现代音响工程设计手册 第十五章

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1、第十五章扩声系统的计算机辅助设计和系统调校、测试工具各类扩声音响系统的声场分布设计和声学特性计算一直是系统设计师最感困惑的事，既复杂又费时，与工程完成后的实测结果存在不小差距。扩声系统的传统设计方法都是根据扬声器系统的特性和布局，采用经典公式，用人工计算方法对典型的几个特殊位置进行直达声和混响声等参数计算，由于各扬声器声源存在相位差，靠经典公式计算很难得到多个声源叠加的准确公式。此外房间界面的吸收与反射也难以获得精确数据。如果系统最后的调试又未能达到最佳值，那么实际完成的声学特性与设计结果出现差距就不足为奇了。计算机辅助设计和系统测量、调校软

2、件终于突破了系统设计和系统测试中的世界性难题。使优秀性能的音响器材发挥出应有的优良特性，实现系统最佳调校。并能在工程实施之前就可预听到工程完成后现场任何位置的音响效果。采用计算机声学软件进行声系统设计现已成为各音响工程公司前期设计工作的主要手段。用计算机做声场数据分析报告（3D彩色图）、建声设计和最后音响效果的评估已成为音响工程投标过程中的重要技术依据。早在20世纪80年代初，尽管那时的计算机技术水平还是在昂贵的“386”时期。美国JBL专业扬声器公司根据系统发展的需要，率先开发了CADP（ComplexArrayDesignerProgra

3、m/复杂扬声器阵列设计师程序）的声系统设计应用软件。该软件在1986年5月为1988年汉城奥运会主会场进行了系统声学设计，并取得了成功。随着计算机技术的飞跃发展，JBL公司又对这个应用软件升级为CADP2，它的设计内容更为丰富，数据库中不仅储存了JBL全部扬声器产品的数据模型，同时还提供了世界上著名品牌（如EV、ALTEC、EAW、TOA和COMMUNITY等）扬声器的部分数据模型，供系统设计时选用。CADP2提供的有限脉冲响应滤波器FIR（FinitImpulseResponsefilter）并以ASII文件形式输出，通过Hpersigna

4、l-Acoustic听觉信号软件作卷积运算，可模拟预听厅堂中任一位置的音响效果。美国BOSE公司在80年代初也开发了名为Modeler声学设计软件和Auditioner模拟预`听系统，如图15-1所示。图15-1Bose的Modeler电脑设计软件和Auditioner预听系统(a)Modeler的声压分布图(b)AuditionerII预听系统-19-1984年春，德国ADA公司的声学工作者RainerFeistel&Rostock在很多扬声器专业公司的大力支持下开发了在DOS环境下运行的EASE（EnhancedAcousticSimul

5、atorforEngineers）高级声学工程模拟软件。90年代后期由原来的EASE2.0版本发展到现在的WINDOWS操作系统下的EASE4.0版本，并把高级反射模拟预听软件EARS（EnhancedAuralizationReflectogramSimulator）合并在一起，使它具有更丰富的新特性和更易操作的界面。EASE/EARS4.0采用开放式数据库结构，不但本身储存了各种著名品牌扬声器的数据模型和建声材料数据，而且还可输入任何扬声器的数据和任何建声材料数据，供系统设计时选用。同时还支持与其他专业公司同类软件的数据文件相互转换，如J

6、BL的CADP2、EVI的Audio/AcoustaCADD等。用EASE4.0软件计算出来的各项声学评估参数与工程完成后的实际测试结果非常相似，误差可精确到±2dB。因此被广泛采用。如果说良好的系统设计是系统音响效果的基础，那么最佳的系统调校和测量是系统音响效果的保证。为获得精确的最优化的系统调校，充分发挥系统中各设备的潜力，1996年美国JBL公司与SIA软件公司联合开发了JBLSmaart1.0现场测量、分析和系统优化控制的计算机软件模块。2000年经多次升级推出了功能更为强大的SIASmaartLive4.0版的应用软件，使它成为优化

7、专业音响系统调校和测量必不可少的最先进的工具。本章将专门论述上面系统设计和系统调校工具两者的原理、功能和应用方法。15.1扩声系统的计算机辅助设计15.1.1计算机应用软件在系统设计中可解决哪些问题？1、选择扬声器和确定安装位置根据扩声系统的功能和需要达到的声学技术特性指标，选择适宜的扬声器或扬声器组合以及它们的安装位置。2、声场设计计算计算扩声系统声音覆盖区内的最大声压级、声场分布不均匀度和传输频率特性，并用3D彩色图表达计算结果。3、计算各听众位置的直达声、直达声+混响声和直达声与混响声的声能比D/R。根据计算结果，可提出改进扬声器的布局

8、和安装位置，或重新选择扬声器类型。4、计算房间混响时间RT60和优化建声设计混响时间RT60是听感效果的重要条件。过小时，声音变“干”，不丰满；过大时，会产生隆隆声