小型广播电台的基本要求是一座包括一间播音室和附属控制室的用于播出的主综合建筑,以及可作为第一播音室热后备的用于录音和编辑的第二播音室。
更大型的广播和电视中心有各种类型的演播室、控制室及其它为满足听众多方面要求而建立的技术区。
典型的结构
一个典型的区域广播中心可能有若干间供单纯播音、流行音乐、轻音乐和管弦乐、轻度娱乐(有供一个听众使用的房间)的播音室和通用播音室,在最大型广播中心的情况下可能有广播剧播音室。
播音室是一间具有内部声学处理的声学隔离的房间,在设计上能满足要求的混响时间。播音室内布置了话筒,声源(扬声器、乐器、演员、歌手等)在此播音室内录音。
控制室相邻播音室,其用途是混音、编辑、录音、监听、测量和处理来自播音室内话筒的声音信号输出。
为了理解声音与构成播音室的物理结构的相互作用原则,有必要声音产生和传播的基本情况。
振动表面(人声带或扬声器膜等)的运动产生一个压力波。声场中的空气被压缩和变稀薄,气压的变化因此从声源被传播。
相应的波长范围与整个建筑物的空间范围是可比较的——20 Hz低频的17m一直到20000Hz的17mm。
声音的响度是空气中压力变化幅度及相应的人耳膜振动幅度的一个函数。
人耳的灵敏度与频率有关,其最敏感的频率在1.4kHz附近。
在讨论两间房间的隔音与空气传播的或冲击声的关系时,最简单的情形是考虑把一间房间作为声源房间,另一房间作为接收房间,它们有一个共同的划分环境,换句话说一堵墙或地板和天花板。
质量定律
入射在边界表面上的声能将取决于声源声能输出和房间内总声吸收,此处是任何播音室建筑物。
当声波冲击播音室的边界面时,其部分能量被转换为此表面的振动,而其余能量被反射回来。厚重的结构具有大的质量反作用力,因此只有小部分的声能转换为振动能量。
边界面的阻力随着结构质量增加及随着频率增加而增大。
这就是所谓的隔声材料质量定律。质量定律很复杂而且和频率相关,在一个频率范围内隔声将有很大的变化,它受各种类型共振的限制。
单一边界面的平均隔声指数,在100Hz到3200Hz范围,是它们的表面质量的一个函数。
如果界墙的隔声指数是52dB,那么入射声能通过它时会降低52dB。因此,一间房间内75dB的声源只能在接收房间产生23dB的声音(75-52=23)。
至于隔声,广播中心内的基本播音场所——播音室和声音控制室应当符合某些要求,以便在节目输出听不到有害的声音——噪声,并且不会干扰工程师主观控制音质。
避免区域间干扰所需的隔声度以及由此而来的受保护室内可接受的有害声衰减水平,取决于存在的环境噪声水平,同时顾及掩蔽效应的心理声学特性。
环境噪声水平在播音室和控制室内是不同的,容许的噪声水平也是如此。这些水平通常用单纯数字描述,如dB(A)、噪声评价等级(NR)或噪声评价标准(NC)。对于设计来说,必须观测以NR或NC曲线形式的整个噪声频谱。
虽然建筑师只需考虑100Hz到3150Hz的频率范围,但播音室声学设计师通常应考虑更广的范围,有时甚至广到63Hz到8000Hz。
倍频带声压级与频带中心频率的关系是曲线。每条曲线在1kHz有一个对应于倍频带声级的数值。使用1/3倍频带声级,整条曲线向下移动5dB。
评价标准有所不同,改变全国广播主管部门或国际组织结论的建议也有所不同。允许的播音室噪声级根据不同类型节目的要求,通常为NR 15到25范围内。
要记住的是数字音频设备可能有90dB的信噪比,预期在1kHz分别有NR 15或NR 25的播音室,信号输出端的总信噪比为75dB(90-15)或65dB(90-25)。
这两个值都超出了AM和FM发射机的极限,但对于数字广播,严格的标准是不可避免的,至少必须NR 15或好得多的NR 10。
广播控制室容许的噪声水平一般比紧邻播音室高出5到10dB,这是由于设备产生的环境噪声水平决定的,而且还取决于不同类型节目的要求。
不过实际上,在大多数情况下由于资金的原因,高出这些达10dB的数值往往是容许的。
如果声音被尺寸与声音波长相比较大的平面反射,将产生源声波的一个镜面反射。
由于有限数量的分离声像,播音室中因而产生的声场将随位置变化而变化。
在相反的极端,具有与波长可比的突出物的粗糙表面将产生大量的向所有方向随机散射的反射波。这种情形即扩散声场。
多孔和纤维材料为特例,其中很少的声能从表面反射,而由于空隙内的滞流,大量声能可能消散在此材料结构内部。
这些材料对于播音室内吸声处理特别有用。
混响时间
声波在一个封闭空间反射很多次,每次反射都有一些声能被吸收。混响衰减率定义每间播音室的一个特性——混响时间(RT)。
RT是一个声音减弱到其原始强度百万分之一(即60dB)所花的时间。
混响随频率变化,并部分取决于在反射之间声音必须传播的距离。因此,大房间通常比小房间有较长的混响时间。
在一间空房间,没有经过内部声学处理的边界面坚硬且没有装饰,大部分撞击墙面的声波被反射。标准的室内装备可能包括地毯、窗帘、软椅。这些装备加上人起吸声器的作用。
桌子、硬椅及其它木制和金属物体反射很多到达它们那里的声音并分解波前。它们起声音散射器的作用。
吸收和扩散随频率而变。小物体只扩散最高频率的声音,此声音波长可比于此物体的尺寸。
比物体尺寸长的声波完全传过这些物体。它发生在低频(长波长),这加上其它声学现象,有助于解释柔软的吸声器的厚度为何像其位置一样,影响其吸收长波长声音的能力。
在墙壁的硬发射表面,无论如何都没有空气流动。为影响较低频率,吸声材料必须远离墙壁。
播音室声学设计师考虑空间容积,播音室工作人员数,墙壁、天花板和陈设品的声学特性。然后他们以最终声学处理的形式,通过增加必要的低、中、高频吸声器计算每间