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

一、階梯教室是校園教學(xué)過程中的一個重要組成部分，它的面積大、階梯狀逐漸升高和容納人數(shù)多的特點，使之在教學(xué)過程中扮演著越來越重要的角色，成為學(xué)生重要的伙伴，為教師傳播真理提供了舞臺，成為大學(xué)校園的一道風(fēng)景線，是大學(xué)開放胸懷、自由的學(xué)術(shù)氛圍的象征。作為一個如此重要的教育平臺，音響擴(kuò)聲設(shè)計的好壞會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，使階梯教室的使用效果大打折扣，浪費了如此重要的教學(xué)資源。

在設(shè)計校園階梯教室的音響擴(kuò)聲系統(tǒng)時，要把握住關(guān)鍵的三點要求：

1)能夠回聲，實現(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”控制各類電源。

要實現(xiàn)這三點要求，關(guān)鍵點在于充分融入工程設(shè)計理念，將工程為高等教育服務(wù)，以依據(jù)有限的預(yù)算實現(xiàn)優(yōu)越的現(xiàn)場效果為原則，結(jié)合計算機(jī)科技、物理、化學(xué)等多種工程學(xué)科實現(xiàn)途徑來解決噪聲、回聲等問題，保證良好的聲場效果，實現(xiàn)為教師教學(xué)服務(wù)的宗旨。

二、如何解決回聲問題

面對如此“空曠”的教室，首先需要面對的就是回聲問題。階梯教室比較突出的一個特點就是層高比較高，加上房間的長度和寬度，房間的立體空間是很大的，這就導(dǎo)致聲音在傳播過程中很容易產(chǎn)生回聲問題。如何解決回聲問題，成為首先需要做的。

解決回聲便捷實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，但是仍會受到大部分回聲的困擾;接著可以通過數(shù)字音頻處理器來進(jìn)一步解決問題。數(shù)字音頻處理器擁有基于DSP平臺的回聲技術(shù)，接下來說一說它的回聲工作原理。

數(shù)字音頻處理器的回聲算法原理?；芈暷K使用自適應(yīng)濾波器來識別未知回聲信道，并基于揚聲器產(chǎn)生的信號與多徑回波之間的相關(guān)性來關(guān)聯(lián)參數(shù);建立遠(yuǎn)端到對端信號模型，將回聲路徑進(jìn)行模擬，并通過自適應(yīng)算法調(diào)整對真實回聲路徑的影響響應(yīng);然后從估計值中減去由麥克風(fēng)接收的信號值，從而實現(xiàn)回聲。自適應(yīng)濾波器是以輸入和輸出信號的統(tǒng)計特性來估計，并且濾波器系數(shù)通過特定算法自動調(diào)整，是一種實現(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。在需要時是指遠(yuǎn)端通話近端靜音的情況。誤差e也會通過NLP(非線性處理)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：無線話筒或者有線話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)計階梯教室音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的時候，通過增加音頻處理器去解決部分回聲和噪音問題。

三、音響擴(kuò)聲系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的選型

在設(shè)計音響擴(kuò)聲系統(tǒng)之初，也可以在選型這個層面去解決一些噪音問題。由于學(xué)校在采購過程中過分考慮設(shè)備的性價比或是對音響擴(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)的問題呢?首先，在選擇音頻設(shè)備的時候盡量選擇外品牌。品牌的產(chǎn)品在參數(shù)上雖然沒有額外的優(yōu)勢，卻能保證設(shè)備設(shè)計指標(biāo)的實現(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，在實際選型過程可以適當(dāng)?shù)卦黾庸β视嗔?，也可以按? W/m2的規(guī)格去選取合適功率的音箱。還要強(qiáng)調(diào)一點，音箱選型完了還要關(guān)心安裝位置的問題，在安裝音箱的時候一定要設(shè)計好它的位置，保證每個音箱的高度、角度一致，保持聲場的均勻度，以避免聲源出現(xiàn)移位現(xiàn)象。

接下來是麥克風(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)分有線麥克風(fēng)和無線麥克風(fēng)。在教學(xué)過程中，教師通常需要多處走動，所以使用無線麥克風(fēng)較多;有的教師走動很少，或者是直接在多媒體電腦上操作教學(xué)，這種可以配置有線麥克風(fēng)。同等價位下，有線麥克風(fēng)比無線麥克風(fēng)要好，因為無線話筒的信號在傳播過程中會受到干擾，導(dǎo)致聲音還原度受影響的概率要大一些;但從使用方便度來說，無線麥克風(fēng)比有線麥克風(fēng)要方便得多，有效范圍內(nèi)走到哪兒說到哪兒，可以說二者各有優(yōu)勢。

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

2、有線麥克風(fēng)的選型。有線麥克風(fēng)分為動圈式和電容式兩種類型，從指向性上又分全方向、雙向、心型、超心型四種。教室有線麥克風(fēng)可以選用動圈式、超心型近聲麥克風(fēng)，它能夠減少嘯叫現(xiàn)象，可以解決因為麥克風(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。

當(dāng)然，無論是無線麥克風(fēng)還是有線麥克風(fēng)，都要嘗試使用品牌。

四、統(tǒng)一控制各個設(shè)備的電源

造成音響擴(kuò)聲系統(tǒng)損壞的一個關(guān)鍵因素就是不正確的斷電方式和斷電次序，所以要避免錯誤的開關(guān)機(jī)方法。如何讓教師在辛苦的課堂教學(xué)后能夠簡單地關(guān)閉系統(tǒng)電源，就成為關(guān)鍵，這時候就要用到電源時序器。電源時序器是根據(jù)前設(shè)備到后設(shè)備的逐步順序啟動電源;當(dāng)電源關(guān)閉時，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)一管理和控制多個設(shè)備，避免錯誤的操作，同時可降低設(shè)備在開關(guān)瞬間對供電電路的沖擊，也可避免供電電路對各個設(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。

電源時序器通過其內(nèi)部的電路控制，按照先后順序依次打開或關(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，實現(xiàn)監(jiān)控電壓的能力。并且，電源時序器價格便宜，不會影響音響擴(kuò)聲系統(tǒng)的整體預(yù)算。有一些帶凈化的電源時序器甚至能夠外界的電磁干擾，對于音頻系統(tǒng)提高音質(zhì)有明顯作用。當(dāng)然，這是它的擴(kuò)展功能，不超過預(yù)算的話可以考慮。

五、結(jié)語

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)點來支撐學(xué)校的教學(xué)活動。所以要求校方在設(shè)計階梯教室的音響擴(kuò)聲系統(tǒng)時，盡可能一切干擾聲場的因素，大限度地發(fā)揮階梯教室的作用。