一(yī)、 擴聲設計的指标以及術語解釋
根據聲場的建築環境，節目類型及音源動态要求，現行的多功能廳，報告廳、會議室等，都按照《廳堂擴聲系統聲學特性指标》 GYJ25-86 的語言兼音樂擴聲一(yī)級指标設計，設計的指标如下(xià)：
最大(dà)聲壓級（空場穩态，準峰值）：125～4000 Hz，平均≥98dB
傳輸頻(pín)率特性：125～4000Hz，≤4dB
傳聲增益：125～4000Hz，≥8dB
聲場不均勻度： 100Hz≤8dB， 1000 Hz～6300 Hz≤6dB
噪聲級：≤NR25 （擴聲系統）
1、專業術語的解釋
由于電(diàn)子技術的發展，擴聲系統中(zhōng)電(diàn)子設備的頻(pín)率響應和相位響應處理技術已經達到很高的水平，影響擴聲系統還原性能的主要瓶頸是換能器（揚聲器）的失真，因此揚聲器是決定擴聲系統設計指标和品質因素的重點，換言之，擴聲系統的預期指标與揚聲器的規格參數息息相關。
頻(pín)響範圍：頻(pín)響範圍由頻(pín)率範圍與頻(pín)率響應組成：頻(pín)率範圍指電(diàn)子設備最低有效重放(fàng)信号頻(pín)率與最高有效重放(fàng)信号頻(pín)率之間的範圍，一(yī)般采用圖表形式表示音箱的相對幅度和頻(pín)率的函數關系（頻(pín)率響應圖）。
頻(pín)率響應指将一(yī)個恒壓輸出的音頻(pín)信号與系統相連接時，音箱産生(shēng)的聲壓随頻(pín)率變化而發生(shēng)增大(dà)或衰減，相位随頻(pín)率發生(shēng)變化的現象，這種聲壓，相位,頻(pín)率的相關變化關系稱爲頻(pín)率響應，單位爲分(fēn)貝（dB）。
聲壓與相位滞後随頻(pín)率變化的曲線稱爲頻(pín)率特性。這是考察音箱性能優劣的一(yī)個重要指标，它與音箱的性價有着直接的關系，其分(fēn)貝值越小(xiǎo)說明音箱的頻(pín)響曲線越平坦、失真越小(xiǎo)、性能越高。
人耳可分(fēn)辨的頻(pín)響不平坦程度因人及節目内容而異，大(dà)多數人對同一(yī)節目的頻(pín)響變化如果小(xiǎo)于 2～4dB就不易覺察。
選擇音箱時應是頻(pín)響範圍越大(dà)越好，但也必須是平坦的，兩端衰減量不大(dà)于 3dB才有意義。
聲功率：單位時間内通過某一(yī)面積的聲能，單位爲W（瓦）。
聲壓級Sound Pressure Level：聲壓與基準聲壓的比值以10爲底的對數乘以2，通常以分(fēn)貝（dB）爲單位，基準聲壓必須指明。
功放(fàng)的功率Power：功放(fàng)的單位是W（瓦），容量的大(dà)小(xiǎo)與重放(fàng)信号的大(dà)小(xiǎo)、頻(pín)率範圍、負載阻抗、以及可承受的失真電(diàn)平有關。爲了制定功率的測試标準，聯邦貿易委員(yuán)會（FTC）頒布了以輸入信号爲20Hz～20KHz，失真低于1%的長時間測試标準，一(yī)種是使用“單音短脈沖觸發”的方法在以下(xià)頻(pín)率進行：
* 20Hz-0.05秒脈沖信号
* 50Hz-0.02秒脈沖信号
* 1000Hz-0.001秒脈沖信号
* 7000Hz-0.0014秒脈沖信号
另一(yī)種是以1000Hz信号，失真分(fēn)别低于0.05%和0.1％，20Hz～20KHz正弦波掃頻(pín)，失真低于0.1%的長期“連續平均功率”測試法，在這種标準下(xià)測試的功率稱爲“最大(dà)平均功率”，以其他方式标稱的功率都視爲非标。功放(fàng)容量的大(dà)小(xiǎo)與重放(fàng)信号的大(dà)小(xiǎo)、頻(pín)率範圍、輸入阻抗、以及可承受的失真電(diàn)平存在以下(xià)關系：
1. 負載阻抗越小(xiǎo)，功放(fàng)輸出功率越大(dà)，失真越高。
2. 負載阻抗越高，功放(fàng)輸出功率越小(xiǎo)，失真越低。
3. 頻(pín)率範圍越大(dà)，功放(fàng)輸出功率越小(xiǎo)，失真越高。
4. 頻(pín)率範圍越窄，功放(fàng)輸出功率越大(dà)，失真越低。
5. 工(gōng)作時間越長，功放(fàng)輸出功率越小(xiǎo)，失真越高。
音箱的功率：音箱的單位是W（瓦），涉及的内容與功放(fàng)類似，但更加複雜(zá)。音箱功率容量的大(dà)小(xiǎo)也與重放(fàng)信号的電(diàn)平、頻(pín)率範圍、以及可接受的總諧波失真有關。目前已經有許多組織制定了音箱功率的測試标準，他們分(fēn)别是：AES（音響工(gōng)程師協會AES-1984）、EIA（電(diàn)子工(gōng)業協會）、ANSI（美國國家标準協會ANSI-S4.26-1988），測試内容如下(xià)：粉紅噪音信号源連續2小(xiǎo)時，每倍頻(pín)程10點的頻(pín)寬，12dB倍頻(pín)程濾波斜率。但未爲全部廠商(shāng)采用，業界最爲廣泛使用的是以下(xià)三種測試方法：
* 連續、長期或有效值（RMS）功率：粉紅噪音信号源，測試時間連續1小(xiǎo)時以上，給出最低功率值。
* 節目或音樂功率：帶音樂特色的測試信号源，測試時間約1秒，結果比連續功率高3dB（功率的2倍）
* 峰值或瞬時功率：帶音樂特色的測試信号源，測試時間約0.1秒，結果比連續功率高6dB（功率的4倍）
音箱的最大(dà)聲壓級SPL：指音箱在一(yī)定聲功率工(gōng)作狀态下(xià)，在距離(lí)揚聲器平面垂直中(zhōng)軸前方一(yī)米的地方所測得的最大(dà)聲壓級。
音箱的靈敏度：給音箱輸入1W/1KHz信号時，在距音箱喇叭平面垂直中(zhōng)軸前方一(yī)米的地方所測得的聲壓級。靈敏度的單位爲分(fēn)貝dB。
音箱的指向性：聲波中(zhōng)心是在發聲器上或附近的一(yī)個點，在遠處觀測時，類似從該點發出的球面發散聲波。音箱的指向性是指音箱輻射聲壓的強弱随方向不同而産生(shēng)變化的特性，也稱爲覆蓋範圍，一(yī)般用聲壓級SPL相對于軸線處下(xià)降6dB的夾角來定義。指向性受頻(pín)率的影響很大(dà)，頻(pín)率越高，指向性越窄，頻(pín)率越低，指向性越寬。
聲場的最大(dà)聲壓級：單位爲dB，與音箱的最大(dà)聲壓級、靈敏度、指向性和功率有着密切的關系。通過理論和實踐證明，聲場的最大(dà)聲壓級與音箱上述的幾個主要指标存在以下(xià)的關系：
1. 距離(lí)不變，功率增加一(yī)倍，聲壓級增加3dB
2. 功率不變，距離(lí)增加一(yī)倍，聲壓級衰減6dB
3. 同等距離(lí)，射角外(wài)沿比軸心聲壓級降低6dB
2、聲波距離(lí)衰減表
聲速傳播時間表（聲速=340米/秒）
功率分(fēn)貝表
| 聲波距離(lí)衰減表 | 聲速傳播時間表（聲速=340米/秒） | 功率分(fēn)貝表 | |||
| 10米 | -20dB | 10米 | 29.4毫秒 | 1W | 0dB |
| 15米 | -24dB | 20米 | 58.8毫秒 | 10W | 10dB |
| 20米 | -26dB | 30米 | 88.2毫秒 | 15W | 12dB |
| 30米 | -30dB | 40米 | 117.6毫秒 | 20W | 13dB |
| 40米 | -32.2dB | 50米 | 147毫秒 | 25W | 14dB |
| 50米 | -34dB | 60米 | 176毫秒 | 50W | 17dB |
| 60米 | -35.8dB | 70米 | 205.8毫秒 | 100W | 20dB |
| 70米 | -37dB | 80米 | 228.6毫秒 | 200W | 23dB |
| 80米 | -38dB | 90米 | 264.7毫秒 | 300W | 25dB |
| 90米 | -39dB | 100米 | 294.1毫秒 | 400W | 26dB |
| 100米 | -40dB | 150米 | 441.1毫秒 | 500W | 27dB |
| 150米 | -43.5dB | 200米 | 588.2毫秒 | 600W | 28dB |
| 200米 | -46dB | 300米 | 882.3毫秒 | 800W | 29dB |
| 300米 | -49.5dB | 400米 | 1176毫秒 | 1000W | 30dB |
| 400米 | -52dB | 500米 | 1470毫秒 | ||
| 500米 | -54dB | ||||
3、 處理系統的作用
1. 調音台：調音台在音響系統中(zhōng)主要用于對信号源的處理：将話(huà)筒微弱的信号進行放(fàng)大(dà)，對各種不同的音源進行阻抗匹配、相應的音色修飾和集成調控。在專業錄音及舞台演出中(zhōng)，調音台還具備多路編組輸出、數模格式轉換、聲像定位編輯等多種功能。
一(yī)台優質的調音台，基本技術規格的指标應達到如下(xià)的參數：
* 總噪聲：-86.5dBu（20Hz~20kHz）
* 總諧波失真THD：<0.0007%（1kHz@+14dBu，20Hz~20kHz）
* 通道串音：-84dBu（1kHz@0dBu，20Hz~20kHz）
* 頻(pín)率響應：-1dB@20Hz~60kHz，-3dB@20Hz~100kHz（話(huà)筒輸入至任一(yī)輸出）
* 等效輸入噪聲（EIN）：-129.5dBm（話(huà)筒輸入處于最大(dà)增益，150?終端）
* 共模抑制比CMR：>90dB@1KHz
* 最大(dà)輸入電(diàn)平：+22dBu
* 主輸出最大(dà)電(diàn)平：+28dBu
* 其他輸出最大(dà)電(diàn)平：+22dBu
* 話(huà)筒輸入阻抗：1.3kΩ
* 線路輸入阻抗：10kΩ
* 輸出阻抗：120Ω
2. 均衡器
由于聲場的共振特性、吸聲材料對聲音頻(pín)率的吸聲系數不同，以及揚聲器頻(pín)率響應特性不均勻等原因，會導緻出現某些頻(pín)率聲音過強和某些頻(pín)率聲音不足的問題。但一(yī)般調音台上的均衡器僅能對高頻(pín)、中(zhōng)頻(pín)、低頻(pín)三段頻(pín)率電(diàn)信号分(fēn)别進行調節，達不到精細的頻(pín)率均衡。均衡器的作用是用于分(fēn)别調節各種頻(pín)率成分(fēn)電(diàn)信号放(fàng)大(dà)量，通過對各種不同頻(pín)率的電(diàn)信号的調節來補償揚聲器和聲場的缺陷，補償和修飾各種聲源及其它特殊作用（頻(pín)率均衡）。
均衡器按照電(diàn)路的不同，主要分(fēn)爲圖示均衡器和參量均衡器二類，且圖示均衡器結構簡單，直觀明了，在專業音響中(zhōng)應用非常廣泛。
圖示均衡器，亦稱圖表均衡器，通過面闆上推拉鍵的分(fēn)布，可直觀地反映出所調出的均衡補償曲線，各個頻(pín)率的提升和衰減情況一(yī)目了然。圖示均衡器采用恒定Q值技術，每個頻(pín)點設有一(yī)個推拉電(diàn)位器，無論提升或衰減某頻(pín)率，濾波器的頻(pín)段帶寬始終不變。
常用的專業圖示均衡器将20Hz~20kHz的信号分(fēn)成10段、15段、27段、31段來進行調節。用戶可以根據不同的要求選擇不同段數的圖示均衡器。一(yī)般來說10段均衡器的頻(pín)率點以倍頻(pín)程間隔分(fēn)布，使用在一(yī)般場合下(xià)；15段均衡器以2/3倍頻(pín)程間隔分(fēn)布，使用在專業擴聲上；31段均衡器以1/3倍頻(pín)程間隔分(fēn)布，多數在需要精細補償的場合下(xià)使用。
一(yī)台優質的均衡器，基本技術規格的指标應達到如下(xià)的參數：
* 總噪聲：-92dBu（20Hz~20kHz）
* 總諧波失真THD：<0.01%@+20dBu
* 通道串音：<-80dBu（20Hz~20kHz）
* 頻(pín)率響應：±2.5dB
* 最大(dà)輸入電(diàn)平：+23dBu
* 最大(dà)輸出電(diàn)平：+23dBu
* 輸入阻抗：平衡式20kΩ，非平衡10KHz
* 輸出阻抗：平衡式200Ω，非平衡100?
* 斜率：±3%
* 倍頻(pín)程：1/3倍頻(pín)程
* 增益範圍：≥±6dB
二、擴聲系統的電(diàn)聲計算
1. 最大(dà)功率容量與最大(dà)電(diàn)壓容量的計算
* 公式一(yī)：最大(dà)電(diàn)壓容量V=√最大(dà)功率W×負載阻抗Ω
* 公式二：最大(dà)功率容量W=最大(dà)電(diàn)壓V2×負載阻抗Ω
假如已知(zhī)一(yī)個音箱的最大(dà)持續功率（AES/ANSI）和标明的負載阻抗，則可以計算出此音箱的最大(dà)電(diàn)壓，例如A音箱的最大(dà)功率是600W RMS（ES/ANSI），阻抗是8Ω，希望通過系統的壓限器或者音箱控制器設定功放(fàng)的最大(dà)輸出電(diàn)壓值，對A音箱進行保護，把相關的數據套進公式一(yī)：
最大(dà)電(diàn)壓容量V=√600W×8Ω
= √4800
= 69.28V
由此得出69.28 V電(diàn)壓加在8Ω負載阻抗時，可以産生(shēng)最大(dà)600W RMS的功率，所以我(wǒ)們要在壓限器或者音箱控制器上設定功放(fàng)的最大(dà)輸出電(diàn)壓值不能超過69.28 V，才能有效保護A音箱不緻燒毀。
2. 功放(fàng)電(diàn)壓增益的計算
* 公式三：電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
增益由音頻(pín)電(diàn)路的輸入和輸出之間的關系決定，增益表示爲倍數（×），或者用單位dB表示，若我(wǒ)們想知(zhī)道一(yī)台功放(fàng)的增益（稱爲電(diàn)壓增益），則必須知(zhī)道輸入信号電(diàn)平和其相應的輸出信号電(diàn)平。例如已知(zhī)從系統前級輸入至A功放(fàng)的信号電(diàn)平是0.775V，輸出信号是31V，把相關的數據套進公式三可以得知(zhī)A功放(fàng)的電(diàn)壓增益：
電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
=31V/0.775V
=40×（倍）
又(yòu)如已知(zhī)從系統前級輸入至B功放(fàng)的信号電(diàn)平是0.5V，輸出信号是20V，把相關的數據套進公式三同樣可以得知(zhī)B功放(fàng)的電(diàn)壓增益：
電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
=20V/0.5V
=40×（倍）
注意，從以上兩例可以看到A、B兩台功放(fàng)的電(diàn)壓增益一(yī)樣是40×，所以電(diàn)壓增益大(dà)小(xiǎo)與輸入信号的大(dà)小(xiǎo)無關。
2. 功放(fàng)電(diàn)壓增益的計算
* 公式三：電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
增益由音頻(pín)電(diàn)路的輸入和輸出之間的關系決定，增益表示爲倍數（×），或者用單位dB表示，若我(wǒ)們想知(zhī)道一(yī)台功放(fàng)的增益（稱爲電(diàn)壓增益），則必須知(zhī)道輸入信号電(diàn)平和其相應的輸出信号電(diàn)平。例如已知(zhī)從系統前級輸入至A功放(fàng)的信号電(diàn)平是0.775V，輸出信号是31V，把相關的數據套進公式三可以得知(zhī)A功放(fàng)的電(diàn)壓增益：
電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
=31V/0.775V
=40×（倍）
又(yòu)如已知(zhī)從系統前級輸入至B功放(fàng)的信号電(diàn)平是0.5V，輸出信号是20V，把相關的數據套進公式三同樣可以得知(zhī)B功放(fàng)的電(diàn)壓增益：
電(diàn)壓增益=輸出電(diàn)壓V/輸入電(diàn)壓V
=20V/0.5V
=40×（倍）
注意，從以上兩例可以看到A、B兩台功放(fàng)的電(diàn)壓增益一(yī)樣是40×，所以電(diàn)壓增益大(dà)小(xiǎo)與輸入信号的大(dà)小(xiǎo)無關。
3. 輸入靈敏度與電(diàn)壓增益
* 公式四：輸入靈敏度V=最大(dà)電(diàn)壓容量V/電(diàn)壓增益×
與習慣的說法相反，功放(fàng)不能自我(wǒ)産生(shēng)功率。功放(fàng)使輸入信号電(diàn)平放(fàng)大(dà)某一(yī)倍數輸出，輸出的電(diàn)平大(dà)小(xiǎo)由放(fàng)大(dà)倍數決定，标準的說法應該是：功放(fàng)的輸出電(diàn)壓驅動了音箱的負載阻抗并由此轉成電(diàn)聲功率。一(yī)台功放(fàng)能接受的最大(dà)輸入電(diàn)壓又(yòu)稱爲輸入靈敏度，如果輸入電(diàn)壓超過了最大(dà)輸入電(diàn)壓，功放(fàng)的輸出容量也将會超出最大(dà)範圍，并産生(shēng)較大(dà)的頻(pín)響失真。所以如果用最大(dà)電(diàn)壓容量除以電(diàn)壓增益，即可得到最大(dà)輸入電(diàn)壓（輸入靈敏度）。例如A功放(fàng)與A音箱連接，二者的相關參數如下(xià)：
A功放(fàng)：FTC功率550W@8Ω，電(diàn)壓增益40倍；A音箱：600W RMS（AES/ANSI），阻抗8Ω（音箱的功率比功放(fàng)高50W）。
* 計算步驟1：A功放(fàng)的最大(dà)電(diàn)壓容量計算
A功放(fàng)最大(dà)電(diàn)壓容量V=√550W×8Ω
= √4400
= 66.33V
* 計算步驟2：A功放(fàng)的輸入靈敏度計算
A功放(fàng)輸入靈敏度V=最大(dà)電(diàn)壓容量V/電(diàn)壓增益
=66.33V/40×
= 1.65V（最大(dà)輸入限制閥值）
計算結果：A功放(fàng)在輸入有1.65V時，輸出電(diàn)壓爲66.33V，加在阻抗爲8Ω負載上時，相當于産生(shēng)550W的功率，意味着如果我(wǒ)們想避免過度驅動A功放(fàng)，就應避免輸入電(diàn)壓達到1.65V（本系統的最大(dà)輸入限制閥值）。我(wǒ)們可以确信在A功放(fàng)之前接上限制值爲1.65V的限制電(diàn)路之後（音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器），A功放(fàng)的輸入就不會超過1.65V放(fàng)。因此，當音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器輸出1.65V至A功放(fàng)時，A功放(fàng)會輸出66.33V至音箱（66.33V=550W@8Ω），如果音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器輸出大(dà)于1.65V的電(diàn)壓至功放(fàng)，将導緻功放(fàng)産生(shēng)失真和輸出更大(dà)的電(diàn)壓，并會轉化成更大(dà)的功率和線圈熱量，極有可能會對音箱産生(shēng)破壞。爲了保護音箱，需要将音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器的限制閥值定在1.65V（6.5dBu）
又(yòu)如A功放(fàng)與B音箱連接，二者的相關參數如下(xià)：
A功放(fàng)：FTC功率550W@8Ω，電(diàn)壓增益40倍；A音箱：400W RMS（AES/ANSI），阻抗8Ω（音箱的功率比功放(fàng)低150W）。
* 計算步驟1：B音箱的最大(dà)電(diàn)壓容量計算
B音箱最大(dà)電(diàn)壓容量V=√400W×8Ω
= √3200
= 56.56V
* 計算步驟2：A功放(fàng)的輸入靈敏度計算
A功放(fàng)輸入靈敏度V=最大(dà)電(diàn)壓容量V/電(diàn)壓增益
=56.56V /40×
= 1.41V（最大(dà)輸入限制閥值）
計算結果：A功放(fàng)在輸入有1.41V時，輸出電(diàn)壓爲56.56V，加在阻抗爲8Ω負載上時，相當于産生(shēng)400W的功率，意味着如果我(wǒ)們想避免超過音箱的最大(dà)承受功率，就應避免功放(fàng)輸入電(diàn)壓達到1.41V（本系統的最大(dà)輸入限制閥值）。我(wǒ)們可以确信在A功放(fàng)之前接上限制值爲1.41V的限制電(diàn)路之後（音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器），A功放(fàng)的輸入就不會超過1.41V放(fàng)。因此，當音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器輸出1.41V至A功放(fàng)時，A功放(fàng)會輸出56.56V至音箱（56.56V=400W@8Ω），如果音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器輸出大(dà)于1.41V的電(diàn)壓至功放(fàng)，将導緻功放(fàng)輸出更大(dà)的電(diàn)壓到音箱，并會轉化成音箱更大(dà)的失真和線圈熱量，極有可能會對音箱産生(shēng)破壞。爲了保護音箱，需要将音箱處理器或數字分(fēn)頻(pín)器的限制閥值定在1.41V（5.19dBu）。
4. 功放(fàng)的電(diàn)平控制
在上述的示例裏，所有功放(fàng)的電(diàn)平控制音量都假設在最大(dà)的位置（0dB衰減），當功放(fàng)電(diàn)平調節鈕變化時，功放(fàng)的輸入靈敏度和電(diàn)壓增益也将會變化。當功放(fàng)的電(diàn)平控制減低時，其電(diàn)壓增益降低，輸入靈敏度将增加。
右圖表示了一(yī)台功放(fàng)的電(diàn)壓控制，觀察到在不同電(diàn)壓控制位置的增益（用倍數和dB表示）變化和輸入靈敏度的變化：
5. 功率容量的匹配
一(yī)個音箱的AES/ANSI 短期峰值功率容量允許超過連續功率容量的6dB，也就是說峰值功率是連續功率的四倍。例如一(yī)個音箱的連續功率爲100W，則它的峰值功率爲400W。
同樣，一(yī)台功放(fàng)的連續FTC功率容量，允許其峰值超過連續功率的3dB，也就是說一(yī)台功放(fàng)允許其峰值功率爲連續功率的兩倍。例如如果連續功率爲100W，其峰值功率爲200W。
因此，如果一(yī)台功放(fàng)能夠提供400W的峰值功率，則要求它的連續FTC功率爲200W。換言之，如果功放(fàng)要達到音箱的峰值功率容量，則要求功放(fàng)的連續FTC功率兩倍于音箱的連續功率。
