影響多媒體教室音頻重放質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

劉立權(quán)

摘? 要 多媒體教室普遍存在擴(kuò)聲混濁，混響時間偏長等現(xiàn)象，直接影響授課效果。簡析其影響因素，從實用角度提出改進(jìn)重放質(zhì)量的措施，對目前多媒體教室建設(shè)具有參考意義。

關(guān)鍵詞 多媒體教室;拾音器;音箱;吸聲材料;擴(kuò)聲系統(tǒng);重放系統(tǒng)

中圖分類號：G481? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）02-0019-04

Factors Affecting Quality of Audio Playback in Multimedia Class-room and Improvement Measures Teaching//LIU Liquan

Abstract There are many problems in multimedia classroom， such as turbid sound reinforcement and long reverberation time， which directly exert impact on the teaching effect. This paper analyzes the?influence factors and puts forward the measures to improve the play-back quality from the practical point of view with the hope to pro-vide reference in the construction of multimedia classroom.

Key words multimedia classroom; pickup; loudspeaker box; sound absorption material; sound reinforcement system; playback system

1 前言

多媒體教室是開展教學(xué)過程的主要場所，特別是大學(xué)教學(xué)，幾乎廣泛使用多媒體設(shè)備授課。由于多媒體教室的固有缺陷和目前多媒體配套設(shè)備的局限性，擴(kuò)聲效果總不理想，和專業(yè)聲學(xué)設(shè)計的學(xué)術(shù)報告廳相比，擴(kuò)聲重放質(zhì)量相差很大，有些擴(kuò)聲甚至劣化了本音重放質(zhì)量，師生擴(kuò)聲語言可懂度、清晰度達(dá)不到預(yù)期的效果。

2 多媒體教室擴(kuò)聲存在的問題

多媒體教室重放質(zhì)量不高，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）嘯叫或臨界嘯叫，師生產(chǎn)生耳鳴感，特別是處在臨界嘯叫，會嚴(yán)重干擾師生聽覺系統(tǒng)，以致產(chǎn)生煩躁反應(yīng);

2）由于聲頻擴(kuò)散不良、混響時間偏長，包括多重反射產(chǎn)生的聲音渾濁，回聲、顫回聲和染色聲，使擴(kuò)聲含糊不清，清晰度不夠，越是后排，擴(kuò)聲功率越大，情況尤為嚴(yán)重;

3）大教室中后排學(xué)生無法實現(xiàn)師生語言互動;

4）擴(kuò)聲背景噪聲大，增加師生疲勞感;

5）位置不同，聲壓差別大，聲場分布不均勻。

3 產(chǎn)生的原因分析

設(shè)備質(zhì)量因素? 擴(kuò)聲設(shè)備主要環(huán)節(jié)是拾音器、功率放大器、音箱的選配和布線因素等整體質(zhì)量存在的問題造成聲音重放音質(zhì)差，失真大，有正反饋（嘯叫），嚴(yán)重時甚至不能有效擴(kuò)聲。主要是拾音器、功率放大器、音箱整體品質(zhì)不高，話筒頻響曲線不理想，不夠均衡，動態(tài)范圍小，如果和同樣頻響曲線不夠平直的功率放大、音箱搭配，很容易造成局部頻點或頻段反饋過大而嘯叫。

晶體管功放比較難以克服的互調(diào)失真，大多是奇次諧波，說明書很低的諧波失真系數(shù)是在1 W條件下測試的，表面看參數(shù)失真系數(shù)不大，但是實際上功放輸出遠(yuǎn)大于1 W，失真系數(shù)會增大很多，表現(xiàn)在聽感上比較明顯毛糙刺耳。功率放大器選取不當(dāng)，認(rèn)為教室擴(kuò)聲不需要較大功率，所以不少多媒體功放設(shè)計制作功率偏小，甚至還達(dá)不到30 W。后級功放功率要求有5～10倍的功率儲備，才能保證教室環(huán)境下失真度控制在一定范圍，功放最大輸出功率偏小，直接后果就是阻尼系數(shù)偏小，對音箱的控制力度不夠，聲音松散無力，開大音量容易破音。更多功放設(shè)計制作使用廉價元器件，上限截止頻率低，前置放大運放速率不高，頻帶窄，響應(yīng)速度慢，造成聲音拖泥帶水。

音箱整體功率不足，音箱喇叭單元振膜保真設(shè)計不足;音圈行程短，推動功率一大就失真;喇叭單元口徑過大，中心頻率選取過低，低音過重，造成低頻繞射能量過大，房間如不能有效吸聲，聲音重放變渾濁。線材選取不當(dāng)，信號線屏蔽層屏蔽不良，交流干擾信號容易串入，造成噪音和串音現(xiàn)象;喇叭線過細(xì)過長，相當(dāng)于增加喇叭內(nèi)阻，降低功放對音箱的控制力。這些都是多媒體設(shè)備選材存在的問題。

設(shè)備安裝擺放相對位置設(shè)計不合理，造成嘯叫和多重反射? 一套合格的擴(kuò)聲設(shè)備，在安裝中必須符合聲學(xué)要求。多媒體教室存在聲音嘯叫、渾濁不清等問題，和音響設(shè)備的性能和話筒與音箱的安裝方法和位置是密切相關(guān)的。

1）傳聲器和音箱的相對位置設(shè)計及角度安裝。如果話筒拾音方向在喇叭輻射區(qū)，那么無一例外地會產(chǎn)生正反饋，超過限度就形成嘯叫，擴(kuò)聲系統(tǒng)完全被嘯叫控制。如果平板拾音器安裝在黑板同平面，那么拾音器會大面積大幅度地接收反射音，附近區(qū)域成為混響聲場。如果功放開得比較大，話筒接收的教師的正面直達(dá)音還趕不上反射音幅度，其結(jié)果是教師到拾音器的直達(dá)聲與反射聲重復(fù)疊加放大，造成擴(kuò)聲渾濁。中后排一般不設(shè)拾音器，無法撿拾中后排學(xué)生發(fā)言，由于距離遠(yuǎn)，造成中后排學(xué)生與教師互動困難。

2）音箱位置。如果音箱在黑板上方兩側(cè)貼墻平行安裝，那么，音頻輻射主要能量束將直射于和黑板平面相對的后墻面，在前后墻之間傳輸能量最大，造成音頻等效路徑過長，聲音延遲明顯，直接導(dǎo)致混響時間更長和多重混響。同時，由于兩只音箱輻射路徑平行，缺乏聲像交匯點，其后果是中后排混濁不清，甚至音量越大，這種現(xiàn)象越明顯。

合理的拾音重放布局? 主要是固定拾音器和音箱相對位置布局與調(diào)整，要遵循下面幾個原則：

1）話筒拾音器不能設(shè)置在音箱直接輻射區(qū)，以避免重放系統(tǒng)的直射正反饋;

2）話筒拾音軸線要與音箱輻射軸線垂直，音箱吸頂安裝就能較好解決這個問題;

3）話筒在揚聲器的后方，并且朝向相反，音箱盡可能與話筒或拾音器保持距離。

話筒設(shè)置在講臺區(qū)正前方。如是吊麥，教師與吊麥仰角不超過30°，以保證超心形拾音指向區(qū)域拾取最大值。桌面話筒拾音區(qū)要輻射教師講話空間區(qū)域，不能平面放置。大教室加裝后排拾音矩陣的高度不宜太高，也不宜采用拾音距離短的全向拾音器，增設(shè)話筒選擇裝置，避免多話筒開啟造成的噪音成倍增加。拾取方向如圖3所示，向中后座區(qū)位置30～45°角傾斜。角度過大，不能很好拾取直射聲;角度過小，要不安裝高度過低，要不距離過大。使用移動話筒超出講臺區(qū)域時，應(yīng)不使話筒直對揚聲器箱。

使用吸頂音箱。因為輻射區(qū)向下，直射方向正對座位區(qū)（避開課桌位置），人體、軟織物、不規(guī)則課桌椅結(jié)構(gòu)件能很好地吸聲和散射，能最大限度避免平面墻體反射或多叢反射形成的物理混響。由于天花板高度不超過3.5米，和學(xué)生直線距離不會超過三米，學(xué)生接受清晰的直達(dá)聲為主，提高信噪比和清晰度。同時，由于是在天花板安裝，可以均勻布置揚聲器，

調(diào)整音箱直射角度，或直接利用房梁梯形側(cè)面，避免在黑板左右上方貼墻平行布置，盡可能也很容易保證聲場均勻度，是多媒體教室提高清晰度最理想的方案，尤其是大教室。如果使用定阻方形音箱，應(yīng)該在講臺前第一道房梁背面向后布置，并以30°～45°角向斜下方減少對平行墻體的直射，目的是將主輻射區(qū)面對座位區(qū)，增強(qiáng)吸聲，減少反射，以降低駐波和多層次混響形成（圖4），同時破壞正反饋形成條件，降低嘯叫可能。也可使用曲面音箱，以切線方向照顧跨度較大的座位區(qū)。

話筒線材應(yīng)該選用高頻尼龍塑料為絕緣材料，無氧銅絲線，有效線徑不小于0.6毫米，外層為雙屏蔽，并附有抗拉材料，以保證吊裝固定話筒抗干擾特性。超過10米以上距離，要考慮平衡傳輸，插頭部分應(yīng)選擇全金屬結(jié)構(gòu)，以減少外界信號串入干擾。

布設(shè)吸聲材料? 教室內(nèi)部因為結(jié)構(gòu)原因，無法像音樂廳一樣運用曲面墻壁和專用吸聲板，但可以因地制宜，通過合理增設(shè)裝飾性吸聲材料，降低聲音反射。

1）增加大面積和一定厚度的織物窗簾[3]。窗簾覆蓋不僅遮住玻璃窗，還要對玻璃窗上下區(qū)域全覆蓋，這樣能保證窗簾與玻璃面之間吸音空腔。同時，窗簾材質(zhì)和厚度盡可能達(dá)到一定要求，也可以增加疊褶，變相增加厚度[4]。如有可能，整個四周墻壁窗簾布置，并與墻體保持一定空間，這對改善整個教室聲頻環(huán)境、降低混響時間效果是明顯的?？紤]到拆裝、清洗保潔和安全要求，材質(zhì)盡可能選用阻燃多幅結(jié)構(gòu)。

2）架棚采用多孔纖維天花板。

3）較高空間無天花板材房間，可以吊裝多只軟性球狀體，或多深孔球體、圓柱體等其他幾何體，分散和吸收空間聲波，衰減散射聲壓。

4）一定高度墻壁噴涂采用以生物纖維、礦物纖維等為主要原料的吸音涂料。

5 結(jié)語

一套適用于普通教室的多媒體擴(kuò)聲系統(tǒng)，不僅要對設(shè)備按照功能指標(biāo)進(jìn)行對比驗證選型，更要在布局細(xì)節(jié)上進(jìn)行降低反射和降低混響設(shè)計，并充分利用吸聲材料，解決擴(kuò)聲嘯叫、混響時間過長產(chǎn)生的擴(kuò)聲重放混濁等問題。教室結(jié)構(gòu)不同，座位數(shù)不同，桌椅擺放形態(tài)不同，甚至同樣教室而所處的位置不同，功率輸出、前置電平、拾音器與音箱的相對位置等都要在實驗中調(diào)整，并采取聲場補償措施，才能達(dá)到設(shè)計效果。

參考文獻(xiàn)

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[3]倪昭玉，萬明，王瑄，等.紡織材料吸聲性能研究[J].棉紡織技術(shù)，2016（3）：1-4.

[4]鐘祥璋，朱子根.燈芯絨吸聲特性的實驗研究[J].電聲技術(shù)，2016（10）：1-8.