摘要目前很多學校都有多功能廳，既然有此名則此廳必須具備多項功能，其可以進行教學活動，也可以進行會議活動，既能進行學術交流，也可以文藝表演。當前，由于科技的發展，和電子技術的進步，使得多功能廳能夠真正做到名副其實。我的論文主要研究多功能廳的教學方面的功能，談到教學，目前的學校都采用了豐富有趣的多功能手段對學生進行教育，使原本枯燥的學習變得豐富多彩，使原來抽象的知識可以形象直觀地展示在學生面前。在此我們主要是討論如何設計一個教學展示系統。傳統教學一般都在課堂進行，課堂教學環節是學生接受系統教育最重要的一環，做好教學互動環節，是掌握好教學環節的質量，提高教學水平的關鍵。現行的教學過程中，傳統的簽到、疑問確認、提問互動、課堂小測試等環節存在諸多問題。簽到過程中，使用紙張簽到，效率低且存在代簽現象，結果不便于教師統計，提問互動環節和課堂小測試的環節中，教師給出問題后，學生舉手或者口頭回答，對于結果，老師不能獲得準確的統計數據，而只能根據大體情況來判斷是否需要對此知識點進行教授，沒有準確的反饋數據，也不能進行后期的數據挖掘和數據統計工作。因此傳統的教學方式已經越來越不適應現代化教學的需要，由于當前網絡技術的飛速發展，使得基于自動化技術的集智慧教學、人員考勤、設備管理、環境智慧調節、視頻資源保存及遠程控制于一體的新型現代化互動教學具備了基本條件，由此我設想可以設計一個新型的多功能教學展示系統，用來提高教學的直觀性，趣味性。本次設計主要是探討系統的展示功能，包括展示的聲，畫，多媒體體驗以及最新的虛擬現實等方面。關鍵詞：音質設計，信息技術，情景模擬，教學資源第一章前言教學多功能廳的設計思路體現出運用自動化的三個層次(應用層、網絡層、感知層)，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現對物品的智慧化識別、跟蹤、監控和管理。同時，能滿足學校自動化技術專業開設的自動化導論、傳感器原理及應用、無線傳感器網絡及應用、自動化工程及應用、自動化標準與中間件技術、自動化應用系統設計等課程的實踐實訓教學需要，并為學生或教師的自動化技術應用項目開發提供平臺。教學多功能廳融先進理念和先進科技于一體，時刻能激發教與學的主體自由發展，集成多種教學形式。這種新型多功能廳具有人性化、開放性、交互性、智能性等特性。教學多功能廳中需要包括云技術、網絡技術、多屏顯示技術、智能環境控制技術、交互顯示終端與互動反饋技術等。從教育、技術、空間的角度設計多功能廳的多種媒體，以促進學習者的學習和發展為中心，為學生和老師重新進行設計，以滿足多種不同形式的知識、情感與技巧的教學和交流，體現先進性、舒適性、人性化、以及自由、和諧等特點。可以充分調動學生做為學習的主體展開個性化、交互式的學習模式，培養學生獨立的學習習慣以及相互協作的團隊協作學習能力。系統主要完成根據不同的教學內容整合不同的教學環境、遠程互動教學、師生資源互動、雙板教學、電子書包、無線投屏以及教師、學生、板書的高清視頻自動跟蹤采集，音頻采集，教師電腦屏幕截取，教師/學生/板書視頻/計算機畫面智能導播并進行電影模式和資源模式的課件錄制、學生考勤系統、環境管控等功能。課堂外通過資源集中管理平臺在局域網、互聯網上將教室內的所有教學場景直播，為遠端用戶提供在線實時學習的平臺。第二章設計目標當前，多功能廳種類繁多，功能不一，設備質量參差不齊，已建成的教學多功能廳利用率低。為保證本項目的順利實施，利用有限的資金，把研討教學多功能廳建設成功能齊全，設備配置一流，在教育教學改革中起到引領作用的研討互動型教室。主要從以下幾方面體現：將傳統教室建設成支持自動化覆蓋的智慧研討教學多功能廳；打造智慧精品教室，集多種教學應用功能于一身的多元化教室；建立“一套應多套”的方案模式，將智慧研討教學多功能廳應用建設成全功能方案；實現教學資源的均衡共享，發揮多媒體設備在信息化教學中的應用效果；積極做好教師個人知識管理，專家引領、同伴互助，提高教科研能力；全面提升學校的軟硬件的信息化環境；為教育均衡化發展提供決策支持數據；開放的優質教育資源為學生家長提供服務；為學校發展積累豐富的教育教學資源，形成學校優質資源和特色資源；開放的優質教育資源為學生提供服務；建立在線學習交流平臺，實現學生自主學習、充分享受優質資源最佳的主動學習環境。第三章聲音的設計和實現設計需要遵守一定的行業規范和設計標準，這是指導設計的根本，本設計方案參照以下規范和標準。《廳堂擴聲系統設計規范》GB50371-2019《會議系統電及音頻特性性能要求》GB/T15831-94《民用建筑設計隔聲設計規范》GBJ118-18《廳堂照明設計及光污染限定標準》WH0201-2018《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-96系統設計原則先進性則——采用的系統結構應該是先進的、開放的體系結構，和系統使用當中的科學性。實用性原則——能夠最大限度的滿足實際工作的要求，把滿足用戶的業務管理作為第一要素進行考慮，采用集中管理控制的模式。可擴充性、可維護性原則——要為系統以后的升級預留空間，系統維護是整個系統生命周期中所占比例最大的，要充分考慮結構設計的合理、規范對系統的維護可以在很短時間內完成。經濟性則——在保證系統先進、可靠和高性能價格比的前提下，通過優化設計達到最經濟性的目標。擴聲設計主要實現語言信號傳播的清晰、明亮，音樂信號精確的重現原音。系統的聲學特性指標應達到和超過國標中GYJ25-86中相應的語言擴聲環境和音樂擴聲環境中的系統一級的要求必須從建筑聲學環境、電聲環境進行完善的設計。會議廳的音頻擴聲系統對整個會議的召開起著至關重要的作用，一個好的音頻擴聲系統可以帶給與會者愉悅的會議享受。會議擴聲的總體設計對整個會議室的建設是尤為重要的，它要求設計者必須全盤考慮，思路清晰，這時的不合理，不周全將會使擴聲系統的質量受到影響。所以，擴聲系統設計的定位應該本著實事求是的原則，不追求不切實際的高檔和花哨，也不能忽略影響工程質量的重要功能。除此之外，室內裝修，聲場設計，安全防火，合理用電，避免環境污染也尤為重要。會議廳內可容納大概200多人坐席。室內使用面積大約260平米左右，為了能滿足所有與會者的聽覺需要，會議室內的擴聲系統除了要有足夠的聲壓外，還需要有均勻的聲場效果。同時還要充分利用原有的設備，節省投資。綜上我們考慮在主席臺兩側，安裝兩只小型大功率專業擴音音箱作為會場主音箱。在主控室使用了專業有源監聽音箱，使控制室操作人員能及時準確監聽到現場情況。為了使整個會議室的聲場均勻，需要提高會議室的聽眾區域的聲壓級，選用了4只全頻小型大功率的環繞音響，均勻分布于聽眾席四方。這4只揚聲器選用了兩臺功放控制。環繞揚聲器的應用，為整個會議室提供了更加均勻的音效，而且，它們還可以作為背景音樂的擴聲系統，使用于會議中場休息、會議入場式等等。會議擴聲系統不僅能對DVD、錄像機、錄音卡座等AV音源設備進行擴聲，而且，還可實現對會議發言和遠端音頻信號進行還原擴聲：a.能接收、發送遠端音頻信號；b.能對音頻信號進行還原、放大，并且不會產生回音和嘯叫；c.會議擴聲時，以主揚聲器為主，其他揚聲器則加以配合以達到單點聲源的效果；d.系統保證了聲場的均勻度指標；e.系統應能平衡主揚聲器和輔助揚聲器在音質和聲壓級上的差別；f.數字化調音臺信噪比高、失真小，帶啞音編組且帶有多路輸出。保證了調音臺背景噪聲最小，且有足夠的音頻信號輸出通道提供電視會議及音頻錄制端口等。g.為了提高系統的可靠性，功放具有可靠性最高的智能化電路控制設計；h.前置反饋抑制、選用強指向話筒及無線話筒采用內置反饋抑制及限幅。話筒在不同位置時均有良好的傳聲增益，不致引起揚聲器嘯叫；i.可播放電視會議、攝象、錄象、DVD/VCD/CD/MP3、CATV等輸出的音頻；j.音源要求：能夠長時間不中斷、連續錄音。除了專業CD、專業卡帶等音源外，還備有可供了音源設備使用的接入口；k.非專業人士也可輕松的進行數字混音、數字調音，預置效果、應用場景可以一鍵到位；l.使每一位與會人員都能聽到清晰的聲音；m.臺下與會人員也可參與發言、討論；n.會議廳必須具備電視電話會議功能所需的接口；o.會議廳擴聲系統達到國家有關語言一級標準；p.能通過接口與集中控制系統連接。一個好的聽音環境的建立，包括建筑聲學和電聲兩個方面的內容，專業音響工程的建筑聲學主要是廳堂的建筑聲學，相同的設備發揮的水平高低不一的原因，一般都是建筑聲學條件的不同，無論多么優良的設備，一旦放在建筑聲學條件惡劣的環境中，肯定不會達到好的結果，而建筑聲學要求還會因為工程的使用要求不同而不同，也會受建筑裝飾質量的影響，建筑聲學效果好的廳堂應該是混響合理，聲音擴散性好，沒有聲聚焦，沒有可聞的振動噪聲，沒有聲陰影，沒有聲柱波等等，建筑聲學的要求不能單方面由音響設計人員進行，它需要建筑裝飾技術人員的有力配合，但由于雙方的設計思路和要求不盡相同，這就需要音響工程的總體規劃工作盡早開始，經常保持雙方的聯系，以取得相互的理解和密切配合，其中混響時間的選取可以根據工程的性質和用途來確定，必要時應該借鑒一些優良工程的經驗。在建筑聲學中需處理的問題主要有以下幾個方面：3.1確定最佳混響時間自上世紀末建筑聲學奠基人賽賓提出混響時間計算公式以來，因其簡明地表達了與大廳容積和室內總吸聲量的關系，并與主觀聽音評價密切相關，而成為音質設計中重要參量，一直沿用迄今。室內吸聲裝修主要是為了混響時間而設置。混響時間指標的評價標準到現時為止，雖然國際上流行的或國家頒布的標準都沒有一個硬性嚴密的指標，但對不同功能的廳堂都有推薦值。多功能廳堂，最佳混響時間是1.2-1.4秒/500HZ，對于會議廳，最佳混響時間是0.9-1.3秒/500Hz。為了能有良好的擴聲環境，建議在天花和后墻上適當地鋪設吸音材料。3.2吸聲、反射和擴散等建筑聲學條件必須綜合考慮混響時間的計算公式是以假定聲場充分擴散為前提的，當然在實際工程中達不到這一條件，也是計算與實際間出現誤差的原因之一。在非理想擴散聲場條件下，單以混響時間這一參量來評價音質是不夠的。在探索第二音質參量過程中發現混響衰變過程中的反射聲(尤其是早期部分)結構細節，即反射聲序列的時間、強度、數量乃至方向的組合不同，其音質效果也會有很大出入。這就聯系到房間形體、室內吸聲和反射面的布且、以及聲源和接收點在室內所處位置和它們附近的聲學條件等，成為設計中必須考慮的因素。研究早期反射聲結構細節中，有兩個重大進展。一是認識到掌握早期反射聲能與整個(或后期)反射聲能之比值是制約語言清晰度和音樂明晰度的重要參量。其二是，在音樂廳(不是所有各類廳堂)設計中，為了獲得富有環繞感的音質氣氛，呈現出大樂隊所特有的寬闊聲源場面，更希望這些早期反射聲有相當部分來自側向。于是大廳形體的重要性在音質設計中愈加凸顯，推動了音質設計中的多參量化考慮。上述音質設計方法的逐步完善是建立在綜合考慮基礎上的，是相互補充的，因此既非對立，又非替代。在建筑上主要是由美觀的角度設計確定，但從建筑聲學的角度出發，必須對各個面的具體形狀給予仔細的考慮，總的來說是盡可能獲得有效的直達聲和有利的反射聲分布以及消除不利的反射聲，使聲場達到一定的擴散要求。天花：如果天花為穹頂，為避免聲聚焦，使一次反射聲能比較均勻地分布在座位上，通常是使前部天花壓低，然后以分段的凸弧逐漸向后開張。如果開花高而且平，不利反射聲的擴散，而且反射聲有可能產生回聲現象，可以在頂部吊一些與整體相協調的“浮云式”天花，保證反射聲的分布，避免反射延時過長。側墻：對于平行的側墻面，很容易形成“顫動回聲”，如不作形狀處理，應適當地鋪吸音材料。后墻：后墻的處理一定要避免聲音反射到前面座位形或不利的回聲感，應鋪設強吸音材料。3.3早遲聲能比和側向聲能比的處理以統計聲學理論推導混響時間公式時需要有擴散聲場的條件，理論上“擴散場”應滿足兩個條件：能量密度均勻和聲能量流在各個傳播方向上是無規則分布的。當一個短促的聲音(實際聲源都不是穩態的)在室內發出經多次界面反射以后逐漸衰變，并形成為交混回響，又稱混響過程，在室內沒有大面積強吸聲面的情況下，這時的聲場接近擴散聲場條件。但在混響過程的初始階段，反射聲數量有限，其擴散過程遠不如后期。同時，在實際大廳中都有集中在聽眾席的大片吸聲面，所以不可能有理論上的“擴散聲場”。為使廳堂具有良好聽音條件所需的聲場擴散，給聽眾沉浸于音樂包圍之中的感受，對于聲音的衰變過程應趨于均勻滑順，使音質聽未有圓潤之感。著名聲學專家M．Barrvn多年的研究得出，從側向來的反射聲比天花來的反射聲更具空間感和環繞感，結合現在的研究和實踐表明，要達到好的音樂聽感，早期反射聲能量和方向具有關鍵性作用。這一要求顯然不同于理論上的“擴散聲場”條件。實際上在一個“充分擴散’’的聲場中，好比在“混響室”中欣賞音樂，聽眾將會不辨聲源的方向，也不會有好的音質。如何掌握早期側向反射聲的分寸，目前還處于半定量階段。在設計方法上，主要利用界面，特別是側墻的特定形狀來改善，努力使聽眾席，尤其是前中座有較豐富的早期側向反射聲。第四章投影的設計和實現4.1大屏幕投影顯示系統設計說明會議廳內可容納大概200多人坐席。為了能滿足所有與會者的視頻觀看的需要，會議廳的大屏幕顯示是必不可少的。大屏幕的使用，滿足了與會者的視頻觀看的需求。設計采用采用固定方式將投影機吊頂安裝在天花板上，投影機采用亮度非常高的松下（Panasonic）PT-WW3600L

液晶投影機（3800ANSI流明，16000：1對比度），滿足大屏幕顯示亮度的需要。在使用正投影時，電動大屏幕展開，實現正面投影的需要；在不用時，屏幕收起隱藏在屏幕盒內，對會議廳的整體格局和美觀沒有絲毫的改變，不影響整體裝修格調。正投影屏幕采用進口電動投影幕，外形美觀，保證亮度均勻，色彩還原真實、防火、防潮，使用壽命長。安裝時屏幕殼體可嵌入窗簾盒內，整體大畫面感覺更顯氣派。4.2.實現功能a.能接收、發送遠端會議室視頻圖像信號；b.可將計算機信號、視頻信號通過大屏幕顯示；c.可播放電視會議、攝象、錄象、DVD/VCD、CATV等輸出的視頻圖像；d.能將各種不同來源的視頻信號分別顯示在不同的顯示設備上；e.視頻多媒體管理系統設有矩陣。f.專業高速云臺、高分辨率的彩色攝像頭應能及時把現場情況反映給與會者、控制室并能作為會議系統的信息進行存儲。g.能清晰的顯示、記錄電視電話會議遠端和本端的圖像信號；h.能通過接口與集中控制系統連接。多媒體接口系統設備包含矩陣切換器、放大、分配器和多種安裝方式的用口，是用戶與系統接觸的界面、路徑，系統整體性能的好壞、可靠性的高低、可擴充性升級能力等直接表現于此。該設備主要是對多路信號源進行選擇并控制再將多路(電腦8路、視頻16路)信號聯接到輸出設備。可以通過RS-232遙控操縱選擇由哪路信號進入投影機、等離子屏或顯示器。所有視音頻信號經此設備聚中管理，只須改換指令即可調配各路信號，節省了眾多的切換/分配設備，降低了信號在傳輸過程中的衰減，所有信號集中管理體現了系統的整體性，可靠性也得到了加強。我們還設計了在主席臺前部進行安裝多媒體接駁接口，以使各種信號線能方便美觀牢固地連接第五章總控系統的設計和實現教學多功能廳有著眾多的顯示設備比如：投影顯示、會議系統、擴聲系統、燈光系統、電動設備、攝像系統和AV影音源等等。單一的人工手動操作控制，已遠遠不能滿足現代化會議室的要求，所以，會議室的中央控制系統也是現代化會議系統中一個必不可少的系統。5.1中控設備選擇會議廳的中央控制系統采用了艾維創最新型主機，它采用了ARM11內核的處理器，頻率達到了1G赫茲，內存也有1G，2G閃存，支持SSL加密、A-Control技術；支持SNMP，內置防火墻；內置WEBSERVER，兼容KNXEIB成員的產品，支持樓控協議MODBUS，BACNET，支持瀏覽器B/S模式控制，支持IPAD、ANDROIDC/S控制模式，支持模塊及COMPILER+語言編程方式，使系統更加智能、方便、穩定；最大8路獨立可編程RS-232/422/485控制接口，用戶可編程設置多種控制協議和代碼；支持USB2.0和以太網編程通訊；支持本地控制，同時透過E-CLUSTER云平臺服務，不需要固定IP實現遠程控制；提供開放式的可編程控制平臺及開發包、人性化的中文操作界面和交互式的控制結構；1U金屬機箱設計，符合國際機箱標準，可安裝于任何19英寸的機柜上。全面支持遠程網絡控制，內建網絡接口，支持網絡級聯，支持IOS（IPad/iphone)、android（安卓）、傳統射頻觸屏手持終端，通過wifi與主機通訊；時間軸多線程事件功能，應用于展示互動；支持系統自動云診斷、云備份、云恢復；系統支持主機自備份功能。同時系統配備無線液晶觸摸屏，無線液晶觸摸屏可以與控制主機間進行雙向無線通訊，實現無線觸摸屏無線控制整個系統的設備。可以安裝在會議廳的進口處，更方便的進行系統設備的簡單控制。為了控制更多的開關量如窗簾、屏幕等設備，我們在系統內添加了強電擴展模塊。為了對教室內的燈光進行控制，使室內的燈光無級變化，我們在系統中配置了4路的調光模塊。紅外發射棒是實現主機對帶紅外設備的控制諸如：DVD、錄像機、卡座等。5.2實現功能a.集控系統的主機采用高集成化、可擴展的主機，滿足買方要求的廣泛的設備接口；在安裝控制系統的控制室內集中控制多個系統，實現多種音視源如VCR、DVD的共享；主控觸摸屏采用彩色液晶觸摸屏，控觸摸屏采用無線彩色屏幕觸摸式。具有美觀、實用、易操作、可靠性高、對話直觀、遙控區域靈活等特點；d.能進行遠程控制及操作；e.可以進行信號源分配；f.可以進行傳送切換視頻圖形；g.可以進行事件觸發；h.可以進行定時廣播；i.系統接口應有紅外、RS-232等，便于現場匹配；j.系統可控制自動混音器、調音臺左中右輸出音量、專業CD機、專業卡座；k.系統可控制視頻