1、厅堂扩声系统的基本组成及特点
1.1 扩声系统组成
通常意义上的扩声系统是指：传声器、放大器、扬声器及其连接线缆。但是，这种认识不够全面，充其量仅仅它是扩声系统的电子设备和电声器件部分而已。 这是因为它忽略了传声器、扬声器周围的声学环境的影响。严格讲扩声系统包括：声源至传声器所处的声学环境，传声器至扬声器这套扩声设备，以及扬声器和听众区的声学环境（即声场）三个部分。
在厅堂扩声系统中，采用同样的设备配置，有的厅堂听众区听到的声音就清晰悦耳，相反有些听到的声音就含混不清。无论多么高档的设备，一旦放在建声条件恶劣的环境中，是不会达到良好的使用效果。由此可见，不同的声学环境对扩声系统的实际音质起着至关重要的作用。
因此良好的建筑声学环境（混响时间合理，声音扩散性好，没有声聚焦，没有可闻的振动噪声，没有声影等）是取得良好扩声音质的不可忽视的前提之一，结合优秀的电声系统设计才能取得完美的声音聆听效果。
就厅堂扩声而言，人们通过建声设计来改善室内声学环境，通过电声设计来控制和改善房间的听音音质。

1.2 扩声系统特点
扩声系统的特点是传声器（声源）和扬声器（听众）处于同一声场之内。因此在一定条件下可以产生声反馈现象，即产生啸叫。这里所说的“一定条件”包含两个内容：
⑴扬声器发出的一部分声能通过某些路径，例如墙面反射或绕射，又回到传声器（声反馈）；
⑵扩声设备的增益G 要达到某个确定的量值，使得系统环路增益（即反馈系数K 与扩声设备的增益G 之积）等于或大于1。因此抑制声反馈的发生是扩声系统设计的一项重要内容。

2 建筑声学与厅堂扩声
2.1 建筑声学
EASE 软件与室内建筑声学密切相关。在进行厅堂扩声系统设计时，如何控制各种室内建筑的音质，营造良好的声环境是室内声学首要解决的问题。影响室内音质的因素大致有三种：建筑物内部造型、背景噪声以及混响时间。
建筑物内部造型长、宽、高的比例不当就容易在室内声场产生驻波现象，使有些座位声音很弱，而有些座位声音又很强；如果顶面为球面或某一墙面为弧面则容易造成声聚焦现象。背景噪声与该建筑物的选址有关，也与所采取的隔声措施有关。当然这些属于建筑设计师应考虑的范围。
在建筑物内部造型已经确定的情况下，控制混响时间的长短才是我们改善室内音质，营造良好声环境确实可行的办法。所谓混响，是指声源停止发声后，在声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声形成的声音“残留”现象。这种残留现象的长短以混响时间来表示。混响时间公认的定义是声能密度衰减60dB 所需的时间。
赛宾公式：
T60=0.163V/A
公式中，V 为厅堂容积，A 厅堂内表面的总吸声量，即为各个表面材料的吸声系数与相应面积乘积求和。
从上面公式可见，当一座厅堂容积V 已经确定时，通过选取不同吸声系数的内表面材料，可以控制房
间的总吸声量，进而控制房间的混响时间。
房间最佳中频（500Hz）混响时间的长短取决于房间用途和容积。[1]

2.2 厅堂扩声
厅堂扩声系统设计要解决的问题主要包括：厅堂的音质控制, 语言清晰度及合适的响度，声场声压分布均匀性，声像定位准确和声音自然，扩声系统的稳定性。
采用扩声系统的室内音质指标既包括建筑声学指标（混响时间、背景噪声），也包括电声指标。这一指标充分体现在中华人民共和国广播电影电视部标准GYJ25-86《厅堂扩声系统声学特性指标》中：

3 声学仿真设计软件
3.1 EASE 设计软件由来
随着计算机技术的发展，原来用人工根据公式对厅堂建筑声学混响时间、语言清晰度等参数进行繁杂的
计算工作，逐渐为计算机辅助设计所代替。借此不仅可将建声的有关特性与电声作为一个整体进行，还能给
出观众席声学特性的具体数据。完成了定量的设计计算，节省了大量的工作时间。通过CAD 可以直观地看到
拟设计的扩声系统声学特性的预期效果图，对实际工程具有良好的指导性。
八十年代中期国际上一些著名的公司相继开发出能适应不同品牌扬声器数据库的建筑声学CAD 仿真软
件，并不断完善计算方法和显示计算结果。但目前国际上广泛采用的是德国ADA 公司自九十年代初期以来
开发的通用数据库EASE 设计软件[2]。之所以如此，一则是因为它的数据库中包含世界一些著名的扬声器厂（公
司）产品的扬声器数据库。在这样统一平台上，各个厂家的扬声器计算结果具有可比性。另外其计算结果与
实际测试结果也比较接近。
3.2 EASE 软件的用户对象
主要是扩声系统设计工程师、建筑声学设计师、厅堂装修设计工程师以及招标公司扩声系统设计方案评标专家组成员。当然使用对象的目的不同，因而需要对EASE 软件掌握的深度也有所不同。
3.3 EASE 软件功能
可以显示厅堂建筑上七个频率对应的混响时间；显示电声系统直达声场SPL 的分布；显示电声系统混响声场SPL 的分布；显示辅音损失率（AL%）计算结果；显示语言可懂度（RASTI）计算结果；显示音乐透明度(C80)计算结果；显示扬声器至其声音覆盖区的直达声声线以及多次反射声的声线；可显示在观众席某一测试点处的加权或不加权的频率响应曲线；在EASE3.0 及其后续版本中，还可以在厅堂不同的座位处进行设计效果的预听，可以给人直观的听觉感受。
3.4 EASE 设计的重要性
正是因为EASE 软件具有上述功能，所以它能在设计阶段提供在一定建声条件下和一定电声条件下模拟效果的预计。扩声系统设计工程师可以给装修公司提供吸声材料如何布置的建议。同样也可为扩声系统扬声器施工安装、施工调测提出指导性建议。
上述计算机辅助设计的模拟计算结果以及预期达到的效果，是厅堂扩声系统方案专业设计的重要和必要组成部分（参见《电子工程建设预算定额》第十册：扩声系统设备安装工程）。
3.5 EASE 软件流行版本
EASE 是一种应用最广泛的计算机辅助声学设计软件,是由德国ADA 公司在1990 年首次开发成功的,DOS版本EASE2.13 在国内采用较早,目前Windows 版本EASE3.0 开始普及,去年夏天ADA 公司发布了Windows 版EASE4.0。
在2.13 版，EASE 的全称是由英文Electro Acoustic Simulator for Engineers 第一个字母组合而来的,意思是电声工程仿真（模拟）软件。自3.0 版开始，EASE 的全称改由英文Enhanced Acoustic Simulator forEngineers 第一个字母组合而来的,意思是高性能的声学工程仿真（模拟）软件。Electro 和Enhanced 一字之差，说明后者比前者在性能上有了显著增强。在进行一些大型场馆声学设计时,以各种图形的方式显示厅堂声学特性的计算结果图示等多项声学预测和评估功能。另外还可进行前期的仿真演示,比如伴听功能。对于工程施工也具有不容低估的实际指导作用。
3.6 EASE 软件的准确度
如上所述，EASE 软件具有上述功能，可以比较快速地对建声、电声进行模拟计算，并给出预计结果。对于指导设计和施工调测起到强有力的辅助作用，它充分发挥了计算机的计算功能，这点应予以充分肯定。
但我们在设计过程中，是在一定建声条件下和一定电声条件下模拟计算的结果。但由于种种原因其准确度会与设计预期目标存在一定差距。这是因为：
⑴ EASE 软件的依据是赛宾理论
赛宾混响理论其前提条件是：[3]声场是一个完整的空间；声场是完全扩散的。由此，RT60 衰减曲线可用一个指数曲线描述。用dB 刻度则衰减曲线是一条直线。但在实际的声场中，经常不能完全满足上述假定，衰减曲线也有不呈直线，混响时间难于以一个单值加以表示的情况。例如在室内的地面和天花板是强吸声的、侧墙为强反射的情况下，上下方向的声波很快衰减，水平方向的反射声则衰减较慢，混响曲线出现曲折。
在剧场、礼堂的观众厅中，观众席上的吸收一般要比墙面、天花大得多，有时为了消除回声，常常在后墙上做强吸声处理，使得室内吸声分布很不均匀，所以声场常常不是充分扩散声场。这是混响时间的计算值与实际值产生偏差的原因之一。
再者代入混响时间计算公式的数值，主要是各种材料的吸声系数，一般选自各种资料或是自己测试所得到的结果，由于实验室与现场条件不同，吸声系数也有误差。因为观众或座椅以及舞台的影响，观众与座椅的吸声值也不是很精确的。
综上所述，混响时间的计算与实际测量结果有一定的误差，但赛宾混响理论毕竟是我们分析声场最为简便也较为可靠的唯一方法。引用参数的不准确性可以使计算产生一定误差，但这些是可以在施工中进行调整的，最终以设计目标值和观众是否满意为标准。
⑵ 有效混响时间理论[4]
赛宾混响理论适用于以人声和乐器等自然声为主的音乐厅、歌剧院等，声功率小，方向性差。因此在建筑声学处理上，大量采用反射、散射等方式把有限的声能尽量反射到观众席上。
有效混响时间理论是20 世纪50 年代由苏联人卡切诺维奇创立的，是电影院观众厅考虑扩声系统的声学设计方法。其声源是扬声器，声功率大，方向性强。观众席上声能衰减曲线不是按经典的赛宾理论进行，而是以直达声、近次反射声、混响声响应进行。因此在建筑声学处理上，在厅堂顶棚和墙身下部进行有效的吸声处理以保持较好的语言清晰度，在墙身上部要增大反射以满足厅堂的音乐丰满度。两者建筑声学处理方式的不同就造成声场不是完全扩散场。

图3 是两种混响时间的定义。有效混响时间由两部分组成，T1是由直达声和近次反射声形成，其斜率影响语言清晰度。斜率越大则语言清晰度越高。T2是由厅堂内表面反射影响
⑶ 电声设计工程师的技术素质和实际工程经验毕竟EASE 软件是声学分析、设计的工具，掌握和使用这一工具的人如何用好它也是至关重要的。设计者的素质和经验就使得技术方案设计水平有高、低之分。
⑷ 施工环节的影响即便建声设计方案合理，当工程受资金所限，厅堂装修不能完全按照设计方案实施，造成实际建声条件达不到设计要求的情况下，产生偏离也就在所难免。
基于上述四条理由，也就不要EASE 设计抱有过高的期望值。