公共广播系统声学设计及其相关标准.doc

公共广播系统声学设计及其相关标准 一、公共广播系统设计的相关标准随着我国经济发展及有关安全法律法规的日益完善，公共广播（包括背景音乐和紧急广播）的应用日益广泛。但长期以来，国内尚未有一个专门为公共广播制订的技术标准。国家建设部JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》中设有“有线广播”（公共广播的旧称）一章，对广播系统的功放功率和天花扬声器功率及设置等作了一些规定。国标GBJ116-88《火灾自动报警设计规范》中对火灾事故广播的扬声器和功率放大器等也有一些规定。但上述两个规范均未有专门对公共广播系统的功能、分类、安全要求以及声学特性指标和测量方法等作出系统详尽的规定。国家信息产业部2006年6月发布的《2006年度电子工程建设标准定额制订修订计划》中，提出在2006年6月起着手制订《公共广播系统工程技术规范》，并要求2007年6月完成报批稿。根据上述安排，由中国电子学会声频工程分会、广州市迪士普公司主编，广州大学声像与灯光技术研究所等参编的《公共广播系统工程技术规范》近期已完成草案初稿（以下简称“草案”）。本文拟对“草案”中制定的部份条款，与以往颁布的JGJ/T162-92及GBJ116-88中相关的条款作一些对比（见表1），重点是对其中有关声学特性指标的内容和工程设计方法作一探讨。表1 公共广播系统新旧设计规范部份条款对照表 附件：《公共广播系统规范》（草案初稿）规定的最大声压级和声场不均匀度指标 从上表可见，“草案”中有关功放功率、扬声器功率和扬声器配置等条款，与前两个规范相比虽有少量调整，但变化不大。而作出较重要变动的内容主要有两个：第一是将“火灾事故广播”改为“突发公共事件紧急广播”，即把紧急广播的功能由单纯的火灾事故扩展到包括火灾、地震、海啸、反恐…等突发事件，从而突出了时代特征。与此同时，对紧急广播用功率放大器的额定功率相应地作了大幅度的提高。旧规范规定“火灾事故广播”设备用的扩音机要求“其容量不应小于火灾事故广播扬声器容量最大的3层中扬声器容量总和的1.5倍”。而“草案”则要求“功率总容量必须满足所有广播分区同时发布紧急广播的要求，而不是只满足若干个相邻分区的要求”，从而确保各类突发公共事件紧急广播有足够充裕的功率贮备。第二是首次将最大声压级、声场不均匀度、总噪声级和传输频率特性等声学特性指标和测量方法列入公共广播系统规范，从而使公共广播系统从设计、施工到调试、测量、验收等整个过程都将有一个比较统一的标准。对“草案”中“最大声压级”一项指标，在讨论过程中有两种不同的意见，都具备相当充份的论据：一种意见已写入“草案”文件中，即是仿照GB 50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》的模式，对不同类型的公共广播系统进行分类，划分等级，定出最大声压级的指标数值（如≥80dB，≥86dB等）。这种模式可做到设计、验收的指标统一，便于操作，也便于作横向比较。另一种意见则认为公共广播所处声学环境远比一般剧场、会议厅等复杂得多。一个会议室和一个工厂机械加工车间相比，其背景噪声可能相差数十个dB。如按旧标准（JGJ/T16-92）中的21.3.5条款“声压级比环境噪声大10~15dB”（见表1）进行设计，可能效果会好一些。至于背景噪声数值的确定则有“实地测量”和“经验估算”两种途径：实地测量的方法适用于已经投入使用的场所，使用声级计在现场按听者耳朵高度的位置去测量环境噪声；而对于未建成或未投入使用的场所则只能采用经验估算（查表）的方法。公共区域的典型噪声声压级数值见参考文献3，可供参考。本文在讨论公共广播系统设计方法时，对上述两种意见的方案均有举例，供读者对比参考。二、公共广播系统声学指标的工程设计公共广播系统声学指标的工程设计追求最基本的目标，是要在满足最有效且最经济这两个前提下，确定整个系统所需扬声器的数量、配置（布局）和功率，使覆盖区域达到规范要求的声压级和声场不均匀度等基本声学指标。公共广播与一般厅堂扩声的一个最大不同点是采用大量分散的扬声器布局，且扬声器通常都比较靠近听音者（最典型是天花扬声器），因此设计计算通常都以直达声场为主，对扩散声场仅略作估算甚至可以忽略，从而使整个计算过程简化。下面讨论天花扬声器定位、天花扬声器功率计算和功率放大器功率计算三项设计内容：(一)、天花扬声器定位设计：天花扬声器定位设计的任务，是使用最少数量的扬声器而能够使收听区域内能获得均匀的声音分布，即具有基本相同的响度。实践证明，对于未经过听觉专门训练的人群，当声压级的变化在3dB以内，人耳基本上觉察不出响度的变化[1]，以此可作为天花扬声器定位设计的参照依椐。图1示出由天花扬声器组成的公共广播系统[4]，图中扬声器的“有效覆盖角”是以离开扬声器