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1、2005年8月安庆师范学院学报(自然科学版)Aug.2005第11卷第3期Vol.11NO.3JournalofAnqingTeachersCollege(NaturalScience) 基于多媒体教室扩声系统的拾音设计方案韩建华(安庆师范学院教育科学与技术系, 安徽安庆 246011) 摘 要:分析了多媒体教室扩声系统的声反馈及三点固定拾音产生的梳状滤波效应对语言扩声的影响,提出了解决问题的拾音设计方案,保证了课堂教学效果。关键词:多媒体教室;拾音;声反馈;梳状滤波效应中图分类号:TN912 文献标
2、识码:A 文章编号:1007-4260(2005)03-0093-03 在多媒体教室扩声系统中,传声器的拾音区域与音箱的放音区域同处一声场,且存在各种壁面的作用,声场较为复杂。除传声器经过扩声系统到音箱发声这一正向传输通道外,还存在着音箱放声系统直接回授或各界面反射给传声器的这一反馈通道。当传声器接收到的反馈声与声源发出的信号在接收端相叠加,叠加信号同相时,使该频率的信号逐渐增长,反复多次,扩声系统因此产生自激振荡即啸叫声。教室内反馈声的产生是一综合因素所致,除上述因素外,房间的形状及声学状况;音箱频响的
3、起伏;传声器对某些频率的拾音灵敏度过高等都可造成该现象的产生。声反馈在一定范围内正反馈和负反馈互存,直接破坏了系统的频率响应,严重影响系统音质;另外由于声反馈的延时,使教室内混响时间变长,产生再生混响干扰,影响听音区的语言清晰度。多媒体教室扩声系统一般拾音方式有无线传声器拾音、单只固定有线传声器拾音和多只固定有线传声器拾音。使用无线传声器拾音方式时,受外界干扰大,一般的胸佩式无线传声器由于人胸腔自然共振对语言清晰度有一定的影响,且传声器易损坏,使用成本高;单只固定有线传声器拾音方式必须保证授课教师与传声器间的
4、相对距离不超过0.5m,有效拾音范围比较小,教师授课时的活动空间受到约束;多只固定有线传声器拾音时,扩声系统的拾音范围可以覆盖整个讲台,使教师摆脱了传声器的束缚,满足教师走动授课的要求,合理设置传声器的位置,可保证教师在走动时均距其中某一传声器较近,经扩声后语言声清晰、明亮。无论使用何种方式拾音,处理不当都容易产生声反馈和声畸变现象。 1 设计方案针对课堂教学的特点,对无线传声器拾音、单只固定有线传声器拾音和多只固定有线传声器拾音三种方式,显然多只固定有线传声器拾音方式较为理想。故本文提出采用三只固定有线传
5、声器拾音方式的多媒体教室扩声系统设计方案,系统布局如图1所示。整个扩声系统包括拾音区域和扩音(听音)区域两部分。拾音区域由三只固定有线传声器构成,扩音(听音)区域由二只音箱组成。因三只传声器拾音信号之间的串扰较大,为保证拾音效果,方案设计必须考虑到某一路信号的提升或衰减,是否影响其它二路信号在系统中的作用;以及三点传声器拾音产生具有时间差的电信号,经混合后产生的梳状滤波效应的程度。 收稿日期:2005-02-28 作者简介:韩建华(1962-),男,安徽潜山人,安庆师范学院教育科学与技术系高级工程师。·94
6、·安庆师范学院学报(自然科学版)2005年图 1图 21.1 传声器类型选择教室内同一声源的直达声和反射声到达同一传声器后进行叠加,路程差导致相位不同,发生干涉,破坏了传声器平直的频率特性,造成声染色,且入耳能够听到“轰鸣声”。解决此问题的方法是有效控制反射声,选择具有能减小反射板附近直达声和经反射板反射的反射声之间相位差的指向性界面传声器。这样,当界面传声器拾音时,直达声和经反射板反射的声音几乎同时到达传声器振膜,两者之间的时间差非常小,使相位抵消的频率延伸到更高的频率点,从而使传声器的输出提高6dB,并有
7、平直的频率曲线。采用了指向性的传声器(如超心形),对扩声(听音)区域和传声器侧面传来的声音有较好的抑制作用。1.2 三点拾音的声相位问题采用三点拾音时,由于声源距各传声器之间的行程不等,教师讲话的声音到达各传声器的时间也就不一样。现就传声器1、传声器2对声信号同时拾音并经混合后的情况进行分析,如图2所示。声源距传声器1的距离r1小于声源距传声器2的距离r2,到达传声器2的声信号比到达传声器l的声信号延时时间△t=(r2-r1)/c。假设到达传声器1的声信号g1(t)为理想的狄拉克(Dirac)脉冲 (t),即
8、:g1(t)= (t)由傅里叶变换得其幅值谱为: G1(t) 2=1(1)即一个Dirac脉冲的幅值谱与频率无关,不产生畸变。到达传声器2的声信号则为:g2(t)=q (t-△t)q=p2/p1,p1为传声器1处的声压,p2为传声器2处的声压,两传声器间信号声级衰减量为20logq。由传声器1和传声器2拾音经混合后的信号为:g(t)= (t)+q (t-△t)博里叶变换得g(t)的幅值谱为: G(t
