公共广播系统的应备声压级和音质评价1应备声压级概述在几款闻名的扩声系统工程标准中，都为系统的“最大声压级”进行了规范， 其规则大致为：(1) 定义：不同标准有不同的具体定义，但大致上是指系统在服务区产生 的平均最高稳态声压级。(2) 指标：多数要求NIOOdB,最高的达112dB或以上；工程的等级/档次 越高，要求“最大声压级”越大。正在报批的公共广播国家标准公共广播系统工程技术规范中没有提出“最 大声压级”的概念，而代之以“应备声压级。“应备声压级”定义为：公共广播 系统在广播服务区内，应能达到的稳态有效值声压级的平均值。2 “应备声压级”的特点及其依照公共广播系统工程技术规范中关于“应备声压级”的规定有3个特点：(1) 指标量值不大，比其他扩声系统规定的最大声压级小专门多；(2) 不以声压级高低排系统质量档次；一、二、三级系统的指标都相同。(3) 在室外，没有声压级平均的要求。什么缘故要如此界定？要紧考虑：(1) 公共广播系统的用途与其他扩声系统的用途不同，专门是不同于迪厅， 因此声压级不必太高。(2) 声压级够用即可，80dB声压级相当于电影中的对白，因此8083dB 应属“够用”。严格地讲，为了使听众听清晰扩声，第一须保证12dB左右的信噪比。一般 工程操作者能够如此想象：在双声道立体声系统中，两声道的声压级相差15dB 时，声像就完全定位于声压级高的一侧。确实是讲，15dB的声级差足以完全掩 蔽另一个声道的声音。公共广播要紧是语声广播，关于有常规含义的语句（不是单字）来讲，听辨 对信噪比的要求还可低一些。中国都市的环境噪声约在7075dB左右，因此下 限83dB是“够用”的。什么缘故不直截了当界定信噪比，而界定“应备声压级”呢？这是因为公共 广播服务区现场背景不像厅堂那样规范，给出一个“应备声压级”数据更便于设 计和鉴定。但紧急广播涉及人身安全，且事故现场本底噪声可能专门大，因此要 求设计者必须进行估算，保证满足N12dB信噪比的要求。（3）声压级不是越高越好，没有理由认为声音大的扩声系统确实是好的； 相反，不应以声压级高低排档次，引导人们追求高声压级。理由为：声压级太高，有损听觉健康。有人认为，国人的听觉已普遍受到MP3播放器 和喜爱大吵大闹的适应所损害，国际助听器厂商已据此开始瞄准中国市场。中国 的集市、餐厅专门嘈吵，缘故之一确实是大众的听力不良，必须大声讲话。声压级太高，会对周边环境造成声污染，侵犯不人合法的私人空间。提高声压级要消耗能源、增加成本，片面追求过高的声压级，不符合节约资 源的全然原则。众所周知，声压级每增加3dB，功率就需加倍。如为保证90dB 声压级是需要1000W电功率，则93dB需2000W，96dB就需4000W，可见能耗 的代价惊人。本例数据大体接近室外听音点距扬声器30m远的实际情形，并非 随便拼凑。有人讲，提高声压级不必加大电功率，只须提高扬声器的灵敏度。理论上确 实如此。但扬声器的灵敏度能够随便提高吗？因此可选购高灵敏度的扬声器，但 必须付大价钞票，而且不是想要多高就有多高。也有认为缩窄频带可节约电功率。那个意见值得商榷。适当限制语声信号频 带可在背景噪声（专门是混响环境）的干扰下提高语言清晰度，但由于功率放大 器的输出是受其标称输出电压的准峰值而不是平均值限制的，因此在不提高功率 放大器标称输出的条件下，不能用缩窄有用信号频带的方法提高声压级。只是那 个意见从另一个角度讲明，为了提高扩声质量，并不一定需要专门高的声压级和 专门大的电功率，还有其他更节约、更合理的方法。公共广播系统常有许多室外服务区。在室外，由于差不多上没有反射声群的 奉献（近似自由场），保证重放声场具有较高的声压级不是轻而易举的事，因此 更需要精打细算。众所周知，在上诉条件下，扬声器轴线上听音点的声压级 SPL=L+10lg P-20lg r （1）式中，L 为扬声器的灵魂度级dB/（1W 1m），P 为馈给扬声器的电功率（W），r为听音点与扬声器之间的距离（m）。以某款知名进口品牌室外广播扬声器为例，该广播扬声器由2个10.16cm（4 in）中低音单元和1个2.54cm（1 in）高音单元组成，其灵敏度级为89dB，额 定功率30W。代入式（1）可赶忙算出，仅5m开外，声压级即90dB。确实是讲， 假如要求声压级N90dB，则每5m须安装1只如此的扬声器。因此，假如90dB 的规定是适当的，也可如此办；又假如不惜工本选用优质线阵列扬声器系统，也 可摆脱式（1）的束缚。咨询题是如此做是否适当。本例选用了一款有2只10.16cm （4 in）中低音单元和1只高音单元的知名 进口品牌，是为了使一样读者不至于怀疑笔者有意选用劣质扬声器来支持自己的 观点。实际上，同档次国产品牌的指标与其相似，目前国内外一样广播音柱的灵 敏度级，专门少超过93dB。（4）在室外，要求声场平均（即处处具有相近的声压级）不一定是合理的。 例如一个占地几十公顷的体育中心，其周边通道可能是一个统一治理的广播区， 长度接近10km。在门口邻近人流密集，背景噪声较大，设计者应给予该地段较 大的应备声压级（专门是紧急广播）；而远离门口的地段，明显不需要同样大的 声压级。假如一定追求“平均”，确信做成资源极度白费。事实上，这也是幸免 片面追求高声压级理念的表达。尽管公共广播系统工程技术规范中关于“应备声压级”的规定看似要求 太低，但应属“有用”。用声压级高低来区分扩声系统的质量档次是不合理的， 而且是有害的。因此，在公共广播系统中，不应片面追求高声压级。3音质评判概述公共广播系统工程技术规范用3项指标规范公共广播系统的音质，即：（1）扩声系统语言传输指数STIPA语言可明白度的一种客观评判指标；（2）系统设备信噪比；（3）传输频率特性。本来，音质评判是一个十分复杂的咨询题。由人发出来的声音、由乐器发出 来的声音、由电声设备重放出来的声音，都可对其音质进行描述，但都专门难作 出“好”或“坏”的简单定评。事实上，关于同一个声音，不同的人听起来，其 评判是不同的；即使是同一个人，在不同的时刻、不同的场合、不同的心境下， 其评判也会不同。但关于电声系统的重放声（不包括电子乐器的原发声），假如 把其音质的好坏对应于“保真度”的高低，则应能在一定程度上予以定评。另外， 对电声工程系统的音质评判同对电声器件的音质评判是有差不的。笔者针对前 者，是指对作为一项扩声工程的电声系统的音质评判。关于电声系统的音质评判，有2种评判方法：主观评判和客观评判。一样认 为，它们各自差不多上不充分的，正确的评判需要主观评判和客观评判互补。但到目前为止，各种主观音质评判方法都还不十分便于工程应用，而且主观 评判的结果，可能会同客观指标有不同程度的矛盾。也许正是由于那个缘故，现 行的有关音响工程的国家标准和行业标准，都没有直截了当对系统的音质作出简 明的规范。通常的做法是用一系列客观指标来映射系统的音质，这些指标包括“混 响时”、“声能比”、“传输频率特性”、“信噪比”、“非线性失真”、“声压级的动 态范畴”等。毫无疑咨询，“音质”是所有电声工程所追求的重要目标，因此最好用一种 既易于工程操作又不容易产生歧义的方法予以规范。关于公共广播系统工程，音 质评判咨询题可能比厅堂及影剧院音响工程简单，因为前者要紧是语言扩声而后 者更重要的是音乐扩声，因此公共广播工程的音质评判，可把重点放在对“语言 可明白度”（或“语言清晰度”）的评判上。为此公共广播系统工程技术规范 首次引入了 “语言可明白度”的客观指标，作为其音质评判的主干。4有关语言可明白度的评判标准有关语言可明白度的评判，有现成的国家标准和行业标准，也有IEC标准。 如，属于主观评判的有声学语言清晰度测试方法GB/T 155081995和通 信设备汉语清晰度测试方法SJ 24671984；属于客观评判的有Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index IEC 60268-16（简称STI法）及前文述及的一些客观指标的集合。用于主观评判的GB/T 155081995和SJ 24671984，其方法是相似的。 第一在规定的音节表（或发音字表）中，按规定数随机选择若干组音节（或发音 字），由通过训练的发音人按规定的方式进行朗读，同时让若干通过训练的听音 人，在现场听辨并作记录，然后对正确听辨数据进行统计，从而得出被测系统的 语言清晰度。音节表（或发音字表）中的每组音节（或发音字），大体上由几个 声母不同而韵母相同的字组成，以便暴露被测系统的语言传输缺陷。明显，发音 人和听音人（即测试队伍）的素养和训练程度，对测试结果会有重大阻碍，这是 阻碍工程应用的要紧缘故。用于客观评判的STI法，是一种先进的方法。该法通过测量语言在传输过程 中调制度的变化，来考量系统的语言可明白度。STI法认为，连续的语言信号是 由一系列被称为“音位phoneme ”的语音碎片组成；而“音位”又可认为是一个 窄带噪声被发音器官的极低频运动所调制而形成（调制频率在0.212.5Hz之 间）。因而，每一个音位都有自己的包络函数，语言所传递的信息就包含在该包 络函数中。语言在传输过程中，混响、失真、噪声等因素都会导致音位的包络函 数发生变化，从而导致语言可明白度恶化。这种变化可用语言传输指数STI来界 定，测出STI即可确定通过系统传输的语言的可明白度。STI的取值由01.00， 其值越大，表示语言可明白度越高。STI法的测量信号是一个14X7矩阵，操作相当费时。为便于工程操作，由 STI 法派生出 3 种缩减版：STTTEL （STI for TELecommunication systems）适 用于长途通信；RASTI （Room Acoustics STI）适用于不用电声设备的、仅由房 间声学特性决定的可明白度测量；STIPA （STI for Pubblic Address systems） 适用于扩声系统。至于“混响时刻”、“声能比”、“传输频率特性”、“信噪比”、“非线性失真”、 “声压级的动态范畴”等客观指标，它们各自都不能独立地表征语言可明白度， 但其集合可在一定程度上为系统的语言可明白度提供参考。5有关公共广播系统工程技术规范的主张及其理由公共广播系统工程技术规范编制组曾预备用主观评判和客观评判相结合 的方法来考量系统的语言可明白度。但考虑到:（1）主观评判难于操作。（2）目前，还没有公认的、有权威的、市场化的主观评判机构。当发生争 议时，甲方组织的测试队伍同乙方组织的测试队伍评判结果可能有所不同。（3）主观评判与客观评判的结果可能不同，极有可能产生2种评判的等级 差异，从而引起歧义。（4）尽管客观评判不是完全“充分”的，但只要仪器和作为第三方的测试 单位是有权威的，一旦予以界定，则不容易引起争议。（5）有现成的、先进的、有权威的、易于工程操作的客观评判方法可用。因此，最后决定用STIPA法对公共广播系统的语言可明白度指标进行客观评 判。STIPA法在国内应用还不十分普遍。为此，公共广播系统工程技术规范 编制组针对STIPA法进行了一系列实验，并同主观评判结果进行了对比。关于中国公共广播系统来讲，大体上STIPA0.35即能够同意；STIPA0.45 即可认为属中等水平；STIPA0.55即属相当不错。这同IEC举荐的尺度略有差 异，这或是由单音节的汉语同多音节的拉丁语的差异造成的。考虑到荷兰交通部 对用于隧道类空间的公共广播系统的语言清晰度的规定仅为STI0.35。因为系 统设备引入的噪声太大时，即使语言将就可明白，听众也会觉得厌恶；而众所周