中國館《清明上河圖》的音響系統

潘桂華

（上海安恒利擴聲技術工程有限公司，上海 200082）

中國館由4 9米層的“東方足跡”、41米層的“尋覓之旅”和33米層的“低碳行動”三個展區組成，參觀游覽路線是自上而下通過環形步道依次參觀。

第一展區“東方足跡”分布在49米層，是中國國家館的核心展區，含有 “倒掛城市”、“多媒體影院”、“歲月回眸”、“智慧的長河”、“希望的大地”5個展項。通過這些風格迥異的展項，重點展示中國城市發展理念中的智慧。國寶名畫《清明上河圖》被藝術地再現于該展區“智慧的長河”展項中，傳達中國古代城市的智慧。

上海安恒利擴聲技術工程有限公司有幸承接了“東方足跡”的燈光音響系統的深化設計，負責該展項專業燈光音響方案的施工、安裝和調試等實施工程。本文淺析“智慧的長河”展項《清明上河圖》的音響系統。

1 系統概況

“智慧的長河”是中國館的核心展項，長達百米的《清明上河圖》依墻而立，畫中的人物、場景栩栩如生，一派活靈活現的北宋汴京的繁華景象；《清明上河圖》下前方設置一條“河流”，“河水”波光粼粼，不時拍打河岸。參觀者置身于這樣的場景，猶如穿越時空來到北宋，盡情享受著當時的民風民情。河中間設置了8個智慧點，利用音視頻的方式形象地為每一參觀者介紹8個與《清明上河圖》有關的主題。

該展項的音響系統是一個23聲道的、具有立體空間感的聲音重放系統。利用BSS BLU800系列數字音頻處理器的音頻處理功能，將23個聲道有機整合在一起，自動有序地重放來自硬盤播放機的預存音源，包括背景音樂、聲效模擬以及人員疏散指導等。系統工作原理如圖1所示。

該音響系統集成了FOSTEX、BSS、CROWN、JBL和SHURE 等眾多的國際知名品牌，組成設備有：手持式無線傳聲器：SHURE ULXS24/58 1套；音源：FOSTEX D2424LV 1臺；數字音頻處理器：BSS BLU160 2臺、BSS BLU120 1臺；功放：CROWN XLS602D 14臺、CROWN XLS402D 5臺；揚聲器系統：JBL CONTROL28 54只。

圖1 “智慧的長河”展項的系統結構框圖

該音響系統設備的選擇，沒有選用最昂貴的設備，而是選用最合適的、最安全的產品構建系統。除音源播放器外，其他均為美國HARMAN 集團產品，它們的共同特征是：

（1）技術成熟。具有豐富的國內外重大工程的成功應用經驗。

（2）性價比高。如揚聲器系統JBL CONTROL 28，盡管體積不大，低音單元只有8英寸，但聲音細膩、動態范圍大、低音沉穩、音質寬泛，對人聲、音樂或者樂器具有良好的還原能力，特別適用于“智慧的長河”這種不需要很大聲壓級但要求聲音細膩、聲音表現元素多且揚聲器系統安裝空間有限的展項使用。

2 使用需求

根據展項創意深化設計其音響系統，主要使用需求為：

（1）播放背景音樂。要求背景音樂的風格、節奏與《清明上河圖》所展示的意境相符。

（2）模擬特殊聲效。要求依景模擬相應的聲像聲效和環境聲效。配合多媒體《清明上河圖》，營造出車、馬、水流聲、集市叫賣的吆喝聲、駝鈴聲、搖櫓等各種特殊聲效；結合“河流”，模擬水流聲和拍岸聲等環境聲效。

（3）播放與“河流”中設置的8個智慧點相對應的聲音信息。

（4）用于疏導人流的擴聲。展項內人流量激增時，服務人員通過音響系統及時指導人員疏散，以保證參觀人員流動的暢通和公眾活動空間的使用安全性。

3 揚聲器系統布局及聲道設置

針對上述需求，結合展項的主題創意，共設計了23個聲道。1個為背景音樂聲道，1個為環境聲效聲道，14個為特殊聲效聲道，還有8個是對應8個智慧點的聲道。共使用54只全音域的JBL CONTROL28揚聲器系統。

3.1 背景音樂

在觀眾廳上空均勻布置22只JBL CONTROL28揚聲器系統，覆蓋觀眾走道。基于背景音源的單一性，將22只揚聲器系統構建成1個聲道。圖2為背景音樂揚聲器系統的布位。

圖2 背景音樂揚聲器系統布置圖

圖3 環境聲效揚聲器系統布置圖

3.2 特殊效果聲

3.2.1 環境聲效

在靠近觀眾走道的“河”岸邊，均勻布置10只JBL CONTROL28揚聲器系統，構成1個模擬水流聲和水的拍岸聲的環境效果聲道。觀眾站在岸邊，感受到的是“河水”潺潺流動，不時拍打河岸；看到的滿眼盡是北宋的繁華景象。圖3為環境效果揚聲器系統的布位。

3.2.2 聲像聲效

14個特殊效果聲道，各聲道重放的是有關聯的但不盡相同的內容。14個聲道配合《清明上河圖》的視頻畫面，營造出一幅幅形象生動的多媒體場景。

每個聲道使用JBL CONTROL28揚聲器系統1只，根據視聽一致的原則進行布位，即觀眾看到的圖像和聽到的聲音是來自同一方向的，布置在每一主題視頻畫面的上方。圖4為聲像效果揚聲器系統的布位。

3.2.3 智慧點聲效

在每一智慧點視頻顯示設備的后部落地安裝1只JBL CONTROL28揚聲器系統，共8只。這種布局方式既為參觀者提供了聲像一致的視聽效果，又使該系統不需要使用價格昂貴的特殊揚聲器系統，就可有效控制其在觀眾席的覆蓋區域，完全避免了相鄰智慧點之間的聲音干涉，保證了參觀者能清晰地聽到每一智慧點的語音信息。圖5為智慧點揚聲器系統的布位圖。

3.3 人流疏導擴聲

充分利用BSS BLU 數字音頻處理器的先進技術，將背景音樂的重放和人流疏散指導的擴聲集成于一套揚聲器系統實現。常規狀態下這套揚聲器系統重放背景音樂，一旦疏導人流的講解傳聲器信號接入時，BSS系統自動壓低背景音樂音量（調整范圍為-70 dB ~ 0 dB），將講解內容的擴聲電平始終控制在高于展區背景噪聲15 dB以上。最終，利用人耳的掩蔽效應，為參觀者提供清晰的疏導講解。

表1 展項音響系統與實況擴聲系統對比

4 控制系統

在規劃和設計了合理的揚聲器系統的基礎上，接下來就是為展項提供一套符合設計創意的控制系統，確保上述揚聲器系統按照設計創意的預設目標進行工作。

4.1 與實況擴聲系統的差異

在介紹之前，先了解展項音響系統與實況擴聲系統之間的差異，如表1所示。鑒于兩者工作方式的差異，它們的組成結構和控制方式也不相同。

（1）系統結構

實況擴聲系統由音源、調音臺、數字音頻處理器、功放和揚聲器系統5種基本功能設備組成。系統框圖如圖6所示。

展項擴聲系統由音源、數字音頻處理器、功放和揚聲器系統4種功能設備組成。針對其重放內容固定不變和自動操作控制的使用特征，省去了需人為操作和可動態調整音頻處理參數的調音臺。系統框圖如圖7所示。

圖4 聲像聲效揚聲器系統布置圖

圖5 智慧點揚聲器系統布置圖

圖6 實況擴聲系統框圖

圖7 展項擴聲系統框圖

（2）控制核心

實況擴聲系統的控制由靜態和動態兩部分組成。靜態控制數據存儲于數字音頻處理器，動態控制是利用調音臺實現的。展項系統以靜態控制數據為主，存儲于數字音頻處理器內。這些參數一經設定，在運行過程中幾乎不用再作調整或修改。

圖8 BSS BLU800系列數字網絡音頻處理器

圖9 24 × 24音頻矩陣

4.2 音響控制系統核心

從提高系統的安全可靠性的角度出發，采用分散式結構的音響控制核心，而不是集中式，以分攤和降低系統的故障風險。

以3臺美國哈曼集團的B S S BLU800系列數字音頻處理器構成“智慧的長河”展項的控制核心。如圖8所示。2臺為內置DSP處理的BSS BLU160；1臺為沒有內置DSP 處理的BSS BLU120，作為前兩臺設備的物理輸入輸出接口的擴充，其所需的音頻處理資源共享于2臺BSS BLU160。3臺設備的物理結構均為8×8，即8個輸入通道，8個輸出通道，組合使用后構成了1套24 × 24規模的信號路由矩陣。如圖9所示。展項使用的是24 × 23的信號路由矩陣。23路輸入通道接入來自多軌硬盤機的音源信號，經BSS控制核心處理后輸出送至23個揚聲器系統聲道，還有1路輸入通道接入講解傳聲器的信號，路由至背景音樂的輸出聲道。如圖10所示。

圖10 控制核心內部處理結構

圖11 音量控制面板

存儲于BSS BLU800數字音頻處理器內的靜態控制數據包括常規的信號路由設定、房間均衡調整、動態調整以及延時等參數的設置。考慮到該展項是公共活動空間，其背景噪聲是隨著人流量和人流源的差異動態變化的，因而將系統音量電平的控制設計成動態調整方式。通過一塊簡單直觀的控制面板（相連于數字音頻處理器），使用者可及時調整和平衡現場音量。如圖11所示。

5 展項工作方式

“智慧的長河”展項通過生動形象的多媒體（聲音燈光視頻聯動）方式將所要表達的主題傳遞給每一位參觀者。展項內設有一套總控系統，由其觸發啟動每場多媒體SHOW的支撐系統（燈光、音響和視頻系統）。音響系統FOSTEX D2424LV 24軌硬盤機的RS232串口受其觸發后，自動重放預存音源。

6 運行的安全可靠性

在世博會運行期間，中國館是沒有休息日的，每天系統的正常工作時段為早上7點到晚上10點；遇到重大活動時更早，6:30分之前設備必須全部就位。在運行過程中，不允許系統癱瘓這種最為嚴重的故障現象發生；出現局部故障時，當場應急處理。故障設備的維修和系統的維護只能在閉館后開館前的這一時間段進行。這種運行方式對展項內的任一專業系統都提出了很高的安全可靠性運行需求。音響系統在選用高安全、高可靠設備的基礎上，著重從三方面來提高和保障系統運行的安全可靠性。

6.1 應用冗余備份

對關鍵設備多軌硬盤機和BSS BLU數字控制核心配備冗余和設置應急措施，對非關鍵組成設備功放和揚聲器系統設有備品、備件。根據每一組成設備對系統運行安全可靠性的影響大小來定義關鍵設備和非關鍵設備的概念。若展項中FOSTEX硬盤機出現故障，嚴重時會導致系統癱瘓；分散式結構的BSS控制核心出現故障，將影響較大區域的參觀區域沒有聲音。因此，提供了充分有效的現場故障應急措施。若單臺功放或揚聲器系統出現故障，對展項產生的影響非常小，可在閉館后維修維護。

6.2 冗余的技術指標

前后級設備之間接口性能一致，技術指標匹配合理。如功放和揚聲器系統之間，每臺功放均預留了不少于20%的余量，避免瞬態信號出現時對系統安全可靠性指標產生影響。

6.3 合理的設計

在每一功放通道上，負載的揚聲器系統數量不超過2個，把功放故障對展項系統的影響降至最小。采用集散式的，而不是集中式的控制結構，由3臺 BSS BLU800設備構成；任意一臺設備發生故障，不影響其他2臺的工作狀態。

送入每一功能揚聲器系統組的信號至少由2臺BSS BLU設備提供，而不是集中在單臺設備上，大大降低各功能揚聲器系統的故障風險。

世博會期間，“智慧的長河”展項《清明上河圖》的音響系統運行正常，為數百萬名觀眾提供了清晰、動聽的聲音服務。通過該系統實施方案的實踐，使我們在展覽展示中音響系統的運用能力得到了很大的提高，故撰寫此文，以期與同行之間進行交流，并希望今后能開展相關合作，共同致力于提高展覽業的專業音響技術水平。