通過多種校園多功能廳音響擴(kuò)聲系統(tǒng) ，解決多功能廳音頻存在的問題，大限度消除噪聲和回聲，保證校園多功能廳良好的聲場效果，保障多功能廳的教學(xué)效果，發(fā)揮多功能廳強(qiáng)大的教學(xué)功能。

　　一、引言

　　多功能廳是校園教學(xué)過程中的一個(gè)重要組成部分，它的面積大、階梯狀逐漸升高和容納人數(shù)多的特點(diǎn)，使之在教學(xué)過程中扮演著越來越重要的角色，成為學(xué)生重要的伙伴，為教師傳播真理提供了舞臺，成為校園的一道風(fēng)景線，是大學(xué)開放胸懷、自由的學(xué)術(shù)氛圍的象征。作為一個(gè)如此重要的教育平臺，音響擴(kuò)聲設(shè)計(jì)的好壞會(huì)直接影響教室的教學(xué)效果。一些教室回聲、噪聲嚴(yán)重，嚴(yán)重削弱了教師授課的效果，影響了學(xué)生與教師的互動(dòng)，使多功能廳 的使用效果大打折扣，浪費(fèi)了如此重要的教學(xué)資源。

　　在設(shè)計(jì)校園多功能廳的音響擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)，要把握住關(guān)鍵的三點(diǎn)要求：

　　1)能夠消除回聲，實(shí)現(xiàn)“0回聲”;

　　2)能夠保證教室內(nèi)的層次清晰度;

　　3)能夠統(tǒng)一管理，“一鍵”控制各類電源。

　　要實(shí)現(xiàn)這三點(diǎn)要求，關(guān)鍵點(diǎn)在于充分融入工程設(shè)計(jì)理念，將工程為高等教育服務(wù)，以依據(jù)有限的預(yù)算實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的現(xiàn)場效果為原則，結(jié)合計(jì)算機(jī)科技、物理、化學(xué)等多種工程學(xué)科實(shí)現(xiàn)途徑來解決噪聲、回聲等問題，保證良好的聲場效果，實(shí)現(xiàn)為教師教學(xué)服務(wù)的宗旨。

　　二、如何解決回聲問題

　　面對如此“空曠”的教室，首先需要面對的就是回聲問題。多功能廳比較突出的一個(gè)特點(diǎn)就是層高比較高，加上房間的長度和寬度，房間的立體空間是很大的，這就導(dǎo)致聲音在傳播過程中很容易產(chǎn)生回聲問題。如何解決回聲問題，成為首先需要做的。

　　解決回聲最便捷實(shí)惠的方法是在教室的四周添加吸音棉。吸音棉是一種人造無機(jī)纖維，以一些天然礦石如石英砂和石灰石為主要原料，在融化狀態(tài)下加入一些化學(xué)原料，然后吹成細(xì)絮狀物。采用吸音棉可以消除部分回聲，但是仍會(huì)受到大部分回聲的困擾;接著可以通過數(shù)字音頻處理器來進(jìn)一步解決問題。數(shù)字音頻處理器擁有基于DSP平臺的回聲消除技術(shù)，接下來說一說它的回聲消除工作原理。

　　數(shù)字音頻處理器的回聲消除算法原理如圖1所示。回聲消除模塊使用自適應(yīng)濾波器來識別未知回聲信道，并基于揚(yáng)聲器 產(chǎn)生的信號與多徑回波之間的相關(guān)性來關(guān)聯(lián)參數(shù);建立遠(yuǎn)端到對端信號模型，將回聲路徑進(jìn)行模擬，并通過自適應(yīng)算法調(diào)整對真實(shí)回聲路徑的影響響應(yīng);然后從估計(jì)值中減去由麥克風(fēng)接收的信號值，從而實(shí)現(xiàn)回聲消除。自適應(yīng)濾波器是以輸入和輸出信號的統(tǒng)計(jì)特性來估計(jì)，并且濾波器系數(shù)通過特定算法自動(dòng)調(diào)整，是一種實(shí)現(xiàn)最佳濾波特性的算法或裝置。

　　遠(yuǎn)端輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過自適應(yīng)濾波器后就獲得近似于近端輸入的數(shù)據(jù)，同時(shí)與近端輸入進(jìn)行相減后得到誤差e。誤差e作為自適應(yīng)算法的輸入而存在，以根據(jù)處理需要將濾波器的系數(shù)更新為隨后的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理。在需要時(shí)是指遠(yuǎn)端通話近端靜音的情況。誤差e也會(huì)通過NLP(非線性處理)發(fā)送給另一方以產(chǎn)生舒適噪聲。

　　了解完回聲消除的原理后，關(guān)注一下目前大部分多功能廳的音響設(shè)備 使用狀況：無線話筒或者有線話筒以及電腦音頻的輸出口連接到功率放大器，然后由功率放大器輸出到掛在墻壁的音箱。所以，在設(shè)計(jì)多功能廳音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的時(shí)候，通過增加音頻處理器去解決部分回聲和噪音問題。改進(jìn)的音響擴(kuò)聲設(shè)備連接關(guān)系如圖2所示。

　　三、音響擴(kuò)聲系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的選型

　　在設(shè)計(jì)音響擴(kuò)聲系統(tǒng)之初，也可以在選型這個(gè)層面去解決一些噪音問題。由于校園在采購過程中過分考慮設(shè)備的性價(jià)比或是對音響擴(kuò)聲設(shè)備不熟悉，造成音箱和麥克風(fēng)在選型上出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致音質(zhì)效果不如意，失真度高。如何解決選型出現(xiàn)的問題呢?首先，在選擇音頻設(shè)備的時(shí)候盡量選擇國內(nèi)外知名品牌。知名品牌的產(chǎn)品在參數(shù)上雖然沒有額外的優(yōu)勢，卻能保證設(shè)備設(shè)計(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)工作的可靠性。

　　以教室的大小為標(biāo)準(zhǔn)，要選取合適的功率、頻率響應(yīng)、阻抗、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)的產(chǎn)品。首先選型合適功率的音箱。音箱功率與房間面積的不匹配，會(huì)讓擴(kuò)聲系統(tǒng)的信噪比大幅度降低，甚至引起嘯叫，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞。配置音箱的功率如表1所示。

　　當(dāng)然，在實(shí)際選型過程可以適當(dāng)?shù)卦黾庸β视嗔?，也可以按? W/m2的規(guī)格去選取合適功率的音箱。還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，音箱選型完了還要關(guān)心安裝位置的問題，在安裝音箱的時(shí)候一定要設(shè)計(jì)好它的位置，保證每個(gè)音箱的高度、角度一致，保持聲場的均勻度，以避免聲源出現(xiàn)移位現(xiàn)象。

　　接下來是麥克風(fēng)的選型。麥克風(fēng)是直接采集教師聲音的設(shè)備，直接影響聲源的質(zhì)量。麥克風(fēng)分有線麥克風(fēng)和無線麥克風(fēng)。在教學(xué)過程中，教師通常需要多處走動(dòng)，所以使用無線麥克風(fēng)較多;有的教師走動(dòng)很少，或者是直接在多媒體電腦上操作教學(xué)，這種可以配置有線麥克風(fēng)。同等價(jià)位下，有線麥克風(fēng)比無線麥克風(fēng)要好，因?yàn)闊o線話筒的信號在傳播過程中會(huì)受到干擾，導(dǎo)致聲音還原度受影響的概率要大一些;但從使用方便度來說，無線麥克風(fēng)比有線麥克風(fēng)要方便得多，有效范圍內(nèi)走到哪兒說到哪兒，可以說二者各有優(yōu)勢。

　　1)無線麥克風(fēng)的選型。無線麥克風(fēng)分為VHF(低頻段)、UHF(高頻段)和數(shù)字無線麥克風(fēng)，用得比較多的是UHF無線麥克風(fēng)，它抗干擾能力強(qiáng)，信號比較穩(wěn)定，接收范圍也比較廣，可以達(dá)到20米開外。因此，無線麥克風(fēng)可以使用具有高信噪比的UHF型無線麥克風(fēng)。

　　2)有線麥克風(fēng)的選型。有線麥克風(fēng)分為動(dòng)圈式和電容式兩種類型，從指向性上又分全方向、雙向、心型、超心型四種。教室有線麥克風(fēng)可以選用動(dòng)圈式、超心型近聲麥克風(fēng)，它能夠減少嘯叫現(xiàn)象，可以解決因?yàn)辂溈孙L(fēng)離聲源太近使得低頻提升而導(dǎo)致的聲音低沉、發(fā)悶等缺點(diǎn)。

　　當(dāng)然，無論是無線麥克風(fēng)還是有線麥克風(fēng)，都要嘗試使用知名品牌。

　　四、統(tǒng)一控制各個(gè)設(shè)備的電源

　　造成音響擴(kuò)聲系統(tǒng)損壞的一個(gè)關(guān)鍵因素就是不正確的斷電方式和斷電次序，所以要避免錯(cuò)誤的開關(guān)機(jī)方法。如何讓教師在辛苦的課堂教學(xué)后能夠簡單地關(guān)閉系統(tǒng)電源，就成為關(guān)鍵，這時(shí)候就要用到電源時(shí)序器。電源時(shí)序器是根據(jù)前級設(shè)備到后級設(shè)備的逐步順序啟動(dòng)電源;當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，音響擴(kuò)聲設(shè)備按相反順序關(guān)閉。這樣就能行之有效地統(tǒng)一管理和控制多個(gè)設(shè)備，避免錯(cuò)誤的操作，同時(shí)可降低設(shè)備在開關(guān)瞬間對供電電路的沖擊，也可避免供電電路對各個(gè)設(shè)備的沖擊，確保音響擴(kuò)聲系統(tǒng)所有設(shè)備的穩(wěn)定性。

　　電源時(shí)序器通過其內(nèi)部的電路控制，按照先后順序依次打開或關(guān)閉電源的輸出，并將設(shè)備的電源電壓、負(fù)載進(jìn)行供電管理，實(shí)現(xiàn)精確監(jiān)控電壓的能力。并且，電源時(shí)序器價(jià)格便宜，不會(huì)影響音響擴(kuò)聲系統(tǒng)的整體預(yù)算。有一些帶凈化的電源時(shí)序器甚至能夠消除外界的電磁干擾，對于音頻系統(tǒng)提高音質(zhì)有明顯作用。當(dāng)然，這是它的擴(kuò)展功能，不超過預(yù)算的話可以考慮。

　　五、結(jié)語

　　高等教育中要更加重視多功能廳的存在，充分利用多功能廳的優(yōu)點(diǎn)來支撐校園的教學(xué)活動(dòng)。所以要求校方在設(shè)計(jì)多功能廳的音響擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)，盡可能消除一切干擾聲場的因素，最大限度地發(fā)揮多功能廳的作用。