会议室/多功能厅音频扩声系统详解

会议室/多功能厅音频扩声系统详解

安度智谷（广州）电子科技有限公司 林蔚斌

　　n 会议室/多功能厅音频扩声系统构成

　　音频扩声最终的服务对象是人的听感，由于人耳对声音的反应千差万别，因此，音频扩声的好与差的评判会因人而异，但是，几个重要的技术指标决定了音频扩声系统的基本面，在会议室多功能厅音频扩声中，我们主要以功能性，扩声的基本技术指标作为系统的要素。会议室多功能厅音频扩声由前端拾音，中间音频处理，后端电声转换以及辅助及控制四个部分组成，每个部分都有相应的丰富的产品可以选择，实际应用中，根据工程的预算以及各类产品的优缺点，选配最合适的产品，满足用户的需求，下面就各种类型的产品，逐一分析其优缺点。

　　n 拾音部分

　　拾音是音频扩声的开始，在这个环节，声音通过相关的物理器件，将声波转变为电信号，通过不同形式的放大和传送，将信号送入音频处理环节，从这里开始，拾音质量就影响到整个系统的优劣，好的拾音设备才能确保系统获得真实的声音信号，从而保证系统的优秀性。

　　1，拾音方式：现在业界使用的拾音器件，一般就是动圈拾音头和电容式拾音头，它们的特点都很鲜明，动圈拾音头是在一片轻薄的振动膜上，嵌入一个很轻的线圈，和一个永磁体结合，当声音传入，声波引起振膜振动，从而在线圈上获得跟随声音变化的电流，这种构造拾音头，优点是低频响应好，动态范围大，缺点是高频做好的难度相对更大，灵敏度较低，拾音头的体积较大，电容式拾音头是在一片很小的压电材料上施加电压，声波传入时导致容值的变化从而获得跟随声音变化的电压，这种构造拾音头，优点是拾音灵敏度高，对高频反应细腻，器件的体积可以做的很小，缺点是低频响应做好的难度相对更大，会议扩声中由于会议话筒摆放的特点，对拾音灵敏度要求高，因此一般使用电容话筒，而手持话筒由于使用的特点，话筒与发言者的距离短，因为手持话筒多数使用动圈拾音头以获得好的低频响应和动态范围。

　　上述拾音头的优缺点，确定了会议扩声中以电容式拾音头作为拾音的主要器件，上文中提到，会议扩声中，拾音话筒与发言者的距离一般比较远，因此传统的拾音器以鹅颈话筒为主，顾名思义，鹅颈话筒的杆子比较长，具备多种长度可选，同时具备软管，拾音头可随意转动角度，让拾音器能够更加贴近发言者，从而获得较好的拾音效果，由于拾音器的技术进步，拾音灵敏度提高，同时数字技术的高速发展，DSP技术的引

　　入使得拾音灵敏度进一步提高，拾音距离也大幅度提高，因此，由于摆脱拾音距离的束缚，近几年发展出方管拾音话筒，在会场中的摆放更加整洁大气，获得了更多用户的青睐，在一些扩声场所，为了会场更加整洁高端，还使用阵列界面话筒，这种话筒内置多个拾音头，采用DSP算法，着力提高话筒的拾音距离。

　　2， 传输方式：传输方式分为有线和无线，有线传输又有音频线传输，网线传输，手拉手专线传输，在一些简单的应用场合，还有使用USB线连接话筒，这种话筒需要电脑配合，直接进入电脑，相当于电脑的一个话筒端;无线的传输有使用U段(600M段以及800M段)作为载频，也有使用5G(2.4G)WIFI的频率作为传输手段，一些简单的应用场合也可以使用蓝牙作为传输手段。

　　3， 各类话筒的优劣分析比较

　　(1) 有线连接话筒：连接牢固，保密性好，不易受到干扰，主机供电，不需要考虑话筒供电问题，电路相对简单，故障率低，但是需要事前布线，施工比较繁琐，同时话筒位置需要相对固定，一般适用于前期做好规划，预留各种线缆的应用场合。

　　(2) 无线连接话筒，话筒与音控台无线连接，不需要布线，安装方便，话筒可以随时移动，但是需要定期为话筒更换电池或充电，相对来说存在保密性问题，无线连接由于载频可能存在干扰，稳定系略差，更适合的已经装修完毕无法布线，并且没有保密要求的场所。

　　(3) 48V有线话筒，这是会议话筒中最传统的话筒单体，采用平衡音频线作为话筒供电以及音频传输，电路简单，由于业内使用时间长，接口规范，适合接入大多数的后级音频处理设备，一般采用模拟电路，原始音频输出，声音信号可塑性强，这个方式也有一些缺点，每只话筒均需要连接到音控台，连接施工工程量大，同时其标准的卡侬接头形式，长时间使用容易出现接触不良等故障，并且话筒仅仅作为拾音单体，需要在后面加入混音器等设备进行信号控制，才能在同一场合多数量使用，否则容易产生啸叫等问题。

　　(4) 有线手拉手话筒，这是会议话筒的一个新的连接形式，通常只需要一条或两条专用线(网线)连接到音控台，中间通过手拉手串联的形式批量接入话筒，同时其控制主机提供了话筒的控制模式，最常用的是先进先出话筒开启模式，一般主机还提供话筒的控制代码，可以控制摄像机跟踪或者通过中控做进一步联动控制，这种连接方式的话筒也有明显的缺点，其先进先出的话筒开启模式虽然控制了话筒开启数量，解决了啸叫问题，但是前面开启话筒被后面开启话筒顶出而自动关闭，与会者不一定都有每次发言都去开启话筒习惯，从而导致一些严肃的会议出现不适应。

　　(5) 无线手拉手话筒，无线手拉手话筒与有线手拉手话筒工作原理相同，将传输方式改为无线传输，这类话筒一般具备4路接收通道和一路管理通道，接收通道用于接收4个话筒的声音信号，管理通道进行话筒ID，载频，开/关管理，他的优点是一个系统可以接入多个话筒，性价比比较高，缺点方面，除了无线传输的缺点外，也存在手拉手话筒的问题，也就是与会者每次发言前需要去打开话筒，另外由于系统只有4个接收通道，因此最多只能同时开启4只话筒，如果有同时开启大于4只话筒的需求，这类型的话筒就无法满足需求了。

　　(6) 一拖N无线话筒(一拖，一拖二，一拖4，一拖8)，这是比较常规的U段载频无线话筒，一个发射对应一个接收，它的配置十分丰富，主要区别在发射部分的形态上，可以分为：手持话筒(动圈拾音头)，腰包话筒(从拾音头的形态又可以分为头戴话筒，领夹话筒，顾名思义，指的是拾音头可以戴在头上或者夹在衣领上)，会议话筒(摆在桌面上)，传统上，无线话筒采用模拟的电路，将声音信号调制在载频上发射和解调，这种电路的话筒，以原始形态进行传输，信号保真度高，声音真实，可塑性强，近年，数字技术的发展，出现了单集成芯片的数字话筒，这类话筒成本低，从拾音头拾取信号后即进行数字处理，由于成本的限制，出来的是属于加工过的信号，缺少真实性，不耐听，但对于要求不高的场所也是不错的选择，无线话筒为了确保传输稳定性问题，在接收电路的处理上，引入了真分集的概念，所谓真分集，就是一个通道做了两个同样的接收电路，引入位置不同的天线，这样当其中一路出现接收死角，控制电路自动选择接收稳定的通道作为有用通道，这样就可以避免出现接收断频的概率，从而提高接收稳定性。

　　(7) 5G无线话筒，这种话筒由控制主机，话筒，发射器组成，拾音头拾取信号后，通过DSP处理，转换为网络格式信号,由高性能处理器进行处理，以WIFI的格式发射与接收，这种话筒稳定性好，容错率高，应用灵活，通过标准的网络格式传输，是一种比较高端的拾音系统。

　　n 音频处理

　　拾音设备获取了稳定的音频信号，进入音频处理部分，这个环节承担增益放大，频率调节，音量控制，限幅，压限，噪声门，输入输出路由，对应话筒拾音方面，还有混音，啸叫抑制，回声处理，混响等系列的技术处理环节，不同类型的扩声环境对应的设备很多，在会议室/多功能厅扩声中，调音台，音频处理器，反馈抑制器，混音器是常用设备，安度智谷(广州)电子科技有限公司总结多年的扩声经验，针对性的推出会议室/多功能厅扩声音频集中处理器，特别适用会议室扩声音频处理环节，下文将对这些设备的使用功能进行介绍，用户可根据实际需求有针对性的进行配置。

　　1， 调音台是音频扩声中常用的设备，分为模拟调音台和数字调音台，数字调音台价格相对昂贵，也方便集中控制以及输入输出口的扩展，数字台的应用过程比较复杂，日常要使用完整功能，需要专业的运维人员，但是在会议室/多功能厅扩声中，很多功能实际并不需要，同时也不具备专业运维人员，因此，一般情况下不建议在本场景下使用数字台。模拟调音台的使用就比较直观，其功能设置也足够会议室/多功能厅扩声使用，是本场景下比较合适的设备。模拟台除了输出母线以及编组的区别，不同型号的主要区别是输入路数，一般来说，2母线+2编组输出，输入路数6-16路的设备已经足够会议室/多功能厅扩声使用。

　　2， 反馈抑制器和混音器，在会议室/多功能厅扩声中，由于存在较多的拾音源，同时，由于这类场所比较少考虑建声设计，两个因素叠加，导致很容易产生啸叫，所谓的啸叫，是声-电，电-声转换过程中形成了正反馈，使系统失去控制，扬声器发出刺耳的连续声，这种失去控制的声音对系统产生极大的威胁，极容易导致功放，音箱烧毁，同时对人耳造成很多大的不适，这是系统不允许存在的，因此会议室/多功能拾音扩声处理中，反馈抑制器和混音器是系统中很有意义的设备，上文提到，话筒拾音采用手拉手先进先出工作模式时，会自动关掉超出设置数量的话筒，这个实际上就是为了减少拾音源，以便更好的控制啸叫问题，这个方式的缺点就是话筒自动关闭，再次使用需要重新开启话筒，一些用户会在意这个问题，使用48V话筒或者一拖N无线话筒，信号进入混音器在送给后级，就能较好的处理这个问题，他的工作原理是混音器收到前级送入的信号，进行判别，识别到某个话筒通道正在讲话，自动将该通道打开，而没有信号的通道自动关闭，这样，送入后级的就只有一个拾音源的信号，从而实际上减少了信号的输入点，达到控制啸叫的目的，这类设备也有一定的缺点，由于从判断信号到打开通道，有一定的时间差，同时判别信号的门槛较难认定，结果就导致扩声听感上可能存在掉字的现象，这个需要现场仔细的调整。在一些新型的设备上，非发言通道只是降低增益，而不完全关死，这样既可以达到控制啸叫的目的，也能改善听感上掉字的问题。

　　混音器只是减少了拾音源数量的问题，即使单个拾音源，也还是容易产生啸叫，因此系统中还需要加入反馈抑制器这个设备，反馈抑制器一般分为移频和陷波两种方式，移频的工作原理是，检测到某个频率发生啸叫，电路将该频率加/减N个Hz，从而破坏正反馈链，使啸叫得以停止，但是由于频率的改变，同时也破坏了声音的保真度。陷波的工作方式类似，但它是对发生啸叫的频率进行降幅，由于幅度下降，啸叫也得以解除，这种方式会导致频响中某个频率的缺失，对保真度也有一定的影响。数字技术的发展，目前使用最多的都是全自动DSP反馈抑制器，综合移频和陷波的优缺点，通过大量的算法，保留优点，弥补缺点，目前96K取样的反馈抑制器，已经能够从听感上不觉得声音产生失真。

　　3， 音频处理器，具备多路输入，多路输出，将各种信号前端做不同处理，矩阵路由，可将后端信号分配给多路扩声通道，输入输出通道多段动态EQ，输出通道具备延时设置，输入信号增益，EQ，幻像供电，反馈抑制，相位等自由可调设置，输出信号增益，EQ，延时等自由可调，具备混音器功能。是一个功能齐全的设备，在会议室/多功能厅应用中，输出EQ可用于对音箱频响曲线修正，输入EQ功能可用于啸叫抑制频点抑制，混音功能可用于输入源控制，由于DSP资源分散，其内置的反馈抑制效果并不好，一般另外配置反馈抑制器。

　　4， 音频集中处理器，音频集中处理器是新一代会议室/多功能厅核心产品，根据会议室扩声的特点，集成了手拉手会议话筒/48V会议话筒/无线会议话筒/手持话筒/远程会议信号的接入，内置了音处理/反馈抑制/输出声道分音，并提供了摄像跟踪控制接口，所有的设置极为简便，基本上做到免调试，使会议室扩声变得更简单，高效以及更高的性价比。

　　音频集中处理器，既可以低造价获得良好的声音效果，免除了复杂的系统连接，特别针对48V话筒接口提出的S/P-Audio_net总线接口，使用一条连接线，通过星/链和音频处理扩展器混合连接，不管现场使用多少支话筒，话筒到控制台只需要一条主线连接，即保留了48V话筒的优秀的拾音特点，同时大量减少线缆敷设，引入混音器的工作原理，允许所有话筒打开也能有效抑制啸叫。

　　n 电声转换

　　信号经过处理后，进入电声换能环节，在这个部分，需要将信号放大，提供足够的驱动能力，通过换能设备--扬声器，将电信号转变为人耳能够接收的声音，在这个阶段，分为两类重要的设备，一类是将信号放大并提供足够驱动力的设备--功率放大器(简称功放)，另一类就是换能设备--扬声器(俗称音箱)。

　　1，功放

　　业内功放分为很多种，历史最悠久的是电子管功放(俗称胆机)，这类功放的体积大，效率极低，输出功率小，往往输出功率50W的胆机其功耗达到几百上千瓦，但是由于其较暖的音色也深得一些音乐爱好者的喜爱，但其突出的缺点注定无法大量使用，仅有一些发烧友的在使用，在这里就不再讨论。

　　晶体管的出现，功放得到进一步发展，晶体管功放(俗称石机)分为甲类(或称为A类)和乙类(或称AB类)，甲类功放的特点是晶体管完全工作在线性区，失真度小，但同时的效率依然低下，因此也仅仅一些发烧友在使用，AB类功放是市场上的主流，一般使用推挽的方式，失真度略大于甲类功放，但它的效率得到大幅度的提高，因此在市场上得到较好的推广，一般如KTV功放等合并式功放都使用这类电路，AB类功放虽然提高了效率，对于专业大功率扩声需求的驱动力来说，远远不够，因此在AB类功放的基础上，又发展出H类功放，这类功放使用叠加电源的方式，提高了输出电压，同时由于电源受控，当输出大时，使用高电源，输出小时，使用低电源，因此，其输出效率进一步提高，在数字功放出现之前，大的扩声场所所需大功率驱动的功放，很多都使用这类电路。

　　随着数字技术的发展，近些年兴起的数字功放，采用数字方式，直接调制电源，它的特点就是效率特别高，可以达到90%以上，技术的发展，数字功放的失真度，可靠性得到很好的保证，输出效率高的优势使得数字功放迅猛发展，已经成为专业扩声市场的主流。

　　在会议室/多功能厅扩声中，主要是发言扩声，并不会像发烧友那样对声音近乎偏执的追求，因此，输出效率高，可靠性好，适应面广的数字功放也是我们日常配置的首选，由于效率高，数字功放可以高性价比的做到一个通道具备400W以上的驱动能力，一般来说我们采用两个功率档次的数字功放就可以匹配大多数的音箱，比如采用400W的功放去驱动100-300W的音箱，使用2000W的功放去驱动500-1200W的音箱，而不需要分出很多档位的配置，从配置，施工，维保等方面更加具有便利性。

　　2， 音箱

　　音箱是一个换能设备，将电信号转变为声波，其工作原理就是动圈话筒的逆过程，音频信号电流通过线圈，在线圈中产生磁场，由于线圈是套在一个永磁体上，磁力线的作用，引导线圈随电信号的改变而产生振动，振动的线圈带动波盆运动，从而发出声波，发出声音。这种换能设备，小到耳机，大到体育馆的大型音箱，形态，特点，承受功率等，品种繁多，本文仅针对适用于会议室/多功能厅的品种选择性予以阐述。

　　总的来说，音箱的尺寸大体上决定扩声的承受功率和声压大小，特别是低音部分，较大的扬声器口径能够得到较好的低频响应，对于多功能厅/会议室，一般的面积不大多数情况是几十平方到几百平方，因此在这个应用环境，我们并不需要太大的音箱，多功能厅一般使用8寸，10寸，12寸专业音箱，再大一些的，也可能使用15寸专业音箱或者线阵作为主扩音箱，而会议室一般使用8寸，6.5寸，对装修效果比较考究的，也可以使用音柱，吸顶音箱等不会对装修效果减分的设备。

　　不同的音箱各具特点，线阵属于大型的扩声音箱，扩声功率大，投射距离远，发声点多，构成面声源，扩声效果好，价格昂贵，适用于面积比较大，层高比较高的多功能厅使用，预算不高的，也可以使用10-15寸的专业音箱，这些也能够提供足够的声压，获得较好的扩声效果。而会议室由于面积不大，层高比较矮，大尺寸的音箱整体视觉上有碍美观，同时也不需要太大的扩声声压，因此，一般使用8寸以下的音箱，多点布置，通过音频处理调节不同位置的音箱的延时，频响等参数，从而构建一个均衡的系统，确保任何一个位置均能获得好的听感，音柱和吸顶音箱在会议室也有比较多的应用，这类音箱可以美化装修环境，中高频也有不错的表现，但是由于音箱的口径，体积小，低频表现都比较差，会导致人声的丰满度不够，听感不好，对音质有一定要求的时候可以增设超低音箱，由于低音没有方向感的特点，可以将超低音箱布置在一些不显眼的地方，既可以确保不影响装修环境，同时也能弥补低频的不足，较好的解决音质和环境问题。

　　n 辅助与控制

　　会议室/多功能厅扩声系统除了音频本身，一般还需要一些设备，用于日常管理，智能化管理以及视频系统的切换管理等功能。

　　1. 电源时序器，扩声系统需要有多个设备协作完成，因此一般需要电源时序器作为电源管理，不同于一般的插座，电源时序器可以将多路电源供给口顺序打开以及逆顺序关闭，这也是扩声设备的需求，因为同时开启关闭电源，会增大启动电流，更重要的是，会导致音箱传出启动/关闭的冲击声，电源时序器的引入，开启时，首先启动前端设备，等待前端设备进入稳定工作状态，再接通功率放大器，关闭时首先切断功率放大器，这样就能确保音箱不会出现冲击声，机保护设备同时也不会给操作人员带来不安。

　　2. 天线放大器，由于无线话筒的使用是受到国家空间无线频率管理机构管制的，话筒的发射功率限定在很小的范围，因此，其接收稳定性受到外界因素的影响比较大，特别是发射与接收存在障碍物时，更容易造成接受不良，当多个接收机存在于系统时，会造成机柜凌乱，因此在发射与接收距离较远或者存在障碍物时，一般需要天线放大器，天线放大器的接收叶片有强的指向性，通过天线馈线，可以将接收天线安装在较高的位置，避开障碍物，同时天线叶片带有增益，这个增益能够抵消馈线带来的损耗，确保天线分配器能够稳定地输出信号给到无线接收机，从而保证接收系统的稳定性。

　　3. 日常会议中，需要在桌面上标识与会人员的位置，早期采用纸质桌牌，对一些专业的会议室，需要不停地更换桌牌内容，因此，电子桌牌应运而生，使用时只需要输入相应的内容，就可以更改显示内容，方便且环保，电子桌牌有两个方式，一种是采用LCD屏，内置一个小电脑，一种采用墨水屏，墨水屏电子桌牌只能显示几种单一颜色，但是耗电很小，不需要经常充电，在桌牌这种应用环境，已经足够，因此是比较经济环保的设备。

　　4. 会议室中，显示设备必不可少，经常需要多个信号源和多个显示设备，那么这时候需要相应的视频管理设备，视频矩阵是常用的设备，一般矩阵一体机具备多个HDMI输入输出接口，而插卡式矩阵则具备多种接口如HDMI,SDI,VGA等格式的接口以对应各种类型的设备，视频通过矩阵，可以按需求在指定的显示器上显示对应的视频信号。音视频信号需要记录保存，则需要配置录播一体机，这个设备既可以播放视频内容也可以录制音视频，通过网络还可以将视频推送到指定的位置。

　　5. 在一些多功能厅/会议室中，需要将音视频设备集中控制，但是各种设备内带的控制指令，格式等均是各个设备，厂家自主定义的，他们之间存在不兼容性，这时候，中控是必须的设备，中控是一个可编程的设备，具备各种控制接口，既可以接收控制指令也可以发出控制指令，通过中控，有效的将各种设备连接起来，做到有效的互联互通。

　　6. 通过视频矩阵，音频处理等环节，会议室中还能够将远程视频会议的音视频信号有序的接入系统，做到远程音视频信号和本地视频，扩声结合，实现远程会议各端的音视频信号互通。