CN105764008B - 一种调试扩声系统传输频率特性的方法及装置 - Google Patents

一种调试扩声系统传输频率特性的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种调试扩声系统传输频率特性的方法及装置，包括以下步骤：1、测出扩声系统1/3倍频程各频带的总噪声级；2、扩声系统播放粉红噪声信号，测出1/3倍频程各频带的当前相对声压级，计算信噪比，当信噪比大于15dB时将当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的相对声压级；3、计算一个与1/3倍频程大多数频带的相对声压级更为接近的值作为参考值；4、将1/3倍频程各频带的相对声压级分别与参考值作差值得到各频带需衰减或提升的dB数值；5、根据步骤4结果调整扩声系统中均衡器的增益提升值或衰减值；6、测量调整后的扩声系统1/3倍频程各频带的相对声压级，将该相对声压级中的最大值与最小值相减，所得差值在1dB内则扩声系统传输频率特性调试成功。

Description

一种调试扩声系统传输频率特性的方法及装置
技术领域
本发明涉及电声技术领域，尤其涉及一种调试扩声系统传输频率特性的方法及装置。
背景技术
扩声系统包括系统中的设备和声场环境。设备主要包括声源、调音台、周边信号处理器、声频功率放大器、扬声器系统等。扩声系统工作时，声源信号先转为电信号，然后经放大、混音、信号处理、功率放大，最后通过扬声器系统还原于所服务的声场环境。
扩声系统的传输频率特性反映了扩声系统对各频率的响应情况，由于受设备和声场环境的影响，扩声系统对不同的频率会有不同的响应，从而影响扩声系统对声源信号的还原效果。因此需要对扩声系统进行调试，使其传输频率特性尽量平直。
现有的调试方法较为复杂，同时调试系统价格也较高，携带不方便，调试过程也要求操作人员要有较高的专业水平。而扩声系统调试人员水平参差不齐，他们很多人是工作需要或兴趣爱好而从事这项工作，不一定有很扎实的扩声系统调试基础。另外很多音响工程公司或音响演出公司规模小，系统调试设备不齐全。对于厅堂扩声或演出扩声，调试时间一般都很紧张。因此很多声频工程师希望有一种高效便捷的扩声系统传输频率特性的调试方法和装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种快速且准确的扩声系统传输频率特性的调试方法和装置。
为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：
一种调试扩声系统传输频率特性的方法，包括以下步骤：
步骤1：测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，把该当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的总噪声级，所述相对声压级是指未经过校准的声压级；
步骤2：扩声系统播放粉红噪声信号，测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，根据该当前相对声压级和1/3倍频程各频带的总噪声级计算信噪比，当信噪比大于15dB时将当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的相对声压级；
步骤3：计算一个与1/3倍频程大多数频带的相对声压级更为接近的值作为参考值；
步骤4：将1/3倍频程各频带的相对声压级分别与参考值作差值得到各频带需衰减或提升的dB数值；
步骤5：根据步骤4的结果调整扩声系统中均衡器的增益提升值或衰减值；
步骤6：测量调整后的扩声系统1/3倍频程各频带的相对声压级，将该相对声压级中的最大值与最小值相减，所得差值在1dB内则扩声系统传输频率特性调试成功。
进一步的，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级进行聚类，共分成三类，取其中数量最多的一类，对其取平均值，将该平均值作为参考值。
进一步的，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，取中位数作为参考值。
进一步的，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，去掉3个最大值和3个最小值，对剩余数据取平均值，将该平均值作为参考值。
进一步的，步骤1中所述粉红噪声信号的频谱密度为20Hz～20kHz±2dB，峰值因素≥2，信噪比≥60dB。
一种调试扩声系统传输频率特性的装置，包括通过声信号传输线相互连接的测试传声器和智能终端，所述智能终端上装载有声信号实时分析软件，所述测试传声器将声场中测试点的声信号转换成电信号后传给智能终端，由声信号实时分析软件进行分析处理，根据分析处理的结果调整扩声系统的传输频率特性。
进一步的，所述声信号实时分析软件包括用于产生粉红噪声信号的第一线程和用于分析处理测试传声器接收到的声信号的第二线程。
进一步的，所述智能终端通过声信号传输线与扩声系统连接，将粉红噪声信号传给扩声系统播放。
进一步的，所述第二线程包括1/3倍频程滤波模块、相对声压级计算模块、信噪比判断模块、参考值计算模块、各频带增益修正值计算模块和信息显示模块。
进一步的，所述智能终端为智能手机，所述智能手机的操作系统为安卓操作系统或苹果操作系统。
本发明通过测试传声器在声场测试点接收声信号，然后传给智能终端的声信号实时分析软件进行分析处理，根据分析处理所得数据去调整扩声系统中的均衡器参数，即可快速地将扩声系统传输频率特性准确调试好，步骤简单，操作方便，装置易安装和使用、成本低、体积小、重量轻，大大提高了调试的效率。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明的声信号实时分析软件的模块图；
图3是扩声系统传输频率特性调试参考值示意图；
图中：1-测试传声器、2-智能终端、3-声信号传输线、4-扩声系统。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：
本发明所述的调试扩声系统传输频率特性的方法，包括以下步骤：
步骤1：测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，把该当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的总噪声级，所述相对声压级是指未经过校准的声压级。
声压级的计算公式为：p指的是测量位置处的声压，p0是参考声压值。测试传声器(话筒)会将声信号转为电信号，所以声压级的计算公式变为：但手机及测试传声器的增益值(放大倍数)不确定，因此实际上手机上接收到的声信号还会乘上一个系数，u实际为A*u,A为系统的声音信号放大系数。所以一般需要校准，实际工程中是把一个Lp＝94dB的1000Hz的声音信号给测试传声器，以获得系统的增益校准系数B，使得此时Lp＝20lg(A*u*B)＝94dB。
由于校准时这些系数对各频带都是一样的，为简单起见，本发明就不校准，直接对接收到声音信号取对数。若将校准过的声压级称为绝对声压级，则这种没校准过的声压级就称之为相对声压级。
步骤2：扩声系统播放粉红噪声信号，测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，根据该当前相对声压级和1/3倍频程各频带的总噪声级计算信噪比，当信噪比大于15dB时将当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的相对声压级。
步骤3：计算一个与1/3倍频程大多数频带的相对声压级更为接近的值作为参考值。
其中，参考值用以下三种方法之一计算得到：
(1)将1/3倍频程各频带的相对声压级进行聚类，共分成三类，取其中数量最多的一类，对其取平均值，将该平均值作为参考值；
(2)将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，取中位数作为参考值；
(3)将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，去掉3个最大值和3个最小值，对剩余数据取平均值，将该平均值作为参考值。
步骤4：将1/3倍频程各频带的相对声压级分别与参考值作差值得到各频带需衰减或提升的dB数值。
步骤5：根据步骤4的结果调整扩声系统中均衡器的增益提升值或衰减值。
步骤6：：测量调整后的扩声系统1/3倍频程各频带的相对声压级，将该相对声压级中的最大值与最小值相减，所得差值在1dB内则扩声系统传输频率特性调试成功，若不在1dB内则按上述步骤重新调试。最大值与最小值的差值越小证明传输频率特性越平直，调试效果越好。
优选的，步骤1中所述粉红噪声信号的频谱密度为20Hz～20kHz±2dB，峰值因素≥2，信噪比≥60dB。
如图1所示，本发明所述的调试扩声系统传输频率特性的装置，包括通过声信号传输线3相互连接的测试传声器1和智能终端2，智能终端2上装载有声信号实时分析软件，测试传声器1将声场中测试点的声信号转换成电信号后传给智能终端2，由声信号实时分析软件进行分析处理，根据分析处理的结果调整扩声系统的传输频率特性。测试传声器1应满足SJ/T 10724-1996的规定。工程师调试扩声系统频率传输特性时，由智能终端2上的声信号实时分析软件或由其它声信号源产生粉红噪声信号传给扩声系统4播放，若由声信号实时分析软件产生粉红噪声信号，则智能终端2通过声信号传输线3与扩声系统4连接，扩声系统4播放粉红噪声信号。测试传声器1将声场中测试点的声信号转换成电信号后传给智能终端2进行分析处理，在智能终端2屏幕上显示出1/3倍频程各频带需提升或衰减的dB数，工程师对扩声系统4的均衡器进行相应调整后在智能终端2屏幕上显示扩声系统传输频率特性是否调试成功。
智能终端2优选为智能手机，智能手机的操作系统为安卓操作系统或苹果操作系统。
如图2所示，声信号实时分析软件包括用于产生粉红噪声信号的第一线程和用于分析处理测试传声器接收到的声信号的第二线程，第二线程包括1/3倍频程滤波模块、相对声压级计算模块、信噪比判断模块、参考值计算模块、各频带增益修正值计算模块和信息显示模块。软件的主要功能是计算各频带的相对声压级、判断信噪比、计算参考值、计算各频带相对声压级与参考值的差值并实时更新、对比更新后的各频带相对声压级的最大值和最小值及其对应的频率、根据前述最大值最小值输出调试是否成功信息、生成粉红噪声等。该软件工作时，第一线程首先判断是否有产生粉红噪声命令，若有则产生粉红噪声，直到收到停止命令，否则继续查询是否有产生粉红噪声命令。第二线程首先接收测试传声器1输入的信号，经1/3倍频程滤波模块滤波后计算各频带的相对声压级，判断输入信号是否存在粉红噪声信号，若否则将此相对声压级设定为系统总噪声级并保存数据。判断用户是否开始测量扩声系统频率传输特性，若是则将加入粉红噪声信号后的1/3倍频程各频带的相对声压级分别与保存的各频带系统总噪声级进行对比，判断是否符合信噪比要求，在屏幕上显示出提醒信息。对符合信噪比要求的情况，用以下三种方法之一计算声压级参考值：(1)将1/3倍频程各频带的声压级进行聚类，共分成三类，取其中数量最多的一类，对其取平均值，将该平均值作为参考值；(2)将1/3倍频程各频带声压级按大小顺序排列，取中位数作为参考值；(3)将1/3倍频程各频带声压级按大小顺序排列，去掉3个最大值和3个最小值，对剩余数据取平均值，将该平均值作为参考值。图3是参考值示意图。参考值计算出来后，再计算1/3倍频程各频带的相对声压级分别与参考值的差值，供工程师设置扩声系统中的均衡器的增益提升值或衰减值。扩声系统4的均衡器调整好以后，声信号实时分析软件更新1/3倍频程各频带的相对声压级，并将它们中的最大值与最小值相减，判断所得差值是否在1dB内，若是则在智能终端2屏幕上显示调试成功信息，若否则继续按上述步骤调试。
实例效果与验证
选择的系统软硬件配置为：声望i436传声器、Coolpad 9190_T00智能手机、安卓4.3版本。测试信号采用粉红噪声信号。测量某多媒体教室的扩声系统。
表1列出了测量得到的系统总噪声级和传输频率特性数据。
表1测量数据列表
从上述数据可看出，符合信噪比要求。采用聚类方法对传输频率特性各频带计算出来参考值为70.1dB。1/3倍频程各频带需提升或衰减的增益值见表2：
表2增益提升或衰减数值列表
对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种调试扩声系统传输频率特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，把该当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的总噪声级，所述相对声压级是指未经过校准的声压级；
步骤2：扩声系统播放粉红噪声信号，测出扩声系统1/3倍频程各频带的当前相对声压级，根据该当前相对声压级和1/3倍频程各频带的总噪声级计算信噪比，当信噪比大于15dB时将当前相对声压级作为1/3倍频程各频带的相对声压级；
步骤3：计算一个与1/3倍频程各频带的相对声压级更为接近的值作为参考值；
步骤4：将1/3倍频程各频带的相对声压级分别与参考值作差值得到各频带需衰减或提升的dB数值；
步骤5：根据步骤4的结果调整扩声系统中均衡器的增益提升值或衰减值；
步骤6：测量调整后的扩声系统1/3倍频程各频带的相对声压级，将该相对声压级中的最大值与最小值相减，所得差值在1dB内则扩声系统传输频率特性调试成功。
2.根据权利要求1所述的调试扩声系统传输频率特性的方法，其特征在于，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级进行聚类，共分成三类，取其中数量最多的一类，对其取平均值，将该平均值作为参考值。
3.根据权利要求1所述的调试扩声系统传输频率特性的方法，其特征在于，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，取中位数作为参考值。
4.根据权利要求1所述的调试扩声系统传输频率特性的方法，其特征在于，步骤3中所述参考值的计算方法为：将1/3倍频程各频带的相对声压级按大小顺序排列，去掉3个最大值和3个最小值，对剩余数据取平均值，将该平均值作为参考值。
5.根据权利要求1所述的调试扩声系统传输频率特性的方法，其特征在于：步骤1中所述粉红噪声信号的频谱密度为20Hz~20kHz±2dB，峰值因素≥2，信噪比≥60dB。
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