一、引言
“節(jié)能減排”是拯救地球、造福人類的大事，已在眾多領(lǐng)域積極開展，但在擴(kuò)聲工程中卻至今似乎仍是一片空白，而且擴(kuò)聲工程人為加大能耗的現(xiàn)象還愈演愈烈，其最典型的就是無原則地提高擴(kuò)聲功率和系統(tǒng)復(fù)雜性，使擴(kuò)聲系統(tǒng)的功率消耗大大增加、資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
筆者見過不足20平方米的卡拉OK包房用了最大聲壓級(jí)達(dá)140dB的全頻+低音揚(yáng)聲器系統(tǒng); 還見過同樣是不足20平方米的卡拉OK 包房用了YAMAHA01V96 數(shù)字調(diào)音臺(tái)和兩臺(tái)TC XO24數(shù)字聲頻處理器。
小小包房用上這兩種設(shè)備本來已經(jīng)夠“意思”的了，卻還另外配置了均衡器、壓限器和效果器等數(shù)字調(diào)音臺(tái)和數(shù)字聲頻處理器內(nèi)本來已內(nèi)置的信號(hào)處理周邊設(shè)備，最“精彩”的是還加了1臺(tái)Tlaudio5001電子管傳聲器放大器。最終32路數(shù)字調(diào)音臺(tái)僅僅起了6路小型模擬調(diào)音臺(tái)的作用，而數(shù)字聲頻處理器只用作分頻器，并且用兩臺(tái)數(shù)字處理器分別作左、右聲道分頻。
上述設(shè)備加上兩臺(tái)無線傳聲器接收機(jī)、反饋抑制器、3臺(tái)功放和電源時(shí)序器等幾乎裝滿1臺(tái)2m高的機(jī)柜，機(jī)柜一直鎖著使用，因?yàn)檫@么復(fù)雜的系統(tǒng)唱歌的顧客肯定不會(huì)、也不敢調(diào)控。
究其原因可能是業(yè)主盲目追求“檔次”，而無良工程商便投其所好，設(shè)備越多利潤(rùn)越多，設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試費(fèi)也越高，正好大賺一筆。上述現(xiàn)象在當(dāng)前絕非個(gè)別，只是也許沒有這個(gè)例子那么夸張而已。筆者無力改變這種現(xiàn)象，但試圖提出一些在擴(kuò)聲系統(tǒng)中節(jié)能減排的建議，因此不打算做理論分析，只是分別從建聲設(shè)計(jì)、擴(kuò)聲設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控各方面談?wù)勛约旱目捶āP(yáng)聲器系統(tǒng)、功放、信號(hào)處理設(shè)備、調(diào)音臺(tái)、信號(hào)控制設(shè)備和信號(hào)源，逆著系統(tǒng)信號(hào)流程是因?yàn)閾P(yáng)聲器系統(tǒng)和功放是擴(kuò)聲系統(tǒng)的“能耗大戶”，最具有節(jié)能潛力，因此最先講述。
二、建聲設(shè)計(jì)
就廣義的擴(kuò)聲系統(tǒng)而言，擴(kuò)聲環(huán)境是擴(kuò)聲系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。建聲設(shè)計(jì)不僅影響擴(kuò)聲效果，而且也影響擴(kuò)聲系統(tǒng)的能耗。由于中小型工程很少進(jìn)行專業(yè)的建聲設(shè)計(jì)，往往是由裝潢設(shè)計(jì)來兼任，而絕大多數(shù)裝潢設(shè)計(jì)人員缺乏專業(yè)的建聲設(shè)計(jì)能力，只知道擴(kuò)聲場(chǎng)所需要吸聲，于是采用大量的軟包或穿孔吸聲板來裝潢，造成擴(kuò)聲場(chǎng)所吸聲過度而且各頻段吸聲不均勻，不僅使音質(zhì)受影響，也提高了對(duì)擴(kuò)聲功率的要求。因此，避免過度吸聲可以降低擴(kuò)聲功率而節(jié)能。
室內(nèi)聲場(chǎng)中某一點(diǎn)的聲壓級(jí)除了直達(dá)聲以外，還有反射聲的貢獻(xiàn)，特別是有益的早期反射聲。如果建聲設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)姆瓷涿�、利用聲擴(kuò)散，使早期反射聲得到充分利用，也能夠減小擴(kuò)聲功率，達(dá)到節(jié)能的目的。
三、擴(kuò)聲設(shè)計(jì)
(1)揚(yáng)聲器系統(tǒng)
揚(yáng)聲器系統(tǒng)是擴(kuò)聲系統(tǒng)最終端設(shè)備，卻也是效率最低的設(shè)備，因?yàn)閾P(yáng)聲器的電/聲轉(zhuǎn)換效率是比較低的，特別是直接輻射式揚(yáng)聲器，其電/聲轉(zhuǎn)換效率只有1%～4%，也就是說加給揚(yáng)聲器100W電功率，揚(yáng)聲器輸出的聲功率只有1～4W。正因?yàn)槿绱�，揚(yáng)聲器系統(tǒng)是擴(kuò)聲系統(tǒng)節(jié)能的最關(guān)鍵因素。
�、� 選用最大聲壓級(jí)適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器系統(tǒng)
設(shè)計(jì)人員常常根據(jù)擴(kuò)聲工程類別和要求，依據(jù)GB 50371—2006《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范》等國家或部標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不同類型和級(jí)別要求的最大聲壓級(jí)，通過“距離加倍聲壓級(jí)相差6dB”來簡(jiǎn)單估算對(duì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)要求的最大聲壓級(jí)，為了保險(xiǎn)起見，還要再加一定的余量。
且不說GB 50371—2006標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定最大聲壓級(jí)是否合理，而按照“距離加倍聲壓級(jí)相差6dB”估算出來的是直達(dá)聲的聲壓級(jí)，前面提到過室內(nèi)聲場(chǎng)的聲壓級(jí)還有反射聲的貢獻(xiàn)。在進(jìn)行EASE聲場(chǎng)模擬時(shí)就可以很明顯地看出，即使全頻混響時(shí)間在1s以下，總聲壓級(jí)還是要比直達(dá)聲聲壓級(jí)高出許多。
可見，通過上面簡(jiǎn)單估算的最大聲壓級(jí)一般不必再加余量已經(jīng)夠“保險(xiǎn)”了。近年來，擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)音量過大已經(jīng)逐漸引起人們的重視( 后面還要專門談到) 。因此，不要一味追求聲壓級(jí)過高的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲無論選擇聲壓級(jí)多么高的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，最終擴(kuò)聲的實(shí)際音量還是要受到傳聲增益的限制。
② 選用靈敏度高的揚(yáng)聲器系統(tǒng)
揚(yáng)聲器的靈敏度是可以表征揚(yáng)聲器效率的一個(gè)特性參數(shù)。由于功率和聲壓級(jí)是對(duì)數(shù)關(guān)系，如果揚(yáng)聲器的特性靈敏度級(jí)高3dB，加給揚(yáng)聲器的功率就可以減少一半。也就是說，靈敏度分別為93dB和96dB的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，要在距離揚(yáng)聲器中軸線1m處得到113dB的聲壓，前者要加上100W功率驅(qū)動(dòng)，而后者只要50 W。
有人說靈敏度低的揚(yáng)聲器音質(zhì)更好，例如被HiFi發(fā)燒友趨之若鶩的LS3 /5A 揚(yáng)聲器靈敏度只有82．5dB。其實(shí)不盡然，法國LMlab(勁浪) 揚(yáng)聲器靈敏度都很高。對(duì)專業(yè)擴(kuò)聲揚(yáng)聲器更不必在意靈敏度高低對(duì)音質(zhì)的影響。因此，盡量選用高靈敏度的揚(yáng)聲器是擴(kuò)聲系統(tǒng)節(jié)能的最重要措施之一。
�、� 選用功率分頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)
雖然電子分頻系統(tǒng)通常可以取得比功率分頻更好的音質(zhì)，但其代價(jià)是必須分別用功放去驅(qū)動(dòng)各路揚(yáng)聲器，使功放的數(shù)量和能耗大大增加。其實(shí)質(zhì)量好的功率分頻全頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)也具有優(yōu)良的音質(zhì)，因此從節(jié)能的角度出發(fā)還是盡量使用功率分頻的整體或分立( 中高音揚(yáng)聲器系統(tǒng)獨(dú)立，但從低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)取得功率分頻的驅(qū)動(dòng)) 的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
�、� 盡量減少輔助揚(yáng)聲器
濫設(shè)“輔助”揚(yáng)聲器可以說是目前擴(kuò)聲工程中最普遍的問題。筆者幾年前應(yīng)邀去解決一個(gè)中型多功能報(bào)告廳因明顯的聲音拖尾造成語音清晰度差、傳聲增益低等問題，去了以后發(fā)現(xiàn)該廳建聲方面沒什么大問題，但廳內(nèi)除了兩只返聽揚(yáng)聲器和安裝在舞臺(tái)內(nèi)的兩只低音揚(yáng)聲器外，主席臺(tái)口兩邊各吊裝了兩只全頻揚(yáng)聲器，觀眾廳兩邊側(cè)墻和后墻又每邊各吊裝了3只全頻揚(yáng)聲器。在這10只揚(yáng)聲器“包圍”下，致使廳內(nèi)產(chǎn)生了嚴(yán)重的聲干涉現(xiàn)象。于是，筆者只保留主席臺(tái)口兩側(cè)各1只揚(yáng)聲器作為主擴(kuò)聲，其余8只揚(yáng)聲器的功放全部關(guān)閉，并取下兩只裝入舞臺(tái)內(nèi)低音揚(yáng)聲器旁作為前排補(bǔ)聲以使聲像下移。結(jié)果聲音拖尾完全消失，語音清晰度很好，傳聲增益得到明顯提高，聲像一致性也明顯改善。幾年來接待多位名人講學(xué)，效果十分滿意。
造成濫設(shè)“輔助”揚(yáng)聲器的原因一方面是一些工程商缺乏正確的設(shè)計(jì)水平和調(diào)試手段，為了不易產(chǎn)生聲反饋嘯叫，就在觀眾廳大量設(shè)置“輔助”揚(yáng)聲器以提高聽眾附近的聲壓，以為這樣就可以降低主揚(yáng)聲器聲壓而避免聲反饋嘯叫; 另一方面便可能是前面提到過的利益驅(qū)使。
實(shí)際上，除非進(jìn)深特別大而層高又很矮、或是建聲太差以及主擴(kuò)聲揚(yáng)聲器會(huì)產(chǎn)生聲陰影的有樓座的廳堂才需要考慮設(shè)置輔助揚(yáng)聲器。只要建聲不太差、系統(tǒng)調(diào)試得當(dāng)，主揚(yáng)聲器可以保證聲壓級(jí)和聲場(chǎng)不均勻度達(dá)到指標(biāo)，而且聽眾都在臨界距離之內(nèi)，既改善了聲像一致性，又節(jié)省了輔助揚(yáng)聲器及其功放，顯然符合節(jié)能和節(jié)省資源的目的。
(2)功放
① 選用高效率功放
專業(yè)聲頻功放多年來的主流是AB類，它的效率可以達(dá)70%～80%，實(shí)際上是指單純功率放大級(jí)在滿功率時(shí)的效率值。實(shí)際上在輸出功率很小的時(shí)候，功放管功率損耗明顯增加，效率便大大下降，只有20%～30%。為此派生出了所謂G類和H類功放，它們都是使功率管供電電壓隨輸出功率自動(dòng)調(diào)整，低功率輸出時(shí)功率管供電電壓隨之降低，以減小功率損耗，使功放效率得以提高。近些年由于D 類功放解決了開關(guān)干擾問題，已經(jīng)在擴(kuò)聲領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，其效率可達(dá)到80%～90%，而小功率輸出時(shí)效率不像AB類那樣明顯下降，由于效率高，功率管的散熱器也大大減小，因此D 類功放功率損耗和資源損耗都很低。
開關(guān)電源的應(yīng)用也提高了功放的整體效率。相比線性電源，它的功率損耗和資源損耗都要小很多，線性電源功放里單是那又大又重的電源變壓器要消耗多少硅鋼和銅材。目前AB類功放和D類功放都有使用開關(guān)電源的，尤其是D類功放和開關(guān)電源可以說是相得益彰。
現(xiàn)在D類功放價(jià)格還比較貴，其實(shí)它的生產(chǎn)成本比AB類功放低，其價(jià)格一定會(huì)逐漸走低。目前使用開關(guān)電源的AB 類功放或許可以兼顧高效率和低成本。
�、� 功放的輸出功率適當(dāng)
為了取得足夠的動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)人員常常把功放的功率余量設(shè)計(jì)得很大。其實(shí)除非是一些高動(dòng)態(tài)場(chǎng)合，一般功放額定輸出功率取揚(yáng)聲器系統(tǒng)額定輸入功率的1．0～1．2倍就可以了，即使是高動(dòng)態(tài)場(chǎng)合，一般有1．5倍也能滿足使用要求。功放過大的功率余量顯然增加能耗和資源損耗，所以功放的輸出功率要適當(dāng)選擇。
(3)信號(hào)處理設(shè)備
數(shù)字聲頻處理器的應(yīng)用日益廣泛，用它代替擴(kuò)聲系統(tǒng)的均衡器、壓限器、分頻器和反饋抑制器等常用的信號(hào)處理設(shè)備，也可以節(jié)省不少能耗和資源損耗，而且系統(tǒng)顯得簡(jiǎn)潔，更可以將調(diào)試結(jié)果鎖定，防止被使用調(diào)控人員調(diào)亂。
(4)調(diào)音臺(tái)
常常看到一些簡(jiǎn)單的擴(kuò)聲系統(tǒng)使用了輸入通道很多而且有多編組輸出的中型調(diào)音臺(tái)，而大多數(shù)輸入通道和編組都是空置的。這樣不僅造成資源浪費(fèi)和功耗增加，而且非專業(yè)的使用人員不易調(diào)控。工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際使用要求選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)音臺(tái)，對(duì)于一些中、小型會(huì)議系統(tǒng)甚至可以不用調(diào)音臺(tái)。筆者近些年做了多次嘗試，主要是利用智能混音器或“手拉手”會(huì)議系統(tǒng)配合數(shù)字聲頻處理器組成“免調(diào)控”擴(kuò)聲系統(tǒng)，并將語言擴(kuò)聲和媒體播放在數(shù)字聲頻處理器不同輸入通道分別處理: 發(fā)言通道對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮、電平壓縮和反饋抑制，達(dá)到發(fā)言時(shí)“打開電源就正常使用而且音量不需要調(diào)節(jié)”; 而播放通道則保持信號(hào)全頻帶傳輸，并使用便攜式計(jì)算機(jī)作為全功能播放器，播放音量就在便攜式計(jì)算機(jī)上調(diào)節(jié)，不僅使用方便，還能錄音。
(5)信號(hào)控制設(shè)備
① 信號(hào)選擇設(shè)備
現(xiàn)在有很多小工程也都配置了信號(hào)矩陣，而且往往達(dá)到8路輸入、8路輸出甚至更多，然而不難發(fā)現(xiàn)有不少工程的矩陣輸入只接了2～3路而輸出更是只接了1路。
矩陣可以將任意一路輸入的源信號(hào)接到任意一路(或多路) 的輸出負(fù)載上，因此各負(fù)載可分別接入相同或不同的源信號(hào)。但既然輸出只有1 路，使用矩陣就沒有任何意義，完全可以只用信號(hào)選擇器。矩陣通常必須做成有源的，因?yàn)閷?duì)于視頻(包括VGA)這樣有阻抗匹配要求的信號(hào)，不能簡(jiǎn)單地把兩路( 甚至更多) 輸出同時(shí)接到1路輸入上，必須通過電子線路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分配才行。而信號(hào)選擇器因?yàn)橹挥幸宦份敵�，用機(jī)械開關(guān)做成無源的就可以了，這樣當(dāng)然也節(jié)約了能源。
�、� 不濫用集中控制系統(tǒng)
集中控制系統(tǒng)確實(shí)可以提高使用方便性，但現(xiàn)在也出現(xiàn)了“濫用”現(xiàn)象。筆者覺得在有專門調(diào)控人員和控制室的場(chǎng)合一般不需要配置集中控制系統(tǒng)，因?yàn)檎{(diào)控人員在控制室可以利用設(shè)備原來的控制機(jī)構(gòu)來直接控制，沒有必要使用集中控制系統(tǒng)來控制; 而如果控制器給主持者使用，則反而可能因?yàn)椤半p重控制”的不協(xié)調(diào)造成不必要的麻煩。因此，一般只有由主持者“自助”使用擴(kuò)聲系統(tǒng)的場(chǎng)合配置集中控制系統(tǒng)才有積極意義。
常常看到許多會(huì)議室配置的集中控制器只是用來控制投影機(jī)和屏幕的升降，而投影機(jī)和屏幕原本都有自帶的遙控器，再用中控沒有什么意義。省去集中控制系統(tǒng)自然可以節(jié)省相當(dāng)?shù)哪茉春唾Y源。
(6)信號(hào)源
包括傳聲器和播放設(shè)備。
① 傳聲器
傳聲器節(jié)能主要指電容(包括駐極體)傳聲器需要電源，那種只能用電池供電而不能使用幻像電源的駐極體傳聲器不宜再選用，因?yàn)橐碾姵剡@個(gè)污染源，而舊電池回收至今還沒有切實(shí)有效的方法; 為此無線傳聲器也要盡量使用可充電電池。
② 播放、錄音設(shè)備
前面已經(jīng)提到，對(duì)于一般中、小會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)，用便攜式計(jì)算機(jī)代替DVD 播放機(jī)等不僅方便，而且播放的聲頻和視頻文件格式更多，還可以安裝簡(jiǎn)單的錄音軟件進(jìn)行會(huì)議錄音，這樣便可以省去播放機(jī)和錄音機(jī)。
四、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控
現(xiàn)在許多擴(kuò)聲場(chǎng)合音量都很大，用“震耳欲聾”來形容一點(diǎn)也不為過。前面說過，擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)音量過大已經(jīng)逐漸引起人們的重視，中央樂團(tuán)著名的調(diào)音師宋效曾先生稱之為“聲暴力”，許多業(yè)內(nèi)專家對(duì)《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范》等擴(kuò)聲標(biāo)準(zhǔn)也提出了質(zhì)疑，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)都只規(guī)定了最大聲壓級(jí)大于或等于多少，也就是只有下限沒有上限，因而給人的印象似乎是聲壓級(jí)越大越好。最后再順便提一下舞臺(tái)燈光。舞臺(tái)不很高大時(shí)盡可能使用三基色冷光燈和LED 電腦燈也是節(jié)能的重要方面。
結(jié) 語
上面敘述了擴(kuò)聲系統(tǒng)節(jié)能的一些看法和建議，當(dāng)然應(yīng)該在不影響功能和性能的前提下而節(jié)能。也許有人覺得擴(kuò)聲系統(tǒng)節(jié)能微不足道，但“節(jié)能減排”就是應(yīng)當(dāng)從細(xì)微處入手，一點(diǎn)一滴做起，才能保護(hù)大家賴以生存的地球，使人類世世代代無憂無慮地生活下去。
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