS公司的Soundweb系列產(chǎn)品。
4、功率放大器
新一代的功率放大器有三個輸入接口：模擬輸入、數(shù)字（AES/EBU）輸入和網(wǎng)絡(luò)接口，這就是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。
模擬輸入就是傳統(tǒng)的模擬輸入，這同傳統(tǒng)功放沒有區(qū)別。
數(shù)字輸入，是輸入PCM數(shù)字信號，即0,1的二進制數(shù)字信號，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)前級放大進入功率放大器，功率放大器還是模擬的。它不是現(xiàn)在說的所謂“數(shù)字功率放大器”，所謂“數(shù)字功放”，最早是D類放大器，它將模擬信號脈寬調(diào)制(PWM)的信號，通過一個低通濾波器輸出，PWM信號不是我們原先定義的數(shù)字信號即PCM信號，后來美國德州儀器（TI）等公司推出由PCM碼流轉(zhuǎn)化為PWM的芯片，他們稱為純數(shù)字音頻放大器（TrueDigitalAudioAmplifier）,這樣就叫出來了，其實應(yīng)該叫“功率型數(shù)模轉(zhuǎn)換器”，不是原來意義上的數(shù)字信號的“放大”，PWM信號大小就是它的輸出功率。這類功放的特點是效率高，電源變壓器可以小些，音質(zhì)不是它的特點。目前還沒有看到把它用在擴聲系統(tǒng)中。
網(wǎng)絡(luò)接口是實現(xiàn)對功放的遠程調(diào)節(jié)、分組、控制、監(jiān)測和開關(guān)，調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)增益，監(jiān)控是功放溫度測定、功放保護狀態(tài)、負載狀態(tài)監(jiān)控、輸入/輸出狀態(tài)控制，電源開啟、關(guān)閉和休眠等，在控制室用一臺PC機和專用軟件通過功放的網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)操作。
這就是功放的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，如果使用以太網(wǎng)（Ethernet）和Cabranet協(xié)議則可以在網(wǎng)上實現(xiàn)音頻信號傳送和控制信號的監(jiān)控。
另外，功率放大器還發(fā)展了各種保護電路，保護自己不損壞，保護負載揚聲器不損壞，而且不會過載停機，以及超高頻和射頻干擾保護等。
5、揚聲器
揚聲器的種類、品牌很多，每個品牌都有自己的系列產(chǎn)品，對擴聲系統(tǒng)來說，揚聲器的分配布置是設(shè)計的關(guān)鍵，用EASE軟件進行聲場仿真時，在場館體型確定后，揚聲器的指向性和它的布置是主要參數(shù)，揚聲器布置分集中式和分布式，選用的揚聲器也不同，揚聲器指向性是窄還是寬同遠距離投射還是近距離投射有關(guān)。這里我只想談兩個問題，也是這次北京國家大劇院的法國設(shè)計方案中最有爭議的兩個問題：①不使用有源揚聲器系統(tǒng)②選用線陣列揚聲器系統(tǒng)。
有源揚聲器系統(tǒng)指的是功率放大器組合在揚聲器箱體內(nèi)，它采用電子分頻，每個頻段有獨立的功放，它整合后，由自己內(nèi)部解決匹配、頻率均衡等信號處理問題，使整體性能更加優(yōu)化（它完全不同于多媒體有源音箱），國外知名品牌的擴聲用揚聲器系統(tǒng)如美國MeyerSound公司，德國d&b公司都使用這種技術(shù)。如果建議不使用有源揚聲器系統(tǒng)，也就是放棄這種優(yōu)良的技術(shù)，提出不使用的原因可能是考慮防火安全，或者是每個揚聲器位置需要配交流電源。
線陣列（lineArray）揚聲器系統(tǒng)，線陣列揚聲器的原理在上世紀(jì)60~70年代也曾被廣泛應(yīng)用，后各種號筒揚聲器的出現(xiàn)，它逐步退出視線，重新提出是在上世紀(jì)90年代后，并在本世紀(jì)初達到了高潮，各大知名公司都推出他們的系列產(chǎn)品。它的基本原理是，排列成線列的一列同間距的相同的聲源，同相輻射時，它呈現(xiàn)線聲源的特性即柱面波傳播，它不同于球面波發(fā)散，其聲壓隨距離增加一倍減3dB(不是球面發(fā)散的6dB),這樣可以有更遠的傳播距離。線陣列揚聲器有幾個條件參數(shù)：
滿足柱面波的近場距離，超過這個距離則按球面波發(fā)散。
這個距離同波長有關(guān)，低頻的近場距離短，高頻的遠，計算該距離時還要考慮一個約束條件，即滿足柱面波的允差。
聲源單體的間距d>λ/2時,指向性會出現(xiàn)旁瓣。
當(dāng)聲源不滿足同相幅射時，而成為相干的有限個脈動球源組成的線列源仍然按球面發(fā)散。
當(dāng)前的線陣列加進了數(shù)字信號處理（DSP）,調(diào)節(jié)波陣面，調(diào)節(jié)相位等來控制指向特性，加之承受功率大，輻射距離遠，覆蓋的聲場均勻，它被廣泛地用于大型的擴聲場所，在北京國家大劇院提出這個問題，法國的設(shè)計是選用線陣列而排斥其他方案，不同的意見是，線陣列是適用大型的擴聲場所，大的空間，而象北京國家大劇院的音樂廳是不適用的，另外，傳統(tǒng)的古典音樂，喜歡音箱隱藏的，只有流行音樂、搖滾才有把音箱外露的布置，所以不主張使用線陣列。
上面介紹了擴聲系統(tǒng)中的音頻設(shè)備的近期發(fā)展趨勢，它只是專業(yè)音頻設(shè)備的一部分，專業(yè)音頻設(shè)備還有：公共廣播系統(tǒng)（機場、車站、樓宇），廣播錄音、監(jiān)聽系統(tǒng)，會議音頻系統(tǒng)，同聲傳譯系統(tǒng)，科技館展覽廳的解說播音系統(tǒng)，園林景點展示的解說播音系統(tǒng)（每個點解說詞不同，互相又不能干擾），都有專用的技術(shù)。也值得我們?nèi)リP(guān)注。
擴聲系統(tǒng)中的音頻設(shè)備
http://www.zghifi.com/thread-128340-1-1.html
(出處: 中國HIFI音響網(wǎng))
