扩声系统论文（共10篇）
扩声系统论文 篇1
会议室扩声是常见的工程类型;如何能使会议室扩声系统的操作更加简便, 并且实现完美的听音效果, 一直是此领域技术工作者不断探讨的话题。我们首先要明确一点, 就是会议扩声到底怎样才算好呢?笔者认为应该从两个方面进行评价。一是功能, 也就是系统的先进性、灵活性和设备稳定性, 以及操作的简单程度。第二个就是声场的效果——在这个方面, 我们最关心什么?首先是能不能听得见, 其次是能不能听得清。与此对应的技术问题就是能否保证有足够的声压级和足够的清晰度。接下来, 本文就围绕这两个问题展开讨论。
1 会议室对声学的要求
(1) 噪声
会议室的噪声源主要包括环境噪声、室内噪声以及固体传声产生的噪声等, 各类噪声均应控制在允许值以下。新建会议室应注意选址, 以减少外界环境对室内的影响;对于地址不能改变的会议室, 可通过对其进行声学装修处理来尽量改善其噪声状况。
(2) 室内音质
室内音质的最终评价标准是听众的主观感受。为了便于操作, 业内根据室内声学原理和实际工程经验提出了若干与主观感受相对应的物理量或声学量——室内声学设计其实就是室内音质设计。会议室的室内主要声信号为语言信号, 对清晰度的要求很高, 而清晰度的优劣主要由房间的混响时间、设备的功率等决定。根据声学技术要求, 会议场所的混响时间要与其容积相匹配。一般来说, 混响时间过短, 声音枯燥发干;混响时间过长, 声音混淆不清;最佳的混响时间则有美化发言人的声音、掩盖噪声、增益会议效果的作用。作为以举行会议为主要用途的场所, 会议室的混响时间取0.6～1.4s (中频0.5～1kHz, 经验值) 较合适, 可保证语言清晰度合乎要求。
(3) 室内声场
会议室内的声场应有足够的声压, 整个声场应扩散充分、分布均匀, 没有回声、颤音、蛙鸣 (低频声染色) 以及声聚焦等明显的声缺陷。
2 相关国家标准
《厅堂扩声系统设计规范》 (GB 50371-2006) 中对会议类扩声系统声学特性指标的规定如表1所示。
系统总噪声级
3 会议室声像定位的问题
国内的会议室格局一般分为带主席台的“报告会议厅”和椭圆桌式会议厅两大类。其中报告会议厅通常是室内空间较大, 分为主席台和听众席两个部分;目前其扩声系统的工程设计多采用前置主扬声器, 并在侧墙处悬挂补声扬声器的做法, 如图1所示。
这种扬声器设计似乎是“万能”的, 因为它不考虑房间的长宽比、不考虑房间高度、不考虑纵向深度、不考虑会议室有没有遮挡物等, 在各种报告会议厅中都可以使用 (对于纵深尺寸过大的场合, 只需要对后场扬声器进行延时设置即可) 。但是, 这种设计存在一个问题, 那就是声场的均匀度比较差, 而且房间越大, 均匀度越不好, 靠近扬声器处的声压过大。
这里有必要讨论一下会议室声像定位的问题。本文在开篇处已经确认会议室扩声系统最重要的两个问题是声压级和清晰度的问题, 并没有提到声像定位的问题——这是和演出系统完全不同的。对于演出系统来说, 声像定位甚至比清晰度更加重要。几乎全部的大型演出系统, 只要有办法利用主扩声系统均匀覆盖全场, 就绝对不使用补声扬声器;因为任何侧补声、顶补声都对声像的正确还原有负面影响。但是在会议系统中, 扩声的主要任务是让听众听清楚发言者讲话的内容, 而不是精确地还原声音是从哪个方向传过来的, 也就是说能做到“听清楚”, 就达到目的了。所以在会议扩声的设计中, 应把声像定位的问题放在最后, 而着重解决声压级和清晰度的问题。
4 会议室扬声器设计
在良好的建声环境下, 扬声器的布局及其方向性与系统的直接声、反射声以及自然声的比例有着极密切的关联;布局不合理, 会破坏系统与自然的和谐。系统设计应力求获得最大的保真度, 以使声音自然均匀覆盖, 避免聆听者感觉到过多的“电声”渲染, 做到声音“大而不噪, 清而不浊”。对于大部分的会议室扩声系统, 笔者都建议采用吸顶扬声器的设计, 这是因为这样的设计很容易实现声场分布的均匀性, 同时能大幅降低出现声反馈的概率, 提高传声效果。当然在这样的设计中, 也要充分考虑对会议话筒指向性的选择 (通常以采用超心型指向的鹅颈话筒为宜) 。
吸顶扬声器的布置可按其辐射面积分布分为“中心到中心”、“最小搭接”、“边到边”三种形式, 如图2所示。
图中的圆形是在听众耳朵高度测量的声场分布图。对于会议系统应用, 在此只推荐第二种, 也就是“最小搭接”的方式。吸顶扬声器安装的数量与房间吊顶的高度以及扬声器的有效辐射角 (指向角) 有关。辐射角、辐射高度与辐射半径的关系如图3所示。
按照图3中所示关系, 通过简单的数学计算, 即可估算出房间需安装扬声器的数量。
吸顶扬声器在天花板上的布局基本上要遵循对称摆放的原则 (除非会议室形状不规则) , 这是因为一般来说对称的分布有利于实现声场的均匀性, 保证语言的清晰度符合要求。上述两种类型会议室的扬声器布置可参考图4和图5。
5 设计方案
下面以宽9.2m, 长15.6m, 可容100座的主席台式会议室为例, 介绍会议室扩声系统的具体设计。
要保证发言者的声音能够被每一个与会人员清晰地听到, 需要配置拾音及扩声系统, 相关设备如下:
◆手拉手数字会议发言系统;
◆屏幕两侧的主扬声器;
◆天花板的吸顶扬声器;
◆信号传输与切换设备。
(1) 传声器
传声器是整个还音链路的第一环节, 是系统中的关键环节, 其质量好坏影响着整个系统的表现;为保证与各种不同的应用需求相适应, 宜选用高质量、高可靠性的产品。在以本例为代表的应用环境下, 一般采用手拉手会议话筒, 最好能选择心型或超心型话筒, 尽量使话筒声轴与扬声器声轴反向 (将话筒安放在扬声器辐射方向的背面) 。中低档次场合可选用进口、国产手拉手话筒, 高档次场合可选择专业会议话筒。若有承办重大会议或者高安全性要求, 可采用星型连接组网, 以满足高灵活性、高可靠性的要求。例如采用丹麦DIS品牌DCS 6000全数字会议系统 (包含会议主机、主席单元、代表单元, 采用STP Cat.5线缆连接) , 利用其转发器和连接盒进行星型连接组网, 以保证链路上的任何一个设备出现问题时, 均不会对其他设备构成影响。
(2) 功率放大器
为便于操作人员观看到会议及发言情况, 功率放大器需要直接设置在会场内, 所以其风扇等的噪声以及发热问题不容忽视;特别是在领导讲话或会场比较安静的情况下, 如果风扇的声音太明显就会直接影响到与会人员。选择在这些方面引入特殊设计的设备, 如采用对流冷却技术、无风扇, 且支持定阻和定压两种传输方式的, Extron独特的D类放大器, 可在功耗、热量以及空间方面实现更高的效率, 较好地解决这一问题。
(3) 扬声器
结合房间的整体情况, 考虑到各墙面、地面的声学装修, 以及房间均匀对称性方面的情况, 同时也为了不破环房间的整体装修, 宜采用“主扬声器+吸顶吊装”的方式。安装扬声器时要注意扬声器覆盖范围和传声距离, 应遵循以下原则:
◆覆盖听众, 减少有害和无用声的覆盖;◆远离话筒声轴正向, 提高系统增益。此外还应注意:以本例为代表的应用环境下, 应选择品质高, 体积小, 频响范围在70Hz～20kHz以内, 效果良好的产品;采用同品牌功放与扬声器组合 (如Extron壁挂式扬声器和吸顶扬声器) , 可以更好地发挥两者的性能。
扩声系统连接如图6所示。
6 结束语
近年来, 各种会议及各类学术交流日益频繁, 许多政府部门、高等学校、宾馆先后建成了档次和功能各异的多功能会议厅和报告厅。多功能会议厅的设计必须有声学专业人员的参与, 如此才能创造一个良好的声学环境以满足其高品质的环境要求。进行声学设计时应着重考虑的内容有:
◆体型设计 (无明显的声学缺陷) ;
◆扩声设备的选择 (尤其是扬声器的质量) 、布置和合理搭配;
◆在装修施工中应注意的声学工程的问题。
扩声系统论文 篇2
【关键词】Vivace系统；室内声学；扩声；自然声
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2015.08.010
【Abstract】This paper described the concept of the modern acoustic system， which is brought because of more acoustics attention on the theatre and enhancement of the modern acoustic system features and use. Additionally， it introduced the solutions that how to practice the concept of modern acoustic system by Vivace system.
【Key Words】Vivace system； room acoustics； amplified sound； natural sound
近年来，在剧场与商务活动中心出现一种趋势，即高品质需求的演出与活动需配备高品质的扩声设备及相应的声学设计。在过去很长一段时间内的很多项目中，声学的惟一目标就是实现语言清晰度，可以将演出内容传达到更多的观众中，不必过多妨碍音乐剧表演效果。随着现代声学系统功能的增加、使用与设置便利性的增强，人们对观演建筑投入了更多声学关注，其成效也日益显现。这些现代声学系统的理念带来新的方式，创造了许多崭新的机会。
1 现代声学系统的理念
在整个观众厅与舞台周围布置多只扬声器，使得声学设计有可选择的方法或改善的余地，这一切在几年前是不可能或是难以实现的。这些可选择的方法或改善的效果分为三类：
（1）在观众上方及周围形成移动声源，给观众带来不同距离以及模拟周围环境声学效果的感受；
（2）对演员精确定位，并降低人耳对扬声器的感知，获得高还原度的扩声效果；
（3）对自然声效果进行优化，如在西方古典音乐会演出中设计能感知更多的自然声效果。
新理念的本质打破声道与单个扬声器的对应关系。一个或多个扬声器的音频信号利用系统的自动补偿功能还原到原位。这些音频信号包含更多信息，包括其位置、声压级与房间声学特性。系统使用所有安装的扬声器将这些附加的信息转换成听众想要得到的声音感觉，以达到优化声音效果的目的。声音本身从扬声器内分离，结果是，扬声器不再被人们所感知，声音感受自然化，甚至是奇妙感，具体由声学设计师来调整。
要实现这个全新理念，有几个基本的先决条件需要满足，呈现如下。
（1）扬声器排布
为达到最佳效果，必须按照要求排布扬声器，每个座位须被独立音频声道的扬声器半径所覆盖。声音应可以从各方向到达观众。在不能直接安装扬声器的位置，例如：由于有巨大的玻璃面，须采用更为复杂的方案，如镜像声源等来解决问题。不要让视觉障碍物损坏声学效果，是很有意义的事。所以，在可能的条件下，扬声器应在透声覆层后进行暗装。
（2） 输入信号
通常情况下，输入信号的质量是影响整体效果的一个限制因素。在播放提前录制好的语音或音乐时，这通常不是问题。声学设计师可以自由地选择声源位置。在现场表演中，演员站在舞台上，声源位置应与视觉感受相吻合。所以，系统应该知晓此位置，并保证声源位置与视觉位置相一致。
在现场情境下，应特别关注实现高品质、平衡、均匀的输入信号。这可以将高品质电容传声器佩戴在演员及演奏者身上，使距离与指向性匹配。
另外一种可能性是利用无线传声器。这种情况下，演员的目前位置信息必须传递到系统中，可以利用追踪系统手动或自动地完成此程序。佩戴在演员身上的小型发射器向环绕舞台的天线装置发射信号，追踪系统接收到信号并利用相应延迟与方向信息进行追踪。
（3）室内声学
对普通扩声系统而言，观演厅堂的自然声学效果对其的影响是至关重要的。事实上，室内声学的设计更加具有挑战性，因为不是仅仅考虑几个扬声器位置就万事大吉了。对装有扩声系统的厅堂而言，最佳室内声学的条件是具有平稳、较低水平的混响时间，自然声场的良好衍射效果。更长的混响时间本身不是问题，但是它们压缩了声学设计创作的空间。
2 实践中的理念
斯泰克公司的Vivace声学系统具有以上所提及的新功能。
2.1 Vivace系统在室内声学领域的概念
Vivace系统的发展始于2008年，当时信号处理单元已经变得足够强大，能够处理复合多通路实时系统的巨大需求。该系统对声环境改善后，产生的非凡声音品质，使其很快就被著名交响乐团和音乐家所熟知。如果要列出在Vivace系统的厅堂中演出过的交响乐团、独唱者和指挥，就要读出一流音乐世界的很多名字，例如维也纳爱乐乐团、柏林爱乐乐团和纽约爱乐乐团等。系统安装于小型会议厅、实验剧场、多功能场馆和大音乐厅和歌剧院。
为了通过室内扩声系统获得最佳声音质量，必须输入系统可用的、最好的信号。在实践中，这意味着传声器位置等同于录音用的主传声器的位置。在这些位置上，交响乐团的乐器之间达到了平衡，产生了清晰、明澈的有效输入信号。大厅内远处的传声器作用有限，因为它们能获得的精确信息很少，不能用于影响早期反射声（决定一个厅堂的声学特性）。
这些输入信号进入Vivace系统主机，通过特殊的卷积算法，将其转换为反射和混响，从而使厅堂声学变得更有活力。依据在各种声学环境理想的厅堂内测得的瞬态响应数据，使教堂、歌剧院等场馆符合这些厅堂的特殊声学特性。系统在改善过程中有很大的灵活性，这些反射声和额外的声音创造出了一个厅堂的理想的声音效果。
系统为覆盖观众席的扬声器网络提供单独的信号。此时需要排列半球形的扬声器阵列，才能保证听众从各个方向都能听到，如同有更多混响的自然音响效果。合理的扬声器数量和布局，有利于创造理想的声音效果。
2.2 Vivace系统在萨尔茨堡音乐节举办地岩石厅中的应用
岩石厅在世界著名观演建筑中独树一帜，舞台后墙是由一整块岩石雕刻出来的，舞台屋顶可以在几分钟内自动开合，如图1所示。厅堂容量约为 23 000 m3，座位数为1 400座，场面宏大。奥地利萨尔茨堡音乐节从20世纪20年代起就在岩石厅内举行著名歌剧及剧场表演。一代又一代的指挥家、音乐家及剧场导演为这种大型的歌剧表演形式所倾倒。此厅由Herbert v. Karajan发现其适合歌剧及音乐表演。
岩石厅的自然声学条件多年来不断进行优化。为了满足萨尔斯堡音乐家多样演出形式的要求，于2011年将Vivace系统安装在岩石厅内。系统用来对室内声学条件进行微调，以适应演出活动的特殊要求及营造逼真的声环境，特别是演出现代歌剧的时候。
输入信号采用悬挂在舞台前端灯光桥上电动吊杆上的2支～4支电容传声器，如图2、图3所示。舞台背景的穿孔钢板后安装有72只固定安装扬声器及约16只可移动安装的扬声器，如图4所示，这些设备可以在舞台及观众席形成无形的声半球场。
通过系统的用户界面，声学设计师可以对系统各项设置进行调试，见图5，为观众营造理想的、引人入胜的声环境。声源的定位与移动可以通过在三维空间中运行的用户界面调试。
作者简介：
甘特·恩格尔，现任德国Mueller-BBM国际有限公司研发部部长，多年来参与众多剧场、歌剧院、音乐厅及户外大型演出的策划和声系统设计，包括古典交响乐音乐会、狂欢节和大型电视演出等。参与项目包括：纽约州剧院、澳大利亚Felsenreitschule Salzburg Festival剧场、德国Concert Hall University of Augsburg音乐厅、德国Dornier Museum Friedrichshafen博物馆、卡塔尔多哈Katara Amphitheater露天剧场等工程的建声、电声项目。
国家体育场的扩声系统设计 篇3
国家体育场俗称“鸟巢”，约91000座。屋顶覆盖2层不同功能的膜。内膜覆盖面积约42000m2，椭圆形中央开口约18000m2，容积(按开口处封闭计)约1900000m3。
国家体育场主扩声采用线阵列扬声器，明吊于屋顶开口附近的内膜下方。观众席线列分散式布置，轴对称均匀分布，共16组180只，每组线列根据其下方观众席情况由数量不等的扬声器箱组成。场地线列东、西两面布置，各4组，共56只。屋顶线列不能直达覆盖的下层看台后部安装有224只补充扬声器。
体育场设1间扩声机房和4间功放机房。以扩声机房为中心，搭建了3个“子系统”——数字音频、模拟音频和监测控制系统。数字音频系统是主体，模拟音频系统为备份，监测控制系统对主要设备的工作状态实时监测和控制。数字音频系统主要由网络化数字调音台和音频网络组成。扩声机房内设置数字调音台控制界面和中央处理器。扩声机房和各功放机房内均设置1台基站。作为核心的数字调音台控制界面和中央处理器，以光纤为媒介与各基站组建了先进的网络化数字音频系统。在数字音频系统不能正常工作时，由模拟备份系统来实现基本扩声功能。2台计算机接入扩声机房内的交换机，1台监测控制中央处理器和基站，1台监测控制功放。
选用内置信号处理器的功放，具有1个数字和2个模拟输入。在功放这个设备环节内实现正用、备份和紧急信号的倒换以及扬声器系统的大部分信号处理，包括均衡、延时、分频、增益等。功放的数字输入为正用信号，左通路模拟输入为模拟备份信号，右通路模拟输入为紧急广播信号。通过设定实现以下功能：正常状态下数字信号接入使用，当数字信号因故缺失时，模拟备份信号自动接入使用，当紧急广播信号出现时切掉其他信号并接入使用。
论文对上述的体育场扩声系统核心内容介绍后，对体育场的几个重要问题及处理方法上作了详细阐述，包括：信号的长距离传输，系统的安全性，声场的覆盖与控制，多个声源的长延时声干扰等。对体育场的几个相关问题作了阐述并提出看法，包括：应用情况、声能叠加、声外溢、雨声、观众声等。最后综述了测量结果和工程情况。
国家体育场屋顶高、容积大、封闭程度高的特点也是声学专业的难点。国家体育场扩声系统是一个特大空间内先进合理的扩声系统，不论在设计思想、系统架构、设备配置上，还是在重要问题的处理上，都有着独到和创新的地方。安全稳定、语言清晰的扩声系统，为北京奥运会的成功举办提供了保障。
扩声系统论文 篇4
【关键词】扩声系统；SD7数字调音台；光纤环网；镜像备份；实时切换；增益共享
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.06.008
【Abstract】The author studied the sound reinforcement system design in Beijing Tianqiao Theatre. This paper analyzes the application of OPTOCORE optical transmission technology in SD7 digital mixing console， which forms the optical signal transmission network with ring topology. It also demonstrates the redundancy backup design of the system.
【Key Words】sound reinforcement system； SD7 digital mixing console； optical ring network； image backup； real-time switch； gain sharing
进入21世纪，中国新剧场建设的体量在逐渐扩大，新建剧场中对声频系统的先进性、安全性等要求也越来越高，有的多功能综合剧场声音信号的通路可达上百路之多，如何减少这些声音信号在远距离传输中的衰减、失真，控制系统的安全备份以及对信号资源共享调配等问题，都是剧场声频系统设计的要点，也是保证剧场音质和最终效果的关键。
2015年的第四季《中国好声音》年度总决赛“巅峰之夜”在可以容纳八万观众的鸟巢举行，声频系统的复杂程度也远超越一般的演唱会，采用调音台强大的光纤环网及系统镜像备份功能满足了音频信号的传输和备份的需求。目前，专业剧场声频技术与户外大型扩声系统技术的需求相似，须配备高效传输和全面备份系统。笔者以北京天桥艺术中心大剧场为实际案例，解析光纤网络音频信号传输及冗余备份的解决方案。
1 大剧场主要功能
北京天桥艺术中心是以音乐剧、戏剧、家庭秀为主的“国际化演艺舞台”， 通过多元化的运营策略，汇聚世界经典剧目，打造国内舞台精品，开创全新的演艺产业模式，使其成为国际艺术文化的交流与创新平台，促进首都演艺的国际化发展。
北京天桥艺术中心占地16 500 m2，建筑面积75 000 m2。天桥艺术中心是一个现代化的剧场群，包括一座1 600座的综合性大剧场（见图1）、一座1 000座的中剧场、一座400座的小剧场和一座300座的多功能剧场。
其中大剧场的声频系统是以满足国内外音乐剧演出为主，兼顾综艺晚会、话剧、舞剧、小型演唱会、芭蕾、歌剧、交响音乐会等的演出，因此特别设计了VIVACE电子可调混响与效果声系统的使用切换功能；同时具备现场多轨录制和回放功能。
2 扩声系统设计理念及目标
大剧场是以音乐剧演出为主的专业综合剧场，其扩声系统设计理念和目标为：
（1）扩声系统先进、可靠、安全，设备符合国家标准和ISO（国际标准化组织）及CIE（国际电工协会）通行标准规范；
（2）适应多声道信号模式，兼容VIVACE电子可调混响系统的音频通道；
（3）满足各种剧目多场景编辑及控制功能，提供现场调音和返送调音；
（4）扩声系统功能全面、安全稳定、操作灵活、具有可扩展性；
（5）保证扩声系统信号的传输质量，提高信噪比和抗干扰能力。
3 音频信号光纤网络传输系统架构及信号流程
3.1 光纤网络音频信号传输系统架构
大剧场采用了近全光纤网络化的系统构建方式，舞台区域设置的模拟音频信号接口箱负责“采集”原始模拟信号，之后汇集到中心信号机房，信号在此房间通过DIGICO调音台的光纤基站被转换为光纤信号，同时在剧场的音响控制室、上下场门、功放机房、现场调音位也设置光纤基站，利用数字调音台的OPTOCORE光纤传输技术，形成环型拓扑结构光纤网络。OPTOCORE是支持多种格式的专业音视频信号以及大部分计算机数据类型的双环冗余光纤传输系统，它的特点是高保真、高带宽。DIGICO的整个OPTOCORE光纤（单环）网络可以容纳：
（1）14个光纤基站（不包含本地MADI基站），光纤地址分配使用OPTO 1.11～1.24；
（2）10个调音台或5个主备调音台，调音台控制ID1～ID10 ；
（3）在采样频率为96 kHz时，光纤网络同时容纳504路音频输入和输出。
大剧场音频信号光纤网络传输系统框图见图2。为提高系统信号的传输质量及抗干扰性，设计了舞台上120路模拟音频信号接入DIGICO数字调音台环型拓扑结构光纤网络信号传输系统，同时音响控制室基站和预留光纤接口接入的信号也一起进入光纤网络传输系统。
系统共设计使用7个固定光纤基站，分布在信号交换机房、音响控制室、功放机房，同时在舞台上下场口和现场调音位预留光纤接口作为接入点，配置1个光纤基站流动使用，可以随时连接在预留光纤接口处，以上光纤基站和预留光纤接口通过安装在信号交换机房的光纤跳线盘实现接入和环通。调音台界面和流动光纤基站采用的是DIGICO的HMA多模光纤接口，固定光纤基站采用的是订制ST光纤接口，通过四芯多模光纤传输所有音频信号。
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这样的光纤传输方式，可以保证在每一个光纤基站位置的信号均能直接收发音频信号，不用进行复杂的模拟信号物理跳接，只需在控制系统进行软件配线就可以实现任意通道的路由分配。
系统中具体设备配置如下。
1）信号机房
2台 DIGICO SD-RACK-ST光纤基站，共包含112路传声器/线路输入，32路线路输出，40路AES输出 ；1台SD-MINI-RACK-ST光纤基站，包含8路传声器/线路输入，24路AES输入，24路AES输出。每台基站都有独立的网络ID，分别是OPTO 1.11、OPTO 1.12、OPTO 1.13。每一台基站都带Word Clock时钟接口，采用双冗余热备份电源。
2）音响控制室
1张SD7T双引擎调音台界面，带4个冗余备份MADI接口，HMA光纤接口，本地12路传声器/线路输入，12路线路输出，12路AES输入/输出 ；配置1台 DIGICO SD-RACK-ST光纤基站，共包含56路传声器/线路输入，16路线路输出；1台SD-MINI-RACK-ST光纤基站，包含8路传声器/线路输入，24路AES输入，24路AES输出。每台基站都有独立的网络ID，分别是OPTO 1.14、OPTO 1.15。每一台基站都带Word Clock时钟接口，采用双冗余热备份电源。
3）功放机房
左右功放机房各配置1台 DIGICO SD-RACK-ST光纤基站，每个光纤基站包含16路线路输出，32路AES输出。每台基站都有独立的网络ID，分别是OPTO 1.16、OPTO 1.17。每一台基站都带Word Clock时钟接口，采用双冗余热备份电源。
4）流动设备
1张SD10调音台界面，带2个冗余备份MADI接口，HMA光纤接口，本地8路传声器/线路输入，8路线路输出，8路AES输入/输出 。配置1台 DIGICO SD-RACK-HMA流动光纤基站，共包含24路传声器/线路输入，24路线路输出，8路AES输入，8路AES输出。流动基站有独立的网络ID，是OPTO 1.18。每一台基站都带Word Clock时钟接口，采用双冗余热备份电源。
SD10和DIGICO SD-RACK-HMA是流动使用的设备，当有演出需要时，可以接入舞台上下场口或现场调音位预留的光纤接口上面，实现光纤网络的节点设备增加和环通。
光纤基站的输入输出音频接口总数量为448路，固定和流动数字调音台可直接设置光纤基站的接口分配。所有的调音台可共享光纤基站的输入，使用调音台增益追踪功能，每张调音台台面都有独立控制增益的方式；同时，所有光纤基站的输出也可以被分配到任何一个调音台上使用；且调音台之间通过光纤传输系统，可以实现多通道互传及对话等功能。
3.2 信号流程
大剧场舞台区域分别设置模拟信号接口箱，包括上场门接口箱、下场门接口箱，上场门/下场门侧墙接口箱，后舞台左右接口箱，乐池左右接口箱，乐池上空左右接口箱，一道、二道面光接口箱，一层天桥左右接口箱，舞台栅顶左右接口箱，左右耳光侧墙接口箱，挑台左右接口箱。
所有模拟接口箱一共配置了148路传声器信号接口。根据使用功能，选择其中64路常用传声器输入通道，进入4台16路HIROSYS 16PMSA无源一分三传声器分配器，将64路信号分为3组互不干扰的信号，分别送至信号机房数字调音台光纤基站、数字备份调音台基站和模拟舞台综合接口箱。其余第65～148路传声器信号通道全部跨接在跳线盘上，根据需求灵活跳接。
其中，1～120路传声器信号通道通过信号机房光纤基站进入数字调音台光纤信号传输系统，同时进入光纤信号传输系统的还有音响控制室的传声器信号通道、周边信号通道等。整个扩声系统信号简单流程如图3所示。
4 扩声系统的冗余备份
4.1 调音台自身功能的冗余备份
大剧场配置的主调音台选择DIGICO SD7T（双核冗余备份剧场版）（见图4）具有253个单声道或立体声输入，其独特的Flexi通道处理技术，可以把253个单声道变成253个立体声通道，实现一共506个通道输入；122条母线，32×32矩阵，36个VCA控制编组，32个32段图示均衡，具有动态均衡，适合大型剧场以及现场调音时的应用；253个多频段压缩器、253个DIGITuBes （电子管）等的应用，使音质效果更加清晰，并可以达到模拟调音台的音响效果。同时，具有为剧目设计高级Cue（场景）控制，以及相应的场景列表和场景通道、矩阵节点延时调节等功能，自动场景更新和通道开关颜色提醒功能。
SD7T更独特的设计是，自身拥有两套具有Stealth技术、DSP的核心处理模块A、B，即一主一备，见图5，并分别独立运行；电源也采用双冗余热备份。整个光纤网络中，A、B同时共享光纤数据和音频输入信号，进行镜像备份，系统文件、设置参数、音色调整完全一致，推杆联动，参数数据实时同步，形成调音台冗余互相备份系统。
系统正常使用时，使用数字调音台主模块A进行扩声，当其出现故障，模块B会自动启动，转换过程感觉不到，演出可以正常进行。故障排除后仍恢复镜像联动控制。
在安全情况下，也可手动任意选择A、B切换控制声音的输出，见图6，不中断，节目的音色和效果完全一致、同步。
另外，用于流动和返送的调音台选用一张DIGICO SD10（现场版），具有96个全处理通道，其中12个flexi通道，最多48条母线，16×16矩阵，24个VCA控制编组，24个32段图示均衡。
DIGICO SD7T 调音台具有52个100 mm物理电动触感推子，SD10 具有37个100 mm物理电动触感推子。
同时，DIGICO不同版本的调音台（现场版、广播版、剧院版）之间可以自由切换（见图7），能够在同一个光纤环网中使用。
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4.2 系统的冗余备份
考虑系统的安全性，设计了多重备份方案。
1）调音台的备份
剧场配置了YAMAHA CL3调音台作为扩声系统的备份调音台，从而使整个系统实现多重备份。
2）光纤的冗余备份
扩声系统的音频信号传输使用4芯多模光纤（见图8），提供双光纤冗余，实现音频信号传输以及共享。
OPTOCORE提供独特的双向冗余同步环网结构，采用的是手拉手方式连接，即光纤环形网络，见图9。有一个节点设备故障时，光纤可以“反向”传输，系统其他节点仍可以正常运行，多个节点设备故障时，只要光纤节点故障设备（电源冗余）不断电，光纤传输系统仍旧环通，其他节点继续工作，保证整个传输的音频信号不中断。
3）扬声器系统的冗余备份
主扩声扬声器系统使用法国L-ACOUSTICS的线阵列扬声器，使用带有自动数字模拟切换备份功能的数字DSP功放，利用其AES/EBU Fallback To Analog 方法，即AES/EBU 为主输入信号，在遇到数字信号中断时自动切换至模拟信号的方式，确保系统的安全性与稳定性。
5 安装测试
系统中每个节点设备的安装调试对实现设计目标、保障最终效果至关重要。在扩声系统安装过程中，主要控制了以下几个环节。
1）设备的安装
（1）安装前核对设备，按照系统图进行点位设置。
（2）确保设备安装的空间合适，以及安装在机柜上的设备的紧固程度。
2）系统的电气调试
初步安装完成，在开始测试扩声系统之前，要先完成系统的电气调试，采用以下步骤。
（1）系统设备的供电检测：包括输出电压是否符合设备供电要求，以及各供电插座位置、电源的接地等是否正确。
（2）设备工作检测：在检查完成系统连线后，给设备进行通电，检查各设备是否可以正常工作。
3）光纤系统的综合测试
（1）传输线路的检测：包括对输入回路、输出回路、设备间回路的各种连接线路进行检查，判断是否有断路、短路、反极性以及非平衡连接。
（2）光纤通路的检测：包括光纤的熔接头检测，光缆的回路测通，光纤跳线盘（见图10）的跳线环通切换，流动光纤设备的测试。
6 演出使用和评价
北京天桥艺术中心于2015年11月20日正式投入使用后，开启为期三个月的开幕演出季，近30个精彩剧目缤纷上演，如原汁原味的“音乐剧之王”——《剧院魅影》，在大剧场演出64场，再现该剧当年在伦敦西区演出时的盛况。
2015年底《世界和笙》新年音乐会，系统连接方式为主调音台SD7T和流动版本调音台SD10环通在同一个光纤网络中，实现输入信号增益共享、输出混用、调音对话等功能，给观众带来了一场精彩的新年音乐盛宴。
“天桥艺术中心以后将是中国专业音乐剧剧场建设的范本！”韩国舞台工程技术与咨询公司（Stage Engineering Technology and Consulting）资深专家刘载佑等对天桥艺术中心进行了为期一周的技术考察后给出了如是评价。
参考文献：
[1] 张飞碧，项珏编著. 数字音视频及其网络传输技术[M]. 北京：机械工业出版社，2010.
[2] 吴知. 剧场数字音频系统传输网络及其应用[J]. 建筑电气，2010 （7）：60-64.
大型综艺演播室扩声系统建设分析 篇5
黑龙江电视台一号演播室是目前国内少数的几个超大型演播室, 面积为2800平方米。面对这么大的扩声区域, 传统的集中式扩声方案已经不能满足现场效果需要, 而点式扩声方案, 又不能满足立体声等多种声效的重放。在此情况下, 有必要对大型演播室扩声系统建设进行分析探讨, 以期提升演播室扩声效果。
1 演播室概况
1.1 平面情况
黑龙江电视台一号演播厅为综合型演播大厅, 四面环绕观众席, 目前较常规的使用状态是单侧为观众席, 这意味着正对舞台的观众席面积较大, 同时舞台两侧的观众席较为深入, 如图1所示。
1.2 剖面情况
作为一个大型综艺类演播室, 其建筑举架较高, 而且设备层空间需要与灯光、舞美等多工种配合使用。所以真正能给音响留有空间是比较有限的。在这种情况下, 一组主音响需要覆盖整个观众区域, 是有一定困难的。特别是在声压级较高的情况下, 要特别注意墙体反射声对扩声效果的影响。如图2所示。
1.3 扩声效果EASE模拟图
图3是用EASE软件对座席区理想扩声效果进行简单模拟。
2 主扩声系统
传统的集中式扩声系统在这样大的区域内发挥, 效果是受到一定影响的, 同时, 三面甚至四面环绕的观众区, 也给主扩声系统的覆盖提出了很大的难度。无论是语言清晰度还是总体声压级带来的震撼感觉均不足以满足大量观众观看时的感官需求。演员及观众的反馈均感欠佳, 这对于一个扩声系统的评价是致命的。由于演播室建造时的音频技术、施工的局限性导致的主扬声器覆盖角度偏差, 以及传统点式音箱的指向性不强、声辐射特性均不足, 给整体效果带来了声场覆盖不足, 观众席前排及主席区覆盖不足, 严重影响到现场效果。
针对这一问题, 目前效果较好的处理方法是使用线性阵列音箱。线性阵列音箱能够提供一个更加均匀强大、均匀的声场。常规方法将主扩声音箱距离拉开, 针对一号演播室的情况, 距离应该在10~20米左右, 但这样的阵列适合于距离较长的远距离投射, 而一号演播室的实际建筑特点:观众区域过于狭长, 而音箱与观众的距离过于短。横向距离过长, 不利于声场水平覆盖。这一距离过长, 极易引起以下问题:
1.两音箱产生声波干涉, 严重时会给整个声场带来不可弥补的声缺陷。
2.VIP区域的左右声像定位增加难度。而音箱与观众的距离过短, 不利于声音的扩散, 较难获得均匀良好的声场, 同时大量的声音无法在环境中吸收, 重新被麦克拾取, 会给录制效果带来极大的影响。
基于此情况提出以下两种解决方案:
1.采用左右线阵列+中置音箱。主阵列间距离较短, 并利用中置音箱将声像拉回舞台中轴线。但主扬声器轴线以外观众席声音衰减迅速, 需增加相当数量的侧场补声音箱。
2. 采用左右阵列+中置音箱组。主阵列间距离较大, 中置音箱选用小型线阵列或扬声器组。对于较长的观众席区整体覆盖较均匀。但主扬声器中线区域即VIP区域立体声效果会受影响。同时要继续调研中置小音箱组与主扬声器间的声波干扰状况。
2.1 主席区
理论上主席区应该为最佳听音位置, 但实际情况中, 主席区往往会成为扩声效果较薄弱的区域。虽然声像的定位会比较准确, 但提升声压级后, 声波叠加带来的音色刺耳等问题, 是扩声中比较难以避免的问题。按照主席区的听感来进行均衡调整, 又会在一定程度上给整体扩声的音色带来一定的影响。当然, 传统的扩声方案中也会对主席区域增加返送音箱进行单独补声。但补声音箱一般位于地面, 前排人员的走动, 音箱前事物的遮挡, 都会大大影响到补声的效果。
针对这样的情况, 可尝试的弥补设计方式有两种:
1.在舞台与观众席中间区域增加前排补声音箱, 且补声音响具有一定高度, 从高处向下辐射。这种设计的优点是除增强VIP区域声音效果外, 还能覆盖一部分主扩声系统覆盖相对薄弱的排观众。但是若高度不足, 则不能覆盖到VIP区域。这种设计在2008年北京奥运会的主席区音响设计中发挥了非常好的作用。但结合电视制作的实际情况, 摆放或吊装到一定的高度, 一般会影响到电视画面呈现, 而且对于摇臂等大型移动设备的同时使用, 是存在一定的安全隐患的。
2.在VIP区域增加体积小的补声单元, 实物如图4所示。较为隐秘的小型线阵列单元可以有效地增强补声的效果。值得注意的是, 在实际使用中需经验丰富的音响师调整好系统延时。
2.2 舞台返送
舞台返送系统不尽如人意, 是每一个在一号演播室演出的演员感觉最痛苦的事。同时, 不好的返送系统也是增加音频系统啸叫甚至导致录制失败的直接原因。传统的舞台返送一般为大量使用点音响, 分区域进行。但对于我台的大型舞台, 补声无法达到舞台中心区域, 当舞蹈演员有大量舞蹈动作时, 听感是比较费力的。而单纯增大扩声音量又会给话筒啸叫增加风险。
针对这样的问题, 提出以下方案:
1.采用吊挂式与地面返送相互结合的方式。一部分吊挂的返送音箱隐秘性好, 同时单只覆盖面积大, 解决了单只音箱不能覆盖舞台深处的问题。但固定吊装后一旦舞台区域发生变化, 不能灵活应对。建议采用可组装式方便移动。
2.采用微型线阵列系统。具有极小的体积, 布置于舞台上, 隐蔽性远大于传统返送音箱。同时, 阵列音箱可提供更高的声压级, 更强的指向性, 覆盖更大的舞台面积。
2.3 对于录制的影响
有经验的电视录音师都清楚, 扩声的效果其实是受到录制系统的制约的。而录制效果的好坏又在很大程度上取决于扩声。虽然使用了二级调音, 甚至三级调音等多种手段, 但音响师们还是不能将二者间的串扰彻底剥离开。但经过话筒灵敏度、均衡, 音箱指向性等多种因素综合调整, 相信二者之间的影响在今后会越来越小, 最终使扩声、录制, 都获得理想的效果。
2.4 安全性
作为大型演播室, 特别是直播演播室, 系统的安全性是非常重要的。常规的安全应急, 只能做到1~2路信号的备份, 扩声应急只能保证有声音。随着技术的发展, 应急系统的全面性也应该得到一定的提升。
安全性设计:
1.录制系统主备调音台两套系统, 信号采用双光纤回路。信号处理环节, 双通路备份。
2.扩声系统主备调音台两套系统。功放系统可切换主备调音台网线数字信号以及一路模拟信号, 可实现应急情况下, 所有功放系统信号一键切换。系统设计思路如图5所示。
3 结论
随着综艺节目的不断发展, 大型演播室对扩声系统的要求也日益提升。一个设置完备、效果突出、安全性高的扩声系统, 是时事所需。音响系统设计从来都是精益求精, 随着音频技术的不断发展, 以及音响工作者的不断努力, 我们将努力实现声音艺术再创造的完美境地。
摘要：随着文娱节目的不断发展, 大型综艺节目对扩声效果要求日益提高。现场效果及对录制效果的保证对扩声声场的设计提出越来越高的要求。笔者结合多年实践经验, 以国内大型演播室为例, 探讨大型演播室扩声声场设计, 希望能够为其他演播室扩声系统建设方案提供一定参考。
关键词：演播室扩声,主扩声,VIP补声,舞台返送
参考文献
扩声系统论文 篇6
该工程是中国政府重要援外工程项目，由我院中标设计，现已建成使用。大楼地处该非洲国首都，占地23000m2，工程总投资1.2亿元人民币，总建筑面积11062m2，总高度22.5m，为五层智能办公建筑。国际会议厅设在一层，其建筑平面为正方形，面积为441m2，装饰吊顶后大厅净高8.0m。扩声控制室设在大厅后部夹层，应外方要求，厅内设活动座席314个，并可通过活动隔断将大厅分隔为两个部分。
1 扩声系统的声学指标
根据不同的使用要求，视听场所的扩声系统可分为语言扩声、音乐扩声、语言和音乐兼用扩声三类;根据不同的音质标准，扩声系统的声学特性技术指标又相应划分为四级。本大楼国际会议大厅属于专用会议场所，根据规范，应按语言扩声一级标准设计。为此，首先需确定如下主要声学技术指标：混响时间T60≤1.00s (250～4000Hz)，总噪声级≤NR30，厅内无音质缺陷。在此前提下：
最大声压级：250～4000Hz内平均最大声压级≥90dB;
传声增益：250～4000Hz的平均值≥-12dB;
传输频率特性：250～4000Hz时的平均值为0dB，在此频带内允许-6～+4dB;
声场不均匀度：1000Hz和4000Hz时均不超过8dB。
2 扬声器的选取与布置
扬声器的选取与布置直接影响到扩声系统的主要声学指标和性能质量，因此它是电声设计的重要一环。厅堂扩声系统用的扬声器不同于监听用扬声器或高质量家用扬声器，它要求在具有一定声性能的前提下，具备效率高、承受功率大和恒定指向性的特性。扬声器的布置应使大厅声压分布均匀、声源方向感良好、有利于抑制声反馈和避免产生回声干扰，其布置方式可分为集中式、分散式及两者相结合的混合式，它们分别适用于不同的使用场合并各有利弊。因本会议大厅纵向距离较长且可能被分隔成两部分，故设计中采用分散布置方式，扬声器的选择及具体布置如下：
(1)选用美国JBL公司生产的Control-28型全频带大功率小型箱式扬声器9只，分前、中、后各3只吊装在标高8.0m的吊顶内。
(2)选用美国JBL公司生产的Control-26CT型全频带宽辐射角同轴式吸顶扬声器5只，安装在后部标高3.2m的吊顶上。
这种分散布置方式的优点是：易使大厅声压分布均匀、容易防止啸叫，但声音清晰度容易变差、声源方向感欠佳。为此，设计时应控制靠近讲台第一排扬声器的功率，尽量减少声反馈;应防止听众区产生双重声现象，必要时采取延时措施。
3 扩声设备的选择与配置
选择扩声设备时，一方面设备性能应符合设计选定的系统特性指标要求;另一方面设备互联时，阻抗、电平、输出状态(即平衡)等方面应满足电气配接优选值的要求。本设计采用专业级扩声用调音台以及其他配套设备：功率放大器、双盒式录音机、MD录音机、激光唱机、会议用电容传声器、手持和胸配式无线传声器、监听耳机和监听扬声器等，还配置了高质量的数字式音频信号处理器DBX 480，它可对多通路信号进行房间均衡、参数均衡、延时和增益控制，用以提高系统的可靠性和改善厅内音质。这些设备组成的扩声系统，如图1所示。它们均集中组装于2台1.2m高设备机柜内，如图2所示。
调音台是扩声系统中最重要的设备之一，故本文略作阐述。就某种意义而言，调音台是多路输入、多路输出的前置放大器，它具有对声音进行放大、处理、混合、分配的四大功能。本设计选用16路输入、双声道输出的专业级扩声用调音台，型号为Soundcraft LX7 16/4/3(英国产品)，其主要技术特性：额定增益为80d B，线路输入时增益为0d B;等效噪声-126d B;频率特性的不均匀度为±1d B;非线性谐波失真小于0.1%;动态余量为20d B。
4 扩声控制室的设计要求
(1）扩声控制室的土建要求
为了方便嘹望主席台和观众席、能直接监听到场内实际音响效果以利于调音控制，本设计将扩声控制室设置在大厅后部夹层，其使用面积为15m2，且室内作吸声吊顶及墙裙;对厅内开双层玻璃隔声观察窗(可推拉式)，窗下沿距地0.7m、宽1.8m、高1.0m;地面做0.15m高架空木地板，板下设置敷线地沟(宽0.25m，深0.15m)，表面贴镀锌铁皮，内置50×50mm的金属线槽用于敷设电源线;为避免日光灯镇流器对扩声系统的影响，室内采用白炽灯照明，照度为200lx，另在调音台处设有局部照明;设置独立式静音空调，使室内环境温度达到18℃～22℃。
(2）扩声控制室的电源与接地
本设计扩声系统设备用电，由大楼变配电所的低压柜专门供给二路独立电源，一用一备，不允许与配备有调光和镇流设备的照明系统共用电源回路。在声控室内设双电源互投箱，并设稳压电源盘。设备专用配电箱安装在声控室内入口门旁墙面，预留容量：单相10kVA，下底距地1.2m，设有4个单相分路出线开关(20Ax1, 10Ax3)分别给设备机柜、调音台、机房插座配电，如图3所示。各回路均为单相三线制供电，以防止因三相相位差而影响设备工作。
声控室内设置保护接地和工作接地，保护接地设专用接地线，由大楼联合接地体单独引来，接地电阻小于1Ω。工作接地构成一点接地，以防止低频干扰和交流杂波干扰。
5 电声专业对建声专业的要求
根据本会议大厅的使用要求，确定以下建声要求：
(1)混响时间特性：在80%观众时，其频率特性基本平直。建声设计应据此提出无观众时的会议厅内混响时间数值，并以此作为竣工测量的依据。
(2)声源点在主席台处，场内无声聚焦、长延时反射声等声缺陷。
(3)多功能厅内正常工作(空调系统正常运行)时，观众席及主席台上的噪声水平应满足会议厅相关标准。
(4) 9只全频带箱式扬声器吊装在吊顶内，吊顶表面开口尺寸400×400mm，紧贴扬声器的表面罩透声织物或穿孔率>30%的透声罩网(板);重量5.5kg。
(5) 5只全频同轴式吸顶扬声器，在其安装处吊顶表面开口尺寸：Φ255;重量：4.3kg。
6 会议讨论和表决系统
本工程会议讨论系统是一个可供主席和代表分散控制的单通路声系统，接入扩声系统调音台辅助输出端;表决系统是一个与表决终端连接的中心控制数据处理系统，每个表决终端设有赞成、反对、弃权、取消四个按键。根据使用要求，厅内设置可供20位代表和1位会议主席使用的数字式讨论和表决系统，全部单元均采用单电缆数字传输技术，可以方便进行各种形式的会议组合，系统具备主席优先功能和代表扩容的功能。
在主席台上安装有：扩声系统用四联装电容传声器、讨论表决系统用双联装主席及代表单元插座箱。
主要设备选用荷兰Philips公司产品，包括：控制主机LBB 3500、主席单元LBB3533、代表单元LBB 3530、表决显示器LBB3510等。
7 红外线同声传译系统
同声传译系统按传输方式可分为有线式和无线式两类，无线式又可分为感应天线式和红外线式两种，其中以红外线式较为先进。因本大厅对音质要求较高，且座席为活动式，故设计采用数字式红外线传输系统，这种系统音质较好，并具有较强的抗干扰能力和优良的保密性能。厅内设4种语言的同声传译，与会者既可以通过红外接收机选听4种翻译语言，也可通过扩声系统直接收听原语。红外接收机位于听众席上，其作用是从接收到的已调制红外光中解调出音频信号，它设有波道选择，以供选择各路语言，由光电转换器检测出调频信号，再经过混频、中放、鉴频，还原成音频信号，由耳机传送给听众。
主要设备亦选用荷兰Philips公司产品，包括：红外发射机LBB 3420、红外线辐射器LBB 3412、译员控制器LBB 3520、红外接收机LBB 3433和译员耳机LBB 9095/30等，其中译音设备按二次翻译的工作方式设置;固定式红外线辐射器4只(每只重量15kg)，分别置于大厅两侧顶部吊装，要求表面不得有任何阻挡。
8 译音室的设置及土建要求
为便于观察会场及主席台、联系方便，译音室设于大厅后部夹层，室内尺寸按国标ISO 2603标准设置，一般为2.5m(宽)×2.4m(深)×2.3m(高)，可根据实际情况作些调整，但房间三边的尺寸宜互不相同，以减少房间声共振。译音室与扩声机房毗临，其间设联络信号，室外设译音工作指示信号，近旁宜设译员休息室。
由土建专业对译音室采取以下吸声和隔声措施：
顶部：矿棉吸声板吊顶;地面：抗静电化纤地毯;墙面：50mm厚超细玻璃棉贴墙，表面罩阻燃织物。
扩声系统论文 篇7
深圳职业技术学院的多功能报告厅系统主要包括会议发言系统、同声传译及红外接收系统、扩声系统和视频系统四大部分。各部分都在应用新技术方面做了大胆的尝试, 取得了良好的效果。扩声系统作为整个系统的关键环节, 我们更是进行了精心的设计, 并对设计结果作了全面测试, 达到国家有关标准的一级要求。下面着重就扩声系统设计方法、扬声器设备选型和扩声特性测试等方面进行讨论。
一、扩声系统设计
1. 扩声系统的设计原则
随着科学技术的进步, 特别是数字技术在音频领域中的广泛应用, 使得声音信号的记录与重放有了很大的改善。音质的好坏除了与声学环境和人耳的听觉特性有关外, 更直接取决于扩声系统的合理设计, 一般来讲在扩声系统设计遵循以下原则:
(1) 针对“人耳的听觉特性”进行科学的论证与设计。
(2) 以观众厅实际建声条件作为扩声设计基础。
(3) 紧密围绕“音质、方向感、响度与传声增益、稳定性”四项要素相对应的技术要求进行优化设计。
该多功能报告厅的平面简图如图1所示。
2. 扩声系统的设计与实现
从总体上来说, 扩声设备的选配取决于工程的功能指标、风格、档次和投资。而扬声器 (音箱) 系统设计是整个扩声系统设计的关键。就技术指标而言, 主要根据声场所期望的最大声压级、声场的均匀度、传输频率特性以及报告厅空间的大小、混响时间等来决定扬声器的总功率、音箱的数量、每只扬声器的额定功率、频响特性及其应能提供的最大声压级。具体要求如下:
(1) 最大声压级、声场不均匀度、总噪声声压级、声场不均匀度、传声增益要达到国家标准GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中“多用途类扩声系统声学特性一级指标”要求 (见下表) 。
(2) 无声学缺陷, 即无共振现象、无声染色、无声聚焦、无颤动回声、无声影区和死点。
(3) 声像准确, 听者觉得声源总是来自主席台讲演者方位。
(4) 音质好, 声音丰满、圆润、亲切、明亮、清晰, 并有一定细腻感, 失真小, 质感强。
(5) 多功能报告厅扬声器系统的布局是影响最终扩声效果的又一重要因素, 应遵循以下原则:
(1) 整个观众席、主席台有均匀的响度、减少“死区”。
(2) 有稳定的系统频率响应和优美的音色。
(3) 尽量提高清晰度和可懂度。
(4) 创造适当的“声场”, 给音乐舒适的空间感, 音响效果得到真实的表现。
(5) 声像一致性好。
(6) 有利于控制声反馈和避免产生回声干扰。
扬声器的布置方式, 一般分集中式、分散式以及将这两种方式混合并用三种方式。根据报告厅的具体形状该系统采用第三种混合方式, 把全部4只全频音箱和2只低音音箱音箱分为两个群组布置在主席台左右两侧, 每侧2只全频音箱和1只低音音箱, 考虑到美观和两侧通道的需要, 音箱全部采用内嵌式。
由前述音箱的布局可知, 一项工程可能使用很多音箱, 其中最重要的是主音箱。主音箱通常不止一只, 而是若干只, 或者由若干只音箱组成若干个群组。每只音箱 (或每组音箱群组) 应有的额定功率可按下式估计:
10lgPe=SPL+20lgr-SPLs公式 (1)
式中:Pe—音箱的额定功率 (W)
SPL—听音区期望的声压级值 (dB)
r—听音区与音箱的距离 (m)
SPLs—音箱灵敏度声压级值 (dB/W.m)
在本报告厅中, 听音区与音箱的最大距离r=21m (参考图1) , 听音区期望的声压级值SPL=103dB (GB50371-2006要求) , 根据性价比全面考虑, 预计选用Comuunity品牌的iHP1594音箱, 该音箱的灵敏度值SPLs=99dB。代入公式 (1) 计算结果如下:
音箱的额定功率:Pe=1100 (W)
已知单只iHP1594的额定功率为600W, 由上述计算可知, 每侧两只i HP1594 (形成一个组群) 即可满足设计要求。
二、扩声系统特性测量及分析
报告厅扩声系统安装、调试完成后, 为了检验扩声实际效果, 委托广州大学声像与灯光技术研究所检测中心对报告厅的扩声系统特性进行了全面检测, 检测严格按照国家标准GB 50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中“多用途类扩声系统声学特性一级指标”所要求的各项特性指标进行。
报告厅的平面简图及测量点位置如图1所示。
(1) 传输频率特性测量数据分析
根据报告厅的形状左右对称特点, 选择左侧有代表性的五个测量地点、在63Hz～8000Hz频率范围内对共计22个特征中心频率点进行了测量, 测得的传输频率特性曲线如图2所示。
由图2可知, 本报告厅达到GB 50371-2006多用途类扩声系统声学特性一级指标要求, 即:以1000～6300Hz的平均声压级为0d B, 在此频带范围内允许-4～+4dB;在50～100Hz和6300～12500Hz的频带范围内允许-6dB～+4dB。
(2) 传声增益测量数据分析
以传声器点基准声压为90dB, 测得的传声增益5个测量点的数据分别为:-88.1d B, -90.3d B, -87.5 dB, -85.7dB和-85.7d B。经计算传声增益空间平均值为-2.54dB, 满足多用途类扩声系统声学特性一级指标要求:传声增益125～6300Hz的平均值≥-8dB。
(3) 最大声压级测量数据分析
测得的5个测量点的最大声压级数据分别为:111dB, 110d B, 108d B, 106d B和108dB。符合多用途类扩声系统声学特性一级指标要求:即额定通频带内最大声压级≥103dB。
(4) 稳态声场不均匀度测量数据分析
稳态声场不均匀度测量曲线如图3所示。
图3中, 系列1曲线为1000Hz频率的稳态声场不均匀度曲线, 系列2曲线为4000Hz频率的稳态声场不均匀度曲线。
由图3可知, 在1000Hz和4000Hz两个频率点, 报告厅稳态声场不均匀度均符合多用途类扩声系统声学特性一级指标要求, 即:对于1000HZ, 稳态声场不均匀度≤+6dB对于4000HZ, 稳态声场不均匀度≤+8Db。
(5) 系统总噪声级测量数据分析
报告厅平均噪声测量数据曲线图如图4所示。
图4中, 系列1是报告厅平均噪声测量数据形成的曲线图, 系列2是国家标准GB 50371-2006中定义的噪声标准。由图4可知, 报告厅总噪声级符合多用途类扩声系统声学特性指标一级指标 (NR≤20) 的要求。
三、结束语
综上所述, 该报告厅设计方案的各项特性指标全部达到中华人民共和国国家标准GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中对多用途类扩声系统声学的一级 (最高级) 指标的要求。主观鉴听结果, 语言清晰度高, 音乐丰满度好。经多次使用, 扩声效果良好, 完全满足各类会议、学术报告、中小型演出活动对扩声系统的要求。
参考文献
[1]GB50371-2006厅堂扩声系统设计规范[S], 2006年01月18日发布
[2]GB_T4959-1995厅堂扩声特性测量方法[S], 1995年07月24日发布
[3]顾伟铭.报告厅音响系统的改造与设备选择[J].音响技术, 2006, 12
扩声系统论文 篇8
南宁国际会展中心位于广西壮族自治区首府南宁市发展迅速的青秀区中心地带。南宁国际会展中心由主建筑、会展广场、民歌广场、行政综合楼等组成。其中主建筑总建筑面积为15.21万平方米,由会议、展览和大型宴会厅三部分组成,其外观如图1所示。
每年一届的南宁国际民歌艺术节与中国—东盟博览会同期在此举行,重点体现服务中国—东盟博览会的总体思想,突出国际性、民族性、现代性和艺术性,以打造“东南亚文化链”为突破口,推进中国与东南亚各国的文化交流,向世界展示绿城南宁作为中国—东盟博览会永久举办地的新形象和新风采,展现中国—东盟博览会共同构造国际经济、文化的盛宴。
东盟博览会会场如图2所示,其中,多功能厅是召开东盟博览会的主会场,其结构:长68m,宽58m,高约16m,呈矩形结构,建筑结构平面图如图3所示。
2 多功能厅功能需求
多功能厅作为东盟博览会开幕式的主会场,在功能上要求:语言清晰、声场均匀、音乐丰满、声像定位准确,能够达到良好的视听环境,为东盟博览会顺利召开提供良好的条件。
本次设计系统如下:会议发言系统、音响扩声系统、同声传译系统、舞台灯光系统及视频显示系统。
作为一个多功能厅,其使用功能应是多样化的:集各类会议、文艺演出、论坛报告、影片播放等为一体的使用功能,要求系统科学、稳定、创新、简洁。
3 会场建声设计
从多功能厅的基本结构出发,依据使用功能需求,在节约、实用的前提下进行建声装修设计,创建一个既符合专业设计标准又满足功能需要的新颖场所。首先要进行科学、完整的声学设计,根据声学计算来调控混响时间,避免音质缺陷,以获得高性价比的理想会场环境。
通过仔细研究装修图纸,结合我们的观点,运用“前场反射、中场扩散、后场吸声、门窗隔音、顶层强吸”的声学设计理念,对整个会场进行声学环节的融入,最终房间混响时间曲线比较平直,满足原设计要求,为召开国际会议提供良好的会议场所。
具体措施如下:
(1)首先,顶部将原部分区域调整为透声结构,并吊顶内全铺100mm厚、容重37.5kg/m3的玻璃纤维棉(外包黑色透声玻璃丝布),增加顶内吸声量,如图4所示。
(2)其次,墙面2.5m以上区域采用40mm×40mm×50mm铝方通安装,内层预留100mm空腔,空腔内填容重37.5kg/m3的玻璃纤维棉(外包黑色透声玻璃丝布),外表用钢板网铺设,达到既吸声又有声扩散;墙面2.5m以下安装微孔铜板结构,运用板共振原理(内填吸音棉),增加对低频段的吸收,使房间整个吸声量趋于平衡。如图5所示。
(3)最后,地面采用20mm厚地毯,增加吸声量,主要是避免声音打到地面又弹到其他区域造成回声现象。建好后的会场声学效果非常好,和原设计基本一致,实测混响时间如图6所示。
4 扩声系统设计
遵照GB/T 28049-2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计标准》中多用途类一级扩声系统指标,具体如表1所示。
对音响扩声系统,我们也做了多套方案,通过多次的对比与模拟,最终确定整个系统以线性阵列作为主扩、线性音柱作为后场补声,这样才能保证会场的语言清晰度、音乐丰满度和声场均匀度,达到良好的试听效果。
音质计算机辅助设计程序是以传统厅堂音质设计方法为基础,结合计算机硬件和软件技术,在计算机中建立房间数学模型,预设一定条件,运用数字仿真运算法则进行厅堂音质参量模拟和预听。
我们采用计算机厅堂声学设计软件——EASE4.3,它是一种用于厅堂声场设计的计算机软件,存有各种房间体形、吸音材料、扬声器等资料,可以根据实际需要进行选择、设计,计算出房间的混响时间、描绘出声场分布图、声线图和各种声学特性曲线,为厅堂音质设计和音响工程施工提供了很大的方便。
多功能厅的EASE三维模型如图7所示。模拟语言清晰度如图8所示。
具体方案如下:
首先,在主席台左中右各安装1套线性阵列扬声器,其中左右两侧由6只线性阵列音箱组成,中间区域由4只线性阵列音箱组成,作为整个会场的主扩声。增加会场的直达声覆盖,对提高语言清晰度起到了很重要的作用。
在舞台两侧落地安装2只强指向性音柱,左右对称,均匀覆盖会场两侧,起到拉声像作用,通过相位调整使其与主扩系统完美配合,达到视觉与听觉的完全统一。
舞台前区安装4只台唇全频音箱,满足观众席前VIP区直达声的覆盖。
其次,考虑到会场全长68m,在保证语言清晰的同时,还要考虑声场均匀度。所以在中场安装了8只强指向性音柱,均匀安装,高度距地面1.5m,使扩声集中打到会场中间,避免打到天花后造成反射声,充分满足了高语言清晰度扩声技术要求。
再次,为满足演出需求,配置4只双18寸超低音箱单元,舞台两侧各安装2只,增加了演出音响层次感、包围感以及震撼力度。
多功能厅会场效果如图9所示。
调音台应用如下:
近年来,随着数字化技术突飞猛进的发展,调音台也慢慢从模拟调音台向数字调音台过渡,主要体现在以下几点:
(1)传输距离远;
(2)信号干扰小;
(3)内部环节操作简单、方便;
(4)便于信号储存、调用、一键恢复;
(5)显示界面直观;
(6)信噪比、失真度、频响指标均优于模拟台。
鉴于以上因素,系统选用了数字调音台,确保信号高保真传输。同时,鉴于本会场的重要性,系统采用了数/模调音台双备份配置,确保其中任何一套系统一旦出现故障,能够自动切换到另一套系统稳定运行。
音频处理器应用如下:本系统由于信号传输、分配较复杂,所以系统选用数字音频处理器对整个系统进行信号处理,包括系统分频、均衡、压限、反馈、路由、自动增益等。系统共选用4台数字音频处理器组合使用,通过DANTE协议传送信号。
根据业主使用需求,对会场场景预设了多种工作模式:会议模式、报告模式、演出模式、影院模式、舞会模式、卡拉OK模式、音乐模式、视听模式等,满足多功能厅各种应用需求。
5 扩声系统调试
扩声系统工作原理如图10所示。
主席台两侧主扩扬声器主要起到增强前区直达声以及声像定位的需求,声压级不宜过大,否则高声压级会打到主席台对面墙面及观众席顶面,容易引起较强反射声,使整个会场的声音混乱不清,所以合理的声压级是保证会场清晰的前提条件。
后区辅助扬声器采用级联方式进行安装,首只辅助扬声器距离主扬声器为16m,主要用于增加会场前区的近次反射声,增加与会观众的亲切感;第二只辅助音箱距主扩是37m,超过17m,需要进行延时调整,这样布置既保证后区观众直达声的覆盖,同时又不会因为距离超过17m而产生双音现象,使得声像保持来自主席台。
通过相位及时延的反复调试,再加上主观上的视听,基本达到理想的扩声效果,最终会场语言清晰、音乐丰满、声场均匀,得到与会代表及业主方的一致认可。
6 扩声系统测量
施工结束,对系统传输频率特性、传声增益、最大声压级、语言清晰度、声场均匀度等主要指标进行了测量,所有指标都满足多用途类一级指标。
(1)传输频率特性:以100～6300Hz的平均声压级为0dB,在此频带内允许范围:-3.8dB～+3.2dB。
(2)传声增益:125～6300Hz的平均值为-4.3dB。
(3)最大声压级:稳态情况下105.6dB。
(4)声场均匀度:1000Hz:5.7dB;4000Hz:4.8dB。
(5)语言清晰度:最小0.57。
7 总结
本工程从设计到竣工用了仅仅三个月的时间,工程得到市委、市政府以及各单位的大力支持,工程进展顺利,是南宁的标杆工程。多功能厅经东盟博览会、中国风景园林学会等多项重大活动,系统均运转正常。
扩声系统论文 篇9
【关键词】现场扩声；频率响应；指向性；轴外频率响应
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.03.005
动态范围、灵敏度、最大声压级、指向性（有效覆盖角度）、频率响应等这些评定传声器好坏的基本参数对于任何一个有经验的音响师来说都是十分熟悉的。了解并运用好这些参数，在不同应用环境下，选择适合的传声器，会使其在系统中发挥良好的作用。在录音棚中，录音师可以视情况选择分期录音来获得更好的声学隔离，以及对乐器和传声器摆位的把控。但对于现场扩声，与录音棚内录音不同，需要配合灯光、舞美共同实现演出的整体效果，这些都会或多或少地限制各个设备在系统中的发挥。如有些时候按照声学要求对乐器和传声器进行摆位，但并不能符合导演的要求。因此，如果希望在演出的理想声音和整体效果之间取得平衡，就需要更多地关注传声器的选择和使用方面的问题。
同时，目前对现场扩声的要求也越来越高，在注重对人声、乐器的音色进行调试的同时，音频系统其他环节的调试也越来越受到重视，如扬声器的相位曲线，数字调音台母线间的延时等问题。而对于扩声及返送系统来说，传声器作为系统最前端，如何在最大限度地减少系统中声反馈发生的同时，获取更大的传声增益或称反馈前增益，是值得思考的问题。
笔者选取了直接影响现场扩声中音频系统的三个传声器参数，从具体应用的角度出发，分析这些参数在现场扩声中对于音频系统的运用意义和解决问题所起的作用，包括利用不同传声器指向性函数的极坐标曲线，以获得最大限度地隔离舞台上声源的作用等。
1 频率响应
频率响应（简称频响）是选择传声器时重要的参考因素之一。在现代专业音频设备中，大多数传声器的频率响应范围都被设计得较为宽广，几乎类同于人类听觉极限。然而即便如此，了解不同传声器的频率响应，为不同的声源选择合适的传声器仍然是非常重要的。
一些特殊的测试用传声器被设计出具有非常平直的频响曲线，可以达到从30 Hz或40 Hz到超过20 kHz，±（1～2） dB的误差。然而，有一些传声器的频响是为某些声源而量身定制的。
如一部分传声器头的设计专为满足低音丰富的使用需求而定制，以获取更有力量的低频响应， Shure Beta91A就属这一类的传声器，其频响曲线如图1。使用这种传声器可以拾取底鼓、通通鼓或其他低频丰富的乐器；并且它还带有一个频响调节开关，用来衰减一部分400 Hz附近的能量，如同调音师们在调整底鼓EQ时常见的做法。
相应的，有一部分被设计用来拾取人声的传声器，会在200 Hz以下做一个平滑的低切，在4 kHz处略有提升，并在齿音多的频段进行一定的衰减，例如，Shure的Beta58A的频率曲线如图2所示。
有了这些经过修饰后的EQ（均衡）曲线使得这类传声器会比其他传声器更适合拾取特定的声源。所以，不同传声器的频响曲线是有不同特性的，对为特定应用环境选择适合的传声器起着重要的作用。
在现场扩声中，经常会遇到一些歌手尝试以不断改变传声器与嘴之间的距离来改善演唱效果的情况，他们认为较弱的音就应离传声器近些，而强音就该把传声器拉开。事实上，这并不能够有效改善声音的动态，反而会影响到最终呈现的音色。所有的指向性传声器都会有近讲效应，即传声器距离嘴部较近时，低频部分会有一定的提升。由于产生近讲效应，在轻柔的唱段中声音听起来会很温暖；但在稍强音的段落，在表演中应该伴随能量增强，却因为演唱者把传声器拉开反而形成了衰减。有经验的音响师通常会使用一些硬件或者插件来弥补这种错误的演唱技巧，特别是用动态EQ和多段压缩。其实，在所有方法之中，最有效的方法只是要求演唱者让传声器保持一个恒定的距离即可。
2 指向性
指向性是传声器基本参数中容易被误解的参数之一。指向性的意义在于描述传声器对来自不同方向声音做出的反应。有些传声器被设计成可以拾取来自各个方向的声音，而有的传声器则被设计用来拾取某一特定方向上的声音。
展现一个传声器的指向性的最常见方式是用极坐标图形，展示了振膜拾取全方向的声音与全频段灵敏度之间的关系。需要特别注意的是，虽然指向性在极坐标图上是以二维呈现，但实际是三维的。
最初的指向性传声器是把一个全指向性传声器单元和一个8字形指向性传声器单元结合在一个传声器头内。如果把两者的输出信号在电路上等量混合就会得到一个心形指向性图形。事实上，通过控制这两种传声器的比例关系就可以得到超心形和锐心形指向性。但是，这些早期的双单元指向性传声器有很多缺点，一方面，它们的体积很大而且笨重，这对于使用者而言是极其重要的；另一方面，性能也不好。由于全指向性和8字指向性传声器单元有不同的频响，并且它们在传声器头内占据的物理位置也不统一，因此将两者合并所导致的频率响应和极坐标图形是不对称的，并且也很难控制。虽然这个概念不是很完美，但是在当时已经可以解决很多现场扩声中严重的声反馈或噪聲的问题。
全指向性传声器的关键之处在于传声器头的声学密封，这使得没有声音可以传递到振膜背面。而指向性传声器的设计容许声音进入到传声器振膜的背面，在这种情况下，振膜所受到的合力等于正面与背面受力的差值。到达振膜背面的声学路径具有精准的内部延时，这是一个与频率和声源的入射角度无关的恒量。
在现场扩声中，经常会有一部分艺人喜欢握住传声器头的部位，这会让艺人感觉很酷。艺人在舞台上的感觉对于演出的效果来说确实很重要，只是这个动作降低了传声器的性能。有过此经历的音响师应该不在少数：在前期声音调试时都会发现传声器的声音完全没有问题，并且在扩声和监听系统中的电平值和峰值储备也很好，但是只要演员一上台，就会产生不明原因的啸叫。而这个问题，有些时候是由于艺人拿传声器的方式导致的。从传声器基本参数的角度分析，主要是由于传声器的指向性被改变了。声波需要通过声学相移网络来到达振膜的背面以形成指向性传声器，如果声音无法到达传声器振膜的背面，声波将只能作用在传声器振膜的正面，这便意味着它成为一个全指向性传声器，也就促成了产生啸叫的因素。
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在现场演出的拾音中，传声器既可以被用来拾取带有空间环境信息的声源，也可以只针对声源本身而隔离掉环境声。当想要拾取声场的环境信息时，显然全指向传声器是最佳选择。当使用全指向传声器时，直达声和环境声的比例可以很容易地通过调整传声器和声源之间的距离来控制。虽然很多全指向性传声器在录音棚中有非常杰出的表现，但是在现场扩声中却很少使用，是因为有可能带来不同乐器间的串音或潜在声反馈。
当使用指向性传声器拾取一定量的环境声时，有两个主要问题需要考虑。第一点，指向性传声器和声源之间距离的变化会影响直达声和环境声的比例。第二点就是指向性，和全指向传声器不同的是，被使用的指向性传声器的极坐标图形会对想要达到的效果产生一些影响。如表1所示，心形、超心形和锐心形三种指向性的有效覆盖角度分别是131°、115°和105°，换句话说，与全指向传声器比，它们对声场环境声的灵敏度分别是33%、27%和25%。
在实际应用中，如果需要最大限度地隔离声源，那么依照上述分析，锐心形比心形的传声器会是更好的拾音效果。当然，这还取决于声场的自身条件。每种指向性传声器的最大抑制点也是需要被考虑的。如果想要最大程度地隔离声源，但在传声器正后方还有第二个声源，此时心形指向性相比于锐心形指向性是一个更好的选择，因为它的最大抑制点是在180°轴上。利用好传声器的最大抑制点来摆放传声器是很重要的，这样可以尽可能地减小舞台上乐器之间的串音，以及最大化返送扬声器前的传声增益。
3 轴外频率响应
另外一个非常重要的传声器参数是轴外频率响应（轴外频响）。轴外频率响应是根据频率的变化而变化的。好的传声器的设计会尽量使声源在主轴和轴外有非常一致的频率响应，减小变化。大多数传声器厂商会在产品手册中给出几个不同频率的极坐标响应图，如图3所示，这对于音响师在选择传声器时是非常有用的信息。然而，一些设计不好的传声器会有非常不一致的轴外频响，为了掩盖这一不好的性能，部分厂商选择只公布一个最理想频率下的极坐标图，通常是1 kHz的。
现场扩声中，音响工程师们的工作环境并没有像在录音棚中的那种良好的条件，在对乐器拾音时难有非常完美的隔离度。一个开启的传声器会拾取到舞台上所有的声音，传声器被整个声场所包络，离轴频响和主轴频响对于环境声的影响是同样重要的。例如在一个开放的舞台中，主唱的传声器拾取到的舞台背景声对于混音来说也有非常显著的影响，通常来说，轴外响应越一致，这一通道的平衡和比例就越容易调整。
另外，在扩声中通常都会对鼓和打击乐使用噪声门来人为增强乐器间的声学隔离度。这些乐器的力度和瞬态的快速启动给数字噪声门带来了一个问题，如果门的启动时间设置得过慢，瞬态就被抑制了，影响到乐器的原始声音；如果门的启动时间设置得过快，比如在0 ms～2 ms之间，噪声门会及时启动，但这也经常会带来由于DSP产生的数字爆音或者咔哒声。在录音棚的后期制作中，这个问题会被一种称为数字“前视”功能的技术解决，这一功能能够检测到几毫秒之后的瞬态，所以噪声门能够使用慢一点的建立时间被提前打开，因此避免了数字爆音。而在现场扩声中，这种有效的数字“前视”特性由于数字调音台延时的问题而被限制。扩声系统中需要尽可能保持“快速”，或者是低延时来避免直达声先于主扩中的声音到达观众。
透彻了解传声器的这一参数意义，并合理地选择、运用传声器可以有效地解决这个问题。选用一款合适的传声器来对鼓进行拾音，传声器摆在非常接近鼓面的位置，为10 cm以内，这支传声器的摆位与声音质量是无关的，只需要尽可能地靠近乐器；除此之外，再为这件乐器放置第二支传声器，放在稍远一点但更为理想的位置来拾取声音。在调音台上，通道上使用高低搁架式均衡器，在乐器的基频上制作一个有效的带通滤波器，这是在这一通道上仅需的处理，特别注意不需要使用动态处理。近距离拾音的传声器不会被路由到主扩或者监听系统中，只是被用做在第二支传声器通道中插入的门的旁链触发开关，第二支传声器拾取到的才是被送到扩声和监听系统中的信号。这样即可把乐器的主要传声器门限的启动时间设置得稍微慢一点，因为瞬态会先被第一支拾取到并触发门的开启。这样的处理方式可有效地避免因为数字门限的启动时间设置得过快而导致的爆音现象，并让通过主要传声器的瞬态音头有所保留。唯一的弊端是这需要额外的传声器和通路，但是对于大型演出来说，这个问题可以忽略不计。
从上述内容中可以看出，如果可以将传声器说明书上的参数充分地与实际应用结合起来，充分发挥创造力，有效利用传声器各参数的特性，规避传声器应用固有的局限性，不但可以有效地解决現场扩声中容易出现的一系列问题，甚至可以巧妙地加以利用来提升整体音频系统的效果，将一场演出整体的音响美感提升到一个新的高度。
参考文献：
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[5] Shure. Beta 91A User Guide[Z] .
[6] Shure. Beta 58A User Guide[Z] .
（编辑 杜 青）
扩声系统论文 篇10
大型场馆建筑作为大型展会、会议、运动比赛、文体活动等功能的载体, 一直以来都是作为城市的名片, 给人留以深刻的印象。现代场馆会展建筑在设计上追求流线造型或曲面造型, 同时在建筑材料上大面积使用玻璃幕墙和各种表现现代主义的钢筋混凝土构造以及金属板材等吸声系数低的室内材质。现代场馆展厅在设计上对大空间、大跨度的追求, 使得场馆在施工和设备配置上存在诸多声学问题。在超大型场馆中如何有效控制由于场馆大面积的钢材及玻璃幕墙的运用、声音超长自由程、过长混响时间等引起的音质缺陷, 是当前大型场馆在设计和施工过程中需要研究的, 以保证1个清晰交流的空间。
2 工程概况
荆州市文化体育中心规划用地29.6hm2, 总建筑面积5.4×104m2。整个中心规划为“三馆”合一形式。其总体规划包含了1个6 000人规模的体育馆, 1600座的综合性体育馆及1 000座的高档次游泳馆。项目由中南建筑设计院设计, 设计方案结合现状地形和建筑布局, 周围设置了6000m2的疏散广场及1130个停车泊位, 配置用于休闲的生态绿地, 价值柔软、轻盈的流动型屋顶设计, 营造了主题突出、环境和谐的建筑效果。
为了保证工程同时满足体育竞技、体育教学、体育娱乐、体育锻炼和公共演出等活动之用, 在充分利用场馆优势的前提下, 以中心建筑为核心创造1个体育主题公园, 让其拥有更自由而舒适的活动空间和清晰优美的视听环境。因此, 在建设过程中, 除了预留足够的接口供各种类型流动演出扩声设备使用之外, 同时还要对现场声场环境进行测试, 优选扩声设备放置方案, 保证在活动期间拥有足够的声压级和分布均匀的声场, 工程效果图如图1所示。
3 扩声系统建设方案比选
3.1 扩声方案选择
在大型场馆和展厅中, 为体育活动和群众集会服务的扩声系统只是诸多设备系统中的1个必要配套项目。扩声系统的建设应力求达到服务区内听闻良好、设备系统稳定可靠、操作方便, 并尽可能地节约投资, 但是扩声扬声器布置的方式却是扩声系统成败的关键因素之一。通常大型场馆供声方案有如下2种:
1) 集中供声 (点声源供声)
优点:可有效减小声源间的干扰, 音质清晰、视听方向一致、听感自然、声场均匀。
缺点:声能损失较大, 不适宜空间较低的房间和狭长的房间, 集中式供声系统的扬声器吊挂高度不应低于8~10m, 否则声场不易均匀。
2) 分散式供声
适用于狭长房间、高度较低的房间、混响时间较长的房间或隧道扩声系统。
优点:声场均匀, 声能损失少。
缺点:视听不一致, 声源之间干扰大, 尤其是在两个声源覆盖的交叉重叠区音质差。
“集中式”和“分散式”供声应用于厅堂扩声建设已经很长时间, 而对于体育场馆, 目前国内外比较流行的是“单线为主, 分散补声”方案。即在场馆中央或某个适当位置设置“音箱阵”作为主音箱, 而在观众席中再分散设置补声音箱, 从而较易达到同时满足最大声压级和声场不均匀度2个主要指标。
3.2 扩声方案模拟分析
根据场馆建设情况和场馆设计要求的不同, 供声方案也会有所不同。采用声场分析软件———EASE4.3对实体体育中心进行三维模型建立, 对两种方案进行音响效果模拟, 以确认设计的合理性。
1) 分散式扬声器布置声场模拟
分散式扬声器布置声场模拟主要是将场馆扬声器分散布置开来, 根据场馆现场实际条件、场馆大小要求以及所选用扬声器工作覆盖范围, 利用EASE建立场馆三维立体模型, 按照符合最大人流密度的分布规律, 进行0.7m×0.7m的听音面网格设置, 确定建声环境的各项保证参数指标, 计算扬声器数量, 从而确定扬声器布置位置, 进行分散式扬声器声场模拟分析, 体育场馆四视模型图如图2 (左) 所示。
在设置扬声器的施工过程中, 根据场馆实体作用体积和扬声器工作区域范围来确定场馆扬声器的数量为42个大功率扬声器。按照分散式模式, 扬声器主要放置在顶棚马道旁边。分散式模式下125Hz/250Hz直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟结果如图2 (右) 所示。
从图2 (右) 可知, 按照场馆实际情况, 采用分散式扬声器布置方式, 利用EASE进行声场模拟分析, 大部分听音区域直达声都在106~108d B的范围之内, 占总听音面的87.6%以上。语音辅音清晰度损失百分比在 (0, 7) 之内, 说明损失率可忽略不计。靠近场馆外围区域的直达声场声压级小于106d B, 占12.4%。根据JGJ 18—2010和GB50526—2010以及JGJ/T131—2011等相关规范要求, 得出满足应备声压级83d B以上, 并留有充分余量。
2) 集中式扬声器布置声场模拟
集中式扬声器布置主要是在场馆中心设置扬声器矩阵, 并在周边分散布置补音音箱的方式。体育场馆三维模型视图如图3 (左) 所示, 其模拟方式采用同分散式布置的方法进行, 不再赘述。集中音箱矩阵模式下125/250Hz直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟结果如图3 (右) 所示。
由图3 (右) 可知, 利用EASE进行声场模拟分析, 大部分听音区域直达声都在108~110d B的范围之内, 占总听音面的77.6%以上。语音辅音清晰度损失百分比在 (0, 7) 之内, 说明损失率可忽略不计。靠近场馆外围区域的直达声场声压级小于107d B, 占22.4%。根据JGJ 18—2010和GB 50526—2010以及JGJ/T 131—2011等相关规范要求, 得出满足应备声压级83d B以上, 并留有充分余量, 保证使用效果。
4 结果对比分析
采用EASE模拟分析可知, 不管场馆采用分散式还是集中式扬声器布置, 都能满足现场使用要求, 但是降低施工难度、节约成本、减轻劳动强度、方便运营等是在建设过程中要进行分析的又一个环节。
4.1 方案优化对比
分散式扬声器根据场馆实际情况一般安装在场馆上空检修马道边上, 一是方便安装施工, 二是方便后期的维护。通过EASE对分散式扬声器声场的模拟, 扬声器扩声只能覆盖外围靠墙边的观众, 同时由于扬声器的工作面积小, 使用的数量就相对较多, 声源点位多, 声音的漫反射也会多。
为了达到降低成本, 将扬声器的安装位置向场地中央移动, 以增加扬声器的覆盖面积, 可以有效减少扬声器的数量, 降低系统成本。但扬声器向场地中央移动后, 远离了顶棚马道的位置, 增加了安装施工难度, 同时施工周期也比较长。
相反, 采用线阵列集中式扬声器安装方式, 将集中式扬声器吊装在顶棚钢结构网架下。由于扬声器全部集中在一起吊装, 扬声器集中的质量均集中在钢结构网架上, 这对钢结构网架承重是一个考验, 所以工艺稍显复杂。通过顶棚钢结构承重测试试验, 大型场馆跨梁能有效承重2T左右的扬声器, 满足要求。
4.2 施工状况对比
根据场馆实际施工条件对场馆扬声器进行设备、施工成本, 施工难易程度和调试的难易程度比较, 其比较结果如表1所示。
从表1中可知, 集中式扬声器吊装方案性价比较高, 安装、调试难度中等, 具有较高的可行性。
5 结语
大型场馆建设施工过程中, 场馆扩声系统的建设主要围绕着是否拥有足够的声压级和分布均匀的声场两个主要问题进行。在建设过程中, 从场馆的实际情况出发, 配合场馆扩声系统扬声器的选型、系统扬声器的布局等对扬声器安装方案实施模拟分析, 要求在活动进行时, 场馆声压级和声场分布等都需达到规范要求。根据建设施工的实际情况, 通过对方案的模拟和对比分析, 确定场馆扩声系统的具体施工方案, 有利于场馆建设施工安装, 降本增效, 满足大型场馆对扩声系统的要求。
参考文献
[1]JGJ 218-2010展馆建筑设计规程[S].
[2]GB 50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].
[3]GB 50526-2010公共广播系统工程技术规范[S].
[4]胡国祥.大型展厅声场特点及语言清晰度研究[D].广州:华南理工大学, 2012.
[5]杨涛.会展建筑的声学设计[D].济南:山东建筑大学, 2006.