一.前 言
擴聲的目的是擴展動態范圍及改善清晰度。擴聲系統由音響設備和聲場兩部分構成，我們在音響設計中必須重視場館的結構分析，因無論是用傳聲器拾取聲音還是用揚聲器再現聲音，均不可避免地需要通過聲場來完成，因此聲音所處的環境（場館結構）對音箱（話筒）的擺放與布置方式以及音箱（或話筒）的指向特性有決定性的意義。
按照最新的國家標準GBT 28049-2011 《堂、體育場館擴聲系統設計規范》作為設計依據。一級如表1。
二.擴聲形式的選擇
目前來說大型場館的擴聲形式一般分為集中式，分散式和混合式三種。在擴聲形式的選擇上主要由場館的結構、設計標準及建設預算等綜合考慮。以上三種各有特點：集中式擴聲揚聲器主要安裝在體育場挑臺的上方或體育館頂部中心位置。
此方式多應用于中小型場館，其優點主要是：便宜、簡單實用、聲像一致、線路損耗小。 其缺點為：聲音容易外溢造成聲污染、聲音的二次反射聲容易使清晰下降、對頂棚的負重有嚴格的要求、受氣候影響較大。
分散式擴聲揚聲器主要安裝在場館的四周均勻分布。現此方式多應用比較為廣泛，其優點主要是：語言清晰度高、聲場均勻度好、聲音的外溢極小、對頂棚的負重要求較低、受氣候影響低、對揚聲器的聲功率及靈敏度要求較低。其缺點為：聲像一致性較差、造價較高、線路損耗較大。混合式擴聲方式主要以集中式擴聲為主，分散式為輔。基本結合了雙方的優點，此方式多應用于大型場館，但是造價較高。
就目前的電聲技術而言如果場館的建筑結構有比較標準均勻對稱的東、西看臺防雨頂棚。主揚聲器擴聲方式無論采用集中式、分散式還是混合式，若揚聲器的指標性能達到要求并且設置合理，基本都能夠滿足使用要求。
現代體育場館多追求建筑風格獨特的美學造型，以此成為一個城市的地標建筑，在建筑工藝上比較特殊，這些獨特的造型明顯對擴聲產生影響，在設計上根據實際情況采取分散式擴聲的比較常見。若采用集中式擴聲必須注意聲音的外溢問題，在現實情況中可采用恒指向特性號角、高Q值揚聲器或線陣列揚聲器進行擴聲。現代的線陣列技術有了長足的發展，被大量應用于體育場館，具有很多的成功案例。
三.聲功率計算及揚聲器的選擇
根據傳統點聲源法則中的平方反比定律，距離每增加一倍聲壓級衰減6dB。其聽音點聲壓級(L)的計算公式（自由空間點聲源）
L = S + 10 lg P - 20 lg r
式中 S - 揚聲器靈敏度 P - 饋給揚聲器的功率r - 揚聲器與聽音點的距離 L -聲壓級
如果采用集中式擴聲一般體育場的直線距離有100米左右，若采用傳統揚聲器要達到國家一級擴聲系統的標準≥105 dB時，距離揚聲器1米處要達到的最大聲壓級為驚人145dB，這對揚聲器是個極大的考驗。
在實際應用中如果采用傳統揚聲器擴聲，一般疊加方案即多只揚聲器采用上下或左右方式組合在一起形成一組。但對聲壓級的提高有限，因為根據傳統點聲源法則聲壓級每增加3dB功率需增加一倍，這意味必須增加一倍的揚聲器及功放，這將嚴重影響系統的造價。
而且疊加的揚聲器其直指向性會產生變化，這種變化會根據揚聲器的組合方式、角度及頻率變化而各不相同。只有通過計算機仿真技術進行模擬，才可得出參考的數據。實際經驗中就算經過計算機進行模擬，但在安裝過程中因較為繁瑣復雜，而常有偏差而影響擴聲效果。
現代的線陣列技術在效率上具有明顯的優勢,水平覆蓋均勻、垂直指向性強、輻射區內聲能衰減小等特點，在擴聲領域正逐步替代傳統揚聲器。以相同的地點及聲壓級進行比較，線陣列揚聲器比傳統揚聲器體積更小、更輕便、更加容易吊裝。
線陣列揚聲器還可結合建筑的特點，進行吊掛、校準和彎曲，以滿足大多數觀眾的聽音需求。首先一個線陣列系統應作為一個整體來考慮，如果獨立的來使用還不如用常規揚聲器。
線陣列的優勢在于組合，如果有足夠數量的線陣列揚聲器組合在一起并且單元之間的空間足夠緊密，線陣列將真正發揮他的威力，一個指向性強而且在一個很寬的頻譜內高度可控的聲音，并且聲音從前到后都有極好的均勻度。聲音的清晰度很高，揚聲器就像在你不遠的地方。
為什么有這樣的效果？線陣列揚聲器是一組排列成直線、間隔緊密的輻射單元，并具有相同的振幅與相位。
一組線性揚聲器會形成一個圓柱狀波形，當距離每增加一倍聲壓級只減少3dB，因此陣列線揚聲器極適合遠距離傳送，其效率與非線性陣列揚聲器比具有極高的優勢。
線陣列其核心技術為聲波干涉。但線性長度必須為所輻射波長的4倍以上，這才能保證其在垂直方向上的指向波形接近于平面波。而相鄰揚聲器單元中心之間的距離小于1/2波長。
在實際應用中意味著只有較長的線陣列才能在低頻段符合線聲源的工作原理，同時只有使用非常小口徑的揚聲器單元才能達到在高頻段的耦合。這就說明了線陣列揚聲器必須組合成長陣列，只有長陣列才能控制低頻段。
而中高頻段則采用波導技術，理論要求為了使揚聲器或者號筒加載裝置相互耦合，這些單元之間的間距需要在它們的工作頻帶的最高頻率小于波長的一半。
在中低頻率這是很容易達到的，但是因為在結構上不可能兩個高頻驅動器的聲學中心靠得那么近，因此在常規高頻驅動器上附加一個波導管，將壓縮驅動器的圓形出口若干等分，經過幾個等長的路徑到達波導出口，如同把一個驅動分割成一系列無限小的點聲源，從而符合相鄰揚聲器單元中心之間的距離小于1/2波長的原理。
必須說明線陣列是有臨界距離的，并不是只要是線陣列就一定是每個加倍距離損失3dB聲壓級，這個理論還有一個限制條件，只在近場內如此，超過某個距離后，柱面波陣面逐漸轉變為球面波陣面，即過渡到遠場，在遠場，該聲源等同于一個點聲源。其公式為：
D= L2×f/2×340
式中 D - 臨界距離 L – 線陣列長度 f – 頻率
由此可見臨界距離和頻率成反比。因此較短的波長（高頻）比較長的波長（低頻）有著更加遠的臨界距離。由公式可見一個線性陣列長度決定低頻段的臨界距離。
四.系統傳輸的構建
地球人已經無法阻擋數字化的進程，在專業音頻領域亦是如此。用網絡技術來傳輸音頻信號具有無與倫比的靈活性，系統的冗余及安全性等到很好的解決。
網絡音頻技術利用成熟快速的以太網來傳輸和分配非壓縮的數字音頻信號。現在已經成為大型場館的被音頻傳輸標準，目前幾乎所有的知名音頻產品制造商都在生產帶網絡技術的各類音頻處理設備，他們所生產的產品有標準的輸入輸出設備、有源揚聲器系統及各類網絡化的信號處理設備，種類繁多，對一個設計師來說可選擇性很高。
網絡音頻技術通過一根5類雙絞線單向傳輸64個48kHz、20bit的無壓縮數字音頻信號，大大減少模擬系統中音頻電纜的敷設，在距離較遠的地方如超過100M以上距離一般采用光電交換機用光纖進行傳輸。
網絡音頻技術同樣支持各種控制信號的傳輸，以控制和監控設備，比如常見的RS232, RS422 和 RS485信號，這對于大系統的管理提供了方便。由于系統中實際需要鋪設的線纜大大減少，線槽的尺寸也可以隨之減小，線纜鋪設所花費的人工和時間也隨之降低。因此整個系統的調試和維護也變得更為簡便。
系統穩定性無疑是設計中最為核心的部分。在網絡音頻系統當中，冗余備份和容錯設計非常容易實現。通過合理設計，當系統檢測到任何一件設備或者網絡電纜發生故障，都可以進行無縫切換，保證系統繼續運行。
如果用網絡音頻來構建一個完整的音頻信號交換和分配系統，其路由音頻信號將非常方便，具有很高的靈活性。構筑一個完整的音頻信號交換和分配系統。該系統和傳統的數字音頻矩陣不同，它的復雜程度的變化、組件的多少都不會增加投資，也不需要重布線纜，因此它具有更大的靈活性和更高的性價比。
如果音頻網絡系統設計合理，操作人員可以非常方便地把任何輸入信號切換到任何輸出通道。這種信號路由的靈活調整特性，可以使系統適應不同的使用要求，對于未來的可擴展性和系統的調整也留有充分余地。
五.結束語
在科技飛速發展的今天，擴聲系統設計必須要有一定的前瞻性。近年來電聲設備更新換代很快，新技術與新設備不斷出現。使電聲設計師必須跟進時代的進步以適應科技發展。
參考文獻：
1、《堂、體育場館擴聲系統設計規范》GBT 28049-2011
2、《體育館擴聲系統設計中幾個問題的探討》/崔廣中、劉芳
3、《體育場館擴聲的若干原則》/駱學聰
4、《當前中國體育場館擴聲系統設計概要》/魏增來5、《如何構建和管理CobraNet網絡音頻系統》/兆翦6、《擴聲技術原理及其應用》/〔德國〕W.阿諾特