通過(guò)多種工程思路設(shè)計(jì)音響擴(kuò)聲系統(tǒng)，解決階梯教室音頻存在的問(wèn)題，大限度噪聲和回聲，保證大學(xué)校園階梯教室良好的聲場(chǎng)效果，保障階梯教室的教學(xué)效果，發(fā)揮階梯教室教學(xué)功能。

一、階梯教室是校園教學(xué)過(guò)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(guò)程中扮演著越來(lái)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(tái)，成為大學(xué)校園的一道風(fēng)景線(xiàn)，是大學(xué)開(kāi)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(tái)，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)，使階梯教室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)校園階梯教室的音響擴(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(lèi)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(chǎng)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(lái)解決噪聲、回聲等問(wèn)題，保證良好的聲場(chǎng)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(wèn)題

面對(duì)如此“空曠”的教室，首先需要面對(duì)的就是回聲問(wèn)題。階梯教室比較突出的一個(gè)特點(diǎn)就是層高比較高，加上房間的長(zhǎng)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(guò)程中很容易產(chǎn)生回聲問(wèn)題。如何解決回聲問(wèn)題，成為首先需要做的。

解決回聲便捷實(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(wú)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(guò)數(shù)字音頻處理器來(lái)進(jìn)一步解決問(wèn)題。數(shù)字音頻處理器擁有基于DSP平臺(tái)的回聲技術(shù)，接下來(lái)說(shuō)一說(shuō)它的回聲工作原理。

數(shù)字音頻處理器的回聲算法原理。回聲模塊使用自適應(yīng)濾波器來(lái)識(shí)別未知回聲信道，并基于揚(yáng)聲器產(chǎn)生的信號(hào)與多徑回波之間的相關(guān)性來(lái)關(guān)聯(lián)參數(shù);建立遠(yuǎn)端到對(duì)端信號(hào)模型，將回聲路徑進(jìn)行模擬，并通過(guò)自適應(yīng)算法調(diào)整對(duì)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(hào)值，從而實(shí)現(xiàn)回聲。自適應(yīng)濾波器是以輸入和輸出信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)估計(jì)，并且濾波器系數(shù)通過(guò)特定算法自動(dòng)調(diào)整，是一種實(shí)現(xiàn)佳濾波特性的算法或裝置。

遠(yuǎn)端輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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(huà)近端靜音的情況。誤差e也會(huì)通過(guò)NLP(非線(xiàn)性處理)發(fā)送給另一方以產(chǎn)生舒適噪聲。

了解完回聲的原理后，關(guān)注一下目前大部分階梯教室的音頻設(shè)備使用狀況：無(wú)線(xiàn)話(huà)筒或者有線(xiàn)話(huà)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)階梯教室音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的時(shí)候，通過(guò)增加音頻處理器去解決部分回聲和噪音問(wèn)題。

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(wèn)題。由于學(xué)校在采購(gòu)過(guò)程中過(guò)分考慮設(shè)備的性?xún)r(jià)比或是對(duì)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(wèn)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(wèn)題呢?首先，在選擇音頻設(shè)備的時(shí)候盡量選擇外品牌。品牌的產(chǎn)品在參數(shù)上雖然沒(méi)有額外的優(yōu)勢(shì)，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。

當(dāng)然，在實(shí)際選型過(guò)程可以適當(dāng)?shù)卦黾庸β视嗔浚部梢园凑? 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(wèn)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(chǎng)的均勻度，以避免聲源出現(xiàn)移位現(xiàn)象。

接下來(lái)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(xiàn)麥克風(fēng)和無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)。在教學(xué)過(guò)程中，教師通常需要多處走動(dòng)，所以使用無(wú)線(xiàn)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(xiàn)麥克風(fēng)。同等價(jià)位下，有線(xiàn)麥克風(fēng)比無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)要好，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)話(huà)筒的信號(hào)在傳播過(guò)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(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)比有線(xiàn)麥克風(fēng)要方便得多，有效范圍內(nèi)走到哪兒說(shuō)到哪兒，可以說(shuō)二者各有優(yōu)勢(shì)。

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

2、有線(xiàn)麥克風(fēng)的選型。有線(xiàn)麥克風(fēng)分為動(dòng)圈式和電容式兩種類(lèi)型，從指向性上又分全方向、雙向、心型、超心型四種。教室有線(xiàn)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?lài)[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(wú)論是無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)還是有線(xiàn)麥克風(fēng)，都要嘗試使用品牌。

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(kāi)關(guān)機(jī)方法。如何讓教師在辛苦的課堂教學(xué)后能夠簡(jiǎn)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)前設(shè)備到后設(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(kāi)關(guān)瞬間對(duì)供電電路的沖擊，也可避免供電電路對(duì)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(guò)其內(nèi)部的電路控制，按照先后順序依次打開(kāi)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)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)序器甚至能夠外界的電磁干擾，對(duì)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(guò)預(yù)算的話(huà)可以考慮。

五、結(jié)語(yǔ)

高等教育中要更加重視階梯教室的存在，充分利用階梯教室的優(yōu)點(diǎn)來(lái)支撐學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)。所以要求校方在設(shè)計(jì)階梯教室的音響擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)，盡可能一切干擾聲場(chǎng)的因素，大限度地發(fā)揮階梯教室的作用。