电脑在音响扩声系统中的应用

本文将结合在音响扩声系统工程中的实践，以背景音乐广播系统工程为例，概述了计算机应用技术引用到音响扩声系统，作为定时播放音乐与语音效果。并以软件的编制，硬件的配置以及与系统的连接，介绍了如何使计算机在音响系统中作为音源与控制系统的。
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    一．计算机应用技术在音响扩声系统中的作用，计算机技术在本世纪来讲是最具代表的一项伟大的发明成果。随着计算机的普及与发展，其应用领域越来越宽，作为计算机多媒体技术的日趋成熟，特别是硬件的快速发展，其性能价格比的巨大诱惑力，从而使计算机应用技术引入到音响扩声领域并将使其商业化，已经是一个很简单的事情了。 如果用传统的设备架构一套定时播放的背景音乐系统，系统中的音源与控制部分的组合，其价格要超出采用一台计算机的价格时，我们就没有理由去考虑沿用传统的作法了。这里面有一个很重要的问题，就是使用了计算机技术以后给使用者所带来了很大的方便。

    一套音响扩声系统一般来讲包括三个基本单元：音源、放大器与扬声器。而作为背景音乐的播放，控制系统又是一个很重要的环节。音源在其扩声系统中是很重要的一个部分，然而不同的系统对其音源的要求是不一样的，本文所叙述的音响扩声系统是指公共广播系统中播放背景音乐的BGM音响扩声系统，而该系统对于音源来讲，其技术指标相对其它的系统要求并不是那么高。为此，我们将计算机的硬盘作为储存信号的音源，并以计算机内部的时钟作为控制器，来实现计算机应用技术在背景音乐中的定时播放。用计算机来控制音乐系统，主要是针对那些需要自动定时播放音乐，语言或音效的领域。
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4 G  Z# E1 e' L    常用的地方有商场、超级市场、机场、车站以及企事业单位。商场特别是超级市场在近年来发展很快，由其是大型的仓储式超市很多，无疑这些地方都少不了背景音乐，这种背景音乐首先是营造一种氛围，创造一种令人愉悦的购物环境，其次是作为广播找人。另外现在的背景音乐多与消防广播有机结合在一起，也就是当大厦出现了火灾警报时，该背景音乐系统立即切换到紧急广播状态，自动或手动进行报警与疏散广播。如果在该系统中加进了计算机控制系统，首先可以替带传统的音源，来进行音乐的播放，而且在原有的功能上可以增加新的能：
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    ①作息时间的播放（在固定的时间里播放一首固定熟悉的乐曲），上、下班前领导向顾客或员工的迎、送词。
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    ②作为广告的用途，可以定时滚动播出商品的信息。
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' b* z7 v; ]) X" b$ {) [8 x    ③播放大屏幕电视的商品广告。（这种直接用计算机控制的声像同步功能的广告，作为一种新的媒体具有着强大的市场竞争力） 对于计算机来讲，每一个功能的实现都要依赖计算机的软件编程与制作。而这项工作则奠定了计算机作为一个控制系统以及“音源”在其音响扩声系统中的位置。

    二．计算机控制音乐系统的基本内容 :

+ }% j7 b- o# C5 g9 u    1.软件：软件的加工包括两个方面：A.作为控制系统的软件编程，B.在计算机的硬盘上录制所需的信号。如上所述，计算机在其音响扩声系统里的控制作用是通过软件来实现的。
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    软件的编程是采用了美国 Microsoft 公司出品的 Microsoft Visual Basic（以下简称VB），这是一种基于Windows操作平台下的可视化编程系统。通过实践，VB确实是一种“具有灵活性，还具有创作系统的简单性和快速开发的特点”。该程序的编写很简单，尤其是在Windows98的操作平台上来完成。
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2 S# p' T7 m% ?; w  M  S    Windows98其本身就带有多媒体系统，这个多媒体系统的一个主要组件是Media Control Interface (MCI媒体控件接口)。在这个多媒体的系统里，我们是可以随时访问这里面的多媒体应用程序。例如：多媒体播放器实用程序是可以用来播放WAVE的声音文件。这里一个很重要的是Windows提供了应用程序接口（API）函数，采用VB编程其实就是在Windows下实现一个应用程序。而编程的过程就是堆积合适的Windows函数调用。

1 \% y; O$ e5 \- F7 l    在软件的编制之前，先将硬盘的录制工作完成，在完成此项工作中重要的是应与甲方（实际的使用方）反复确定好如下几个数据①每天所需播放的内容，例如是音乐还是音效或者是语言。②通过查找资料或者在实际的录制过程中，确认内容的时间长短。③播放的时间，在一天中什么时间播放什么内容。在完成了软件的两项工作后，其次考虑硬件的情况，这里主要是考虑采用何种配置的计算机及其操作系统。

6 ]- G! q8 S/ a9 V    2.硬件：硬件也包含两个方面，一是整个音响系统的设备匹配，另一个是计算机的配置。音响系统中的设备匹配在这里就不作说明，这里主要谈的是计算机的硬件配置。因为VB本身对于硬件的要求并不很高，应该说586以上的机器是没有问题的，但是实践中因为在系统的安装上特别是采用了Windows98的操作系统后，CPU在P3以下配置的机器在其操作与执行音乐的编辑时其速度确实慢。当然，这主要还是看使用者在其资金的问题上作一选择了。
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, M8 T2 d; e8 O0 {; G    现以CPU/P3机器为例，其配置应在：

7 S# ^- h3 _" q1 q( o    ① CPU ：P3/800MHz 以上。
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    ②内存：128M 以上。
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8 n7 Y( X& J  l% |0 U  }  n    ③ 硬盘：依照内部所要录制的“信息源”的多少来确定硬盘的容量。
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* Z$ w6 Y7 [. r. T3 W; v    ④ 声卡：16 位以上，在声卡的选择上，应在安装前要作一实验，因为声卡是作为计算机音乐录制与播放的重要设备，如果声音处理不好，那就直接影响到音质。笔者在工程中先后采用了几种声卡予以比较，有的声卡功能虽多，但价格偏高，有的是噪声很大，在这方面不同的品牌，不同的规格其实际效果是不一样的，本着从实际出发的原则，采用了功能简单，但是声音的质量应是第一选择。其它的设备只要能满足功能使用即可。

三．计算机控制系统在其使用中的操作：

    ① 声音“源”的加工制作：为了适应现代化的作息时间，在背景音乐/紧急广播的系统中，引用了计算机控制，对于每天的作息时间进行播放。在正常的情况下，每天所播放的内容是不变的，所以非常适宜计算机来控制，这样不仅解决了定时播放不同内容的问题，而且省去了人工控制的诸多问题。

    系统中“信号源”的加工制作，是一个很重要的一项工作。这里主要是将已确定的播放内容，作息时间的音乐与语音按数字波形文件WAV的格式、背景音乐采用MP3的格式分别录制到硬盘中去。作息时间的录制需要对音乐有一定的知识，尤其是将语音的内容编辑到音乐当中。

    实际工作中，为了使“信号”的保真度高，基本选用CD机作为“源”输出，个别的音效均采用实际现场录制的方式，计算机则采用声卡本身的播放程序进行录制。录制与编辑的软件采用了全球顶尖级音频编辑软件“CoolEdit Pro”。在录制前先要有一个详细的表格，对所要录制的文件名、路径与顺序编排好，为下面编制软件做好准备工作。
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     为了保证所播放的音乐与声音的保真度，其采样率选在44.1KHz,16bit量化的单声道录制方式，平均每分钟的音乐在硬盘中所占据的空间为5.2Mb左右。下表为某单位作息时间播放的一个例子： 序号 时间 项目 内容 文件名 时间长度 硬盘容量  1 06：30 起床音乐 音乐 1．WAV 10分钟 52.6Mb  2 07:29 集合号音乐 固定的音乐 2．WAV 45秒 4.1Mb  3 07:30 广播体操 广播体操音乐 3. WAV 4分46秒 25Mb  4 08:00 早晨上班 铃声音乐 4. WAV 33秒 2.9Mb  5 10:00 休息 背景音乐 MP3音乐 10分  6 12：00 中午下班 铃声音乐+背景音乐 同上 20分  7 12：55 上班前准备 音乐 6．WAV 4分21秒 23Mb  8 13：00 下午上班 铃声音乐 4．WAV 33秒  9 15：00 休息 音乐 7．WAV 10分 51．9Mb  10 17:00 下班 铃声音乐 4．WAV 4分 21Mb。
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    ② 软件的生成：软件是在VB6.0版本下编制的，在编制程序运行成功后可以生成可执行的文件 .EXE，并将此文件拖放至“启动”应用程序中，为此，每当机器启动后，该文件都可以脱离VB在Windows98下独立运行。

1 X4 T/ X; [) }5 d) d    ③ 系统的连接：软、硬件在调试后，即可连入音响扩声系统中去。在系统设备的安装过程中应注意计算机与音响设备不要共地，从声卡引出的音频输出线不可过长，屏蔽层单端入地。

    四．结束语：在计算机控制音响系统的实践已经五年多了，在几十个工程的运行情况来看还没有一个出现问题，通过实践将计算机应用技术引入到音响系统中，是大有前景的，而且应用的领域也会越来越宽广。     注：①、本文作者系中国声学学会会员。
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    ②、本文发表在1999年第5期《电声技术》杂志上。在1998年全国声频工程技术交流会上宣读并获优秀论文三等奖。