数字影院音频解决方案 保利院线 技术交流

1. 数字影院音频解决方案保利院线 技术交流 北京东方佳联影视技术有限公司 2013年10月

2. 提 纲 • 现代电影音响系统发展情况 • 影院音频系统安装和调试 • 国内影院音响市场介绍 • QSC公司情况介绍 • QSC影院产品介绍 • QSC影院产品特性介绍 • 典型应用 • 系统解决方案示例 • DCP使用培训 • QSC功率放大器和扬声器使用注意事项

3. 现代电影音响系统的发展 • 电影的发明 — 黑白电影（默片），一百多年前 • 电影图像 —— 16mm,35mm,70mm等 • 有声电影 —— 单声道、立体声、环绕立体声 • 电影声迹 —— 磁性声迹、光学声迹、数字声迹 • 胶片电影 —— 数字电影（21世纪开始） • 多声道音频系统（2010年之后）

4. 数字电影音响系统的特点 • 音频信号数字化： • 将传统的模拟信号转换为数字信号，进行数字化的传输、处理和存储，相比模拟信号，其具有抗干扰能力强，动态范围大和信号处理方式简单等诸多优点。 • 音频质量大幅提高： • DCI标准规定数字电影每通道音频信号采用24位量化，48KHz或96KHz的采样率，其品质要远高于CD音质。 • 音频通道增多： • DCI标准中定义了未来的影院音频通道要达到16路数字音频，用来满足影片放映的需要。近两年来又增加了Auro-3D、Atoms等多声道系统（3D音响）。

5. 数字电影音响系统的特点 • 音频系统的管理和监控的网络化： • 数字影院的数字放映和音响设备给集中管理和监控设备的运行提供了可能性，影院可以通过内部以太网络甚至通过广域网实时的监控影院设备的运行状态。 • 音频传输的网络化： • 数字化的音频可以通过网络进行传输，可以和数字影片一起存储在影院的的中央存储服务器上。 • 对各种音频设备的要求更高： • 为了给观众营造更好的观影感受，数字音频的动态范围更大，对功率放大器和扬声器的性能和稳定性要求更高。

6. 数字电影音响系统的构成

7. 数字电影音响系统的构成（7.1声道系统） 关键设备： 影院处理器 分频器 功率放大器 扬声器 其他设备： 监听 时序电源 CD播放机

8. 多厅影院的数字电影音响系统的构成 关键设备： 影院处理器 分频器 功率放大器 扬声器 其他设备： 监听 时序电源 DVD播放机 网络设备： 网络交换机 监控电脑 监控终端

9. 数字电影 - 多声道音响系统 13.1系统

10. 数字电影 - 多声道音响系统 Barco Auro-3D

11. 数字电影 - 多声道音响系统 Dolby Atoms

12. 数字影院音响系统的设计原则 • 根据影厅大小进行设计 • 根据需要选择声音系统的制式（5.1/7.1或多声道系统） • 按照影厅的需要选择扬声器和功放 • 满足标准所规定的各项指标 • 首先确定影院的声音制式 • 然后确定扬声器的功率和型号 • 根据扬声器选择适当的功率放大器

13. 数字影院音响系统 技术标准 影厅内混响时间和容积的对应关系：

14. 数字影院音响系统 技术标准 各声道声压级目标： • 银幕主扬声器 -- 峰值声压级 • 103分贝（在银幕到后墙距离的2/3处测量） • 次低音扬声器 -- 峰值声压级 • 113分贝 （在银幕到后墙距离的2/3处测量） • 侧面环绕声扬声器 -- 峰值声压级 • 100分贝（在影厅宽度的2/3处测量） • 后墙环绕声扬声器 -- 峰值声压级 • 100分贝 （在银幕到后墙距离的1/2处测量）

15. 数字影院音响系统 技术标准

16. 数字影院音响系统 频响曲线 频响曲线很重要，但是听感同样重要！！

17. 数字音频 简介 • 为什么要使用数字音频？ • 目前数字音频精度已经大幅提高。 • 数字音频信号便于编辑，处理，存储和传输。 • 数字音频信号不受电磁干扰，可以长距离传输。 • 音频信号的数字化分为两个过程： 1，将模拟信号转换为数字信号（模数转换，A/D） 2，将数字信号转换为模拟信号（数模转换，D/A） • A/D转换包含了采样、量化、编码等过程。 • 音频重放需将模拟信号，所以需要D/A转换

18. 数字音频 简介 音频信号的数字化的步骤： 模拟音频信号 低通滤波器 采样 量化 编码 数字码流 模拟信号量化 量化信号编码 D/A转换 t1 t1 t1时的数字信号

19. 数字音频 简介 • 采样时间和量化深度与A/D转换的关系

20. 数字音频 信号处理 数字信号处理的优点： • 精度高，处理频率越来越高。 • 灵活性高，可以通过编程改变功能和系统 • 可靠性强，不易受到干扰 • 操作简单 • 处理能力强，可以同时处理多通道信号。

21. 数字音频 信号处理 数字音频处理器在影院系统中的应用： • 电子分频器 • 压缩保护 • 均衡器 • 延时 • 低频扩展 • 音频信号的分配和路由 • 总音量的控制 另外可以利用数字存储器预置扬声器相关参数，随时调用。

22. 影院音响系统的设计原则 • 根据影厅大小进行设计 • 按照影厅的需要选择扬声器和功放 • 满足标准所规定的各项指标 • 首先确定影院的声音制式 • 然后确定扬声器的功率和型号 • 根据扬声器选择适当的功率放大器

23. 影厅B环 声压级目标 • 银幕主扬声器 -- 峰值声压级 • 103分贝（在银幕到后墙距离的2/3处测量） • 次低音扬声器 -- 峰值声压级 • 113分贝 （在银幕到后墙距离的2/3处测量） • 侧面环绕声扬声器 -- 峰值声压级 • 100分贝（在影厅宽度的2/3处测量） • 后墙环绕声扬声器 -- 峰值声压级 • 100分贝 （在银幕到后墙距离的1/2处测量）

24. 影院扬声器的选择 • 银幕主扬声器 • 次低音扬声器 • 环绕声扬声器 我们是否应该按照扬声器指标设计影厅? 不是! 我们应该按照影厅的需求选择扬声器和功放的指标

25. 应该是扬声器和功放平衡的配置

26. 银幕主扬声器 • 银幕主扬声器的声音系统设计应该集中关注低频系统 • 低频系统通常是效率最低的 在两分频驱动系统中，高频或中高频的驱动是低频驱动计算的附属品，且通常只需要低频系统一半的功率

27. 银幕主扬声器 • 多少只驱动单元才够用? • 多少只驱动单元不够用?

28. 银幕主扬声器 • 在计算低频系统的功率需求时要小心功率压缩的影响 • 不管额定峰值功率有多大，即使最好的低频驱动单元在300瓦输出时，也会随着时间的推移产生相当可观的损失。 • 因此，低频驱动单元采用大号音圈加上正确的冷却是非常重要的。

29. 功率压缩 • 这张图表显示了七种不同低频驱动器的功率压缩损失

30. 银幕主扬声器的选择计算方式 扬声器需要的功率 = 10^((声压级 + 20*log(距离) – 灵敏度)/10)

31. 计算方式的解读 10^((声压级 + 20*log (距离) – 灵敏度)/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • 距离 （以米为单位） • 声压级 = 目标声压级 • 扬声器灵敏度 = 1米距离1瓦功率的声压级

32. 对设计而言，我们只关心 银幕到最后 一排座椅的 距离 • 25.9米 • 样板影厅

33. 功率平衡 • 如果我们采用灵敏度为96分贝(1瓦/1米)的单只15寸低频单元系统：

34. 银幕主扬声器的低频系统计算 10^((105 + 20*log(17.27) - 96 )/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • 距离 = 17.27米 • (银幕到最后一排座椅的距离25.9米乘以2/3) • 声压级 = 105分贝 • 扬声器灵敏度 = 96分贝 • 通常单只15寸低频单元在1米距离1瓦功率时的声压级

35. 功率平衡 • 我们将需要2369瓦的功放功率来达到105分贝的目标 声压级 小扬声器 = 低成本 大功率 = 高成本

36. 功率平衡 • 如果我们用4只15寸驱动单元组成的具有102分贝灵敏度(1瓦/1米)的低频系统

37. 银幕主扬声器的低频系统计算 10^((105 + 20*log(17.27) – 102 )/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • 距离 = 17.27米 • (银幕到最后一排座椅的距离25.9米乘以2/3) • 声压级 = 105分贝 • 扬声器灵敏度 = 102分贝 • 4只15寸低频单元在1米距离1瓦功率时的声压级

38. 功率平衡 • 我们需要595瓦(每只驱动单元148瓦)来达到105分贝的目标声压级 低功率 = 低成本 大扬声器 = 高成本

39. 功率平衡 • 上述计算说明了扬声器和功放功率之间的相互关系。 • 这只是两种极端的情况 • 如果使用单15“单元的方案，你则需要在扬声器上花很少的钱，但是需要在功放上花大价钱。 • 扬声器的性能也将会因为功率压缩的原因而打折扣，并且永远也达不到理论的要求。 • 如果使用4个15”单元的方案，则会在扬声器上花费很多钱，也可能会在功放上少花钱。这种情况可以达到理论声压级，但是成本要比要求投资费用高很多。

40. 最好的办法就是在中间找到合适的位置 • 在这个示例的影厅中可以采用两个或三个低频单元的系统。 • 使用反平方规则来决定使用低频单元的个数和总功率 • 如果在单个单元上分配的功率超过了350W，则要增加低频单元并重新计算。 • 如果在单个单元上分配的功率低于250W，则要减少一个低频单元并重新计算。

41. 次低频扬声器的选择 • 所有参数均与上述样板影厅相同 • 根据房间来设计 • 使用正确的计算方法 • 考虑功率压缩 • 在功放和扬声器之间正确的平衡 10^((SPL + 20*log(D) - Sensitivity )/10)

42. 次低频扬声器功率的计算 10^((115 + 20*log(17.27) - 102 )/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • D = 17.27m • (银幕到最后一排座椅的距离25.9米乘以2/3) • 声压级 = 115分贝 • 扬声器灵敏度 = 105分贝 • 双18”次低音扬声器在1瓦/1米条件下的声压级99分贝＋6分贝（1/4空间条件下）

43. 环绕扬声器的选择 • 通常在技术和建筑要求之间寻找平衡点。 • 侧墙的环绕声扬声器应该均匀的分布在厅堂的后2/3部分。 • 典型的小型环绕扬声器的灵敏度为91分贝（1瓦/1米），相互之间的间隔应大约为2.5米（8英尺）。 • 典型的中型环绕扬声器的灵敏度为94分贝（1瓦/1米），相互之间的间隔应大约为3米（10英尺）。 • 后墙的环绕声扬声器应该均匀的分布在厅堂的整个后墙上。 • 典型的小型环绕扬声器的灵敏度为91分贝（1瓦/1米），相互之间的间隔应大约为2米（6英尺）。 • 典型的小型环绕扬声器的灵敏度为94分贝（1瓦/1米），相互之间的间隔应大约为2.5米（8英尺）。

44. 环绕声扬声器的计算 • 我们理论上的影厅 • 侧墙 • 银幕到最后一排距离的2/3为：25.9×2/3 = 17.27米 • 如果按照3米的间隔距离：17.27÷3 ＝ 5.76个环绕扬声器 • 我们将在每个侧墙上使用6个环绕 • 后墙 • 厅堂的宽度为15.24，环绕间隔为2.5米，这需要6.1个环绕。 • 我们将在后墙上总共使用6和环绕扬声器。

45. 影厅的测量 • 10.11米是厅堂宽度的2/3 • 我们来计算每个扬声器需要的功率。

46. 侧墙环绕扬声器的功率计算 10^((105 + 20*log(10.16) - 97 )/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • 距离 = 10.16米 • 影厅宽度的2/3：15.24 × 2/3 = 10.16米 • 声压级 = 105分贝 • 扬声器灵敏度 = 97分贝 • 94分贝（1瓦/1米） + 3分贝（因为挂在墙上为半空间条件）

47. 侧墙环绕扬声器 • 6个侧墙环绕扬声器需要的总功率为651W • 每个扬声器需要约108W的功率。 • 依据连线方式和总阻抗来正确选择功放。

48. 影厅尺寸 • 12.95米 • 从银幕到最后一排的一半距离 • 我们来计算每个后墙环绕扬声器需要的功率

49. 后墙环绕扬声器的功率计算 10^((105 + 20*log(12.95) - 97 )/10) • 距离造成的声压损失 • (从1米开始每增加一倍距离声压降低6分贝) • 距离 = 12.95米 • 银幕到最后一排的距离25.9米 × ½ = 12.95米 • 声压级 = 105分贝 • 扬声器灵敏度 = 97分贝 • 94分贝（1瓦/1米） + 3分贝 （因为挂在墙上为半空间条件）

50. 后墙环绕扬声器 • 所需功率为1058W，分配到6个扬声器上，每个扬声器需要174W的功率。 • 每边需要529W的功率 • 后墙环绕扬声器需要按照立体声的方式分左右两路连接，因为它们需要还原5.1或EX/ES格式的双路环绕声 • 依据连线方式和总阻抗来正确选择功放。