保利院線流動演出擴聲系統設計

武 晟

（北京保利劇院管理有限公司，北京 100027）

保利院線流動演出擴聲系統設計

武 晟

（北京保利劇院管理有限公司，北京 100027）

闡述了保利院線流動演出擴聲系統的構成、網絡架構、設備的選配，介紹了功率放大器網絡遠程監控系統的遠程控制、檢測及管理功能。

流動演出；擴聲系統；網絡遠程監控系統

1 流動演出擴聲系統的實際要求

北京保利劇院管理有限公司（以下簡稱“保利劇院”）在全國經營有幾十個劇院，每年有幾十臺節目在巡回演出，由于各劇院建的擴聲系統與采用設備的不同，使得各劇院的音響效果差異比較大，很難保證巡回演出有統一的音質及演出效果。為此，保利劇院設置了一套流動擴聲系統。該系統是保利劇院舉辦各種大型文藝活動和全國劇院巡回演出擴聲的主要設備，符合流動擴聲系統的特點，滿足大型綜藝晚會、現代流行音樂演唱會、原創音樂劇的擴聲要求，真實再現國內外交響樂團、歌唱名家高質量、高水準演奏、演唱；也能滿足大型會議和語言聲的擴聲要求。該擴聲系統需具備以下使用性能：

（1）滿足室內外的高質量擴聲，且設備能快速安裝到位，并適合大規模、頻繁的遠途運輸；

（2）設備具有長時間的穩定性工作、安全可靠、可擴展性，使用時操作程序簡單；

（3）系統采用先進的集中管理與控制的模式，使系統管理與控制更精確、靈活、方便且人性化，維護簡單；

（4）保證觀眾席有合適的響度及語音清晰度，擁有優美的音色；

（5）具有平滑的頻率響應及相位響應，滿足人耳對音質主觀聽音評價的要求；

（6）系統傳聲增益高、有效解決由聲反饋引起的嘯叫問題；

（7）在傳統和古典音樂節目的演出中，有良好的聲音自然度，即電聲與自然聲融合與轉換自然，保證聲像良好的一致性；

（8）系統維護在整個系統生命周期中所占的比例最大，要充分考慮結構設計的合理、規范，使對系統的維護可在很短時間內完成。

為滿足不同類型節目的演出，現場擴聲系統聲學特性指標，以GB/T50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》中規定的文藝演出類擴聲一級指標為基礎；甚至某些指標還優于標準規定。擴聲系統除滿足系統客觀技術指標外，還要滿足觀眾對現場聲音質量的主觀評價要求。

根據系統實際功能需求，進行專業性、可行性、先進性、實用性的調研，對設備選用方案從不同角度進行論證，確定了流動擴聲系統由以下七部分組成：

（1）主擴聲揚聲器和超低頻揚聲器；

（2）補聲揚聲器和舞臺流動揚聲器；

（3）主擴聲數字調音臺和備份兼舞臺返送監聽數字調音臺；

（4）無線傳聲器、有線傳聲器和周邊設備；

（5）樂隊個人監聽系統和無線返送監聽系統；

（6）線材和接插件；

（7）供電系統和流動航空箱等。

作為一個多功能、多模式的流動擴聲系統，以標準化和模塊化為設計要求，建立開放式的系統架構，既便于系統的管理和維護，又可保持系統較長時間的穩定可靠運行，并可快速安裝。因此，在充分滿足功能需求的前提下，應選用智能化、技術先進、性能穩定，以及有強大技術支持能力和雄厚實力廠家或代理商的設備，以保證設計指標的實現。主、備數字調音臺系統、信號交換系統之間利用冗余傳輸方式互為熱備份，提高系統的穩定性及應變能力；在系統配置上，采用強大的網絡矩陣實現音頻信號在系統內部與外部之間的自由分配、交換，數據共享，科學管理；并對外部信號嚴格隔離，避免對系統的交叉干擾。

2 系統網絡及總體構成

圖1 系統連接圖

在音頻系統中，用于系統控制的數字調音臺是系統的心臟和核心處理部件。根據流動系統安裝的特點，參照系統設備選型要求，總體設計要點是：系統作為一個整體考慮，最大程度地實現音頻系統的“數字化、網絡化”。

該流動擴聲系統采用網絡架構，設計共選用了兩張數字調音臺，一張主要作為主擴聲，一張主要作為舞臺返送監聽，各自擔負不同的功能，但同時又互為備份，如圖1所示。

該音頻控制系統，對系統的信號傳輸、分配及信號交換進行專項優化設計，使所有的子系統構成一個大的音頻網絡系統，在不同的應用區設置音頻網絡傳輸接口，以滿足系統設備之間以及系統與外界信號交換的需要。所以，在滿足使用功能的基礎上，可以在整個大系統內任意調用控制和處理，使用非常方便，使系統既具備靈活性，又滿足安全性和可靠性，充分實現系統資源共享和集中管理的科學理念。

為解決由于信號多次格式變換帶來的延時問題，在舞臺、調音位之間，采用MADI（AES10）數字音頻傳輸標準（包括MADI 同軸傳輸和光纜傳輸），實現低電平數字音頻信號的傳輸。

數字調音臺路由矩陣安全可靠，接口箱基站采用非常靈活的、模塊化結構的綜合性界面接口，在多種可選擇的主體框架內，錄音師或技術人員可根據需要，任意組合各種輸入、輸出接口模塊、控制信號模塊、多種傳輸模塊等，從而形成一套最適合巡回劇場演出具體使用的界面接口。這些接口涵蓋24 bit、44.1 kHz～96 kHz取樣頻率的A/D及D/A轉換、音頻信號處理、系統控制、信號傳輸及信號路由矩陣分配等多種功能。

在現場擴聲終端備份系統中，通過功率放大器機房的Modular I/O 接口箱基站，將主擴聲數字調音臺（SD8 數字信號）和返送監聽數字調音臺（SD9 模擬信號）音頻信號輸出，分別接入DSP數字功率放大器的AES數字輸入和模擬輸入，由DSP數字處理功率放大器做自動或手動備份冗余切換，只要其中一臺數字調音臺正常工作，就可保證現場擴聲信號無縫連接不斷聲音。

3 設備的選配

3.1 聲場設計軟件

由于該音頻系統是一套流動擴聲系統，要適應不同劇院的擴聲聲場，在最短的時間內要準確知道和預測聲場的系統覆蓋，就必須有一套聲場設計軟件，為用戶提供完善的控制界面，可快速進行系統設計，使系統覆蓋達到最佳化，以滿足揚聲器的快速安裝和準確定位。為此，根據揚聲器系統的特點，選用了SOUNDVISION 3D 聲場設計軟件。

SOUNDVISION是一個能夠進行實時操作的3D音頻設計軟件，尤其適用于線性聲源陣列揚聲器和同軸系列揚聲器， SOUNDVISION采用直觀的用戶圖形界面，可以為復雜的音頻系統或房間結構計算現場聲壓級，方便地調整3D空間和揚聲器安裝吊掛數據；并繪制聲源視圖、2D剖視圖和聲場覆蓋圖。SOUNDVISION還可為用戶提供不同層次的幫助，“Coverage”（覆蓋）模式非常適合流動演出的音頻工程師們使用；“Mapping”（制圖）模式下可獲得更加詳細的信息；“Mechanical Data”（機械數據）模式下能得到音頻系統的物理性能，可為客戶或安裝者提供用于固定安裝的實用信息，如機械應力極限、負荷分配、陣列尺寸和物理安裝角度等參數。

3.2 揚聲器的選型

揚聲器系統是整個音響系統還音的最終環節，揚聲器的特性和質量取決于靈敏度、聲場不均勻度、傳輸頻率特性、相位頻率特性、擴聲覆蓋角度、傳聲增益等電聲指標，也影響音色、還原度等主觀音質感受。

該劇院流動擴聲系統應符合流動擴聲系統的特點，還應滿足大型會議和語言聲的擴聲要求。為此，在系統選型時，以觀眾廳的聲學特性為基礎，本著“功能齊全、配置合理、技術先進、安全可靠、操作簡便”的原則，以為藝術服務為宗旨，重視揚聲器的藝術表現力和主觀評價聽感。

在擴聲系統構成中，揚聲器系統對擴聲聲場的覆蓋是至關重要的，就劇院而言，揚聲器安裝時要盡量避開后墻和二樓眺臺前立面等反射面，以避免因聲波干涉引起的音質下降。同時，在使用時，還要考慮聲反饋因素的影響，保證在劇院使用傳聲器時的最大傳聲增益。這些因素使得在系統實際構成和產品選型時，要根據產品的客觀指標，結合多年的使用經驗、生產情況等進行綜合考量。目前，線性聲源陣列揚聲器被各國的劇院、音樂廳、流動擴聲系統廣為采用，成為引領潮流的配置。

經過對揚聲器產品性能、放置和吊裝位置與空間的詳細研究及利弊權衡之后，確定選用L-ACOUSTICS ARCSII線性聲源陣列中的水平線性陣列作為主擴聲揚聲器，XT系列同軸點聲源系列揚聲器作為舞臺返送監聽及補聲揚聲器，再配上SB28超低頻揚聲器，從系統整體上構成三分頻擴聲系統。選擇線性聲源陣列揚聲器，利用其對高頻、中頻的優良指向控制特性，達到比較理想的聲場覆蓋效果；從影響音質與聽感角度考慮，由于線性聲源的相干性（不存在惡性聲干涉）及高效率，可在同等條件下，有更大的功率儲備、動態范圍和更高聲壓級，可以適應劇院大型綜藝晚會和其他不同類型的節目演出。

3.3 系統前端無源分配器

系統采用主、備調音控制架構，前端的傳聲器和線路分配系統顯得至關重要。如果采用有源設備，會給系統造成極大的故障隱患。如果采用無源分配，大家知道，在整個音頻系統中，傳聲器電平信號是系統中最微弱的信號，一般在-40 dB～-70 dB 之間，對無源音頻分配器的變壓器要求幾乎為無衰減的程度。設計初期對系統的要求是，在任何一個鏈路中都不應該出現瓶頸，對此設備做了大量的調研和對比試驗，最后確定采用加拿大 Radial OX8 和 LX8，8通道傳聲器和線路無源一分三音頻分配器。

OX8無源分配器，可以處理8個分配通道，1U標準機架為流動運輸節省了大量的使用空間；前后面板的兩個輸入也為現場靈活的快速接入信號源提供了方便；機箱外殼鋼材結構堅固，可有效預防現場電磁干擾，同時可防止路途顛簸造成的設備損壞。經過測試， OX8無源分配器有4項指標幾乎無衰減，前面板-36 dB 衰減開關容許線性電平信號輸入而不會產生失真。

3.4 電聲樂器的 DI 直插盒

在現代音樂、大量的流行音樂演出中，電聲樂器在樂隊的使用比例越來越大，一般電聲樂器的電平輸出和阻抗都是非平衡和高電平輸出，如果直接接入音頻系統，電平和阻抗又都不匹配，很容易出現交流聲等噪聲。因此，在演出中傳統的做法是通過DI 直插盒將電聲樂器的輸出信號從非平衡轉換為平衡后接入系統。其實這種轉換只解決了阻抗和電平的匹配，而忽略了轉換器對電平的衰減（因為沒有電路放大），更達不到對每個樂器音色的再放大處理。

為了更好地發揮每件電聲樂器的特點和音色，系統設計時充分考慮到了每個設備的使用功能。針對不同電聲樂器特點采用了不同種類的加拿大Radial有源DI直插盒，使得不同樂器有不同的電路放大和音色處理，其中包括：用于鍵盤樂器的JDI Duplex DI 直插盒（見圖2），用于貝斯樂器的J48 DI 直插盒（見圖3），用于吉他JDI DI 轉接盒等。

3.5 無線傳聲器和有線傳聲器

在整個音頻系統中，傳聲器是關鍵的一環，其品質好壞和使用情況最終會影響系統的音質。劇院的演出又不同于錄音棚，錄音棚只考慮音質，根據錄音工藝要求選擇傳聲器，并設定其相對聲源的位置、距離；而劇院的現場演出既要滿足音質要求，還要考慮聲音的反饋問題。

因此，充分考慮大型交響樂隊、民族樂隊、電聲樂隊、歌劇、戲劇及演唱會等各類演出的拾音和錄音要求，選配多種類型的傳聲器，組成可適用人聲、樂器、合唱等多用途的傳聲器系列，為劇院演出的錄音師和使用該系統的同行提供寬泛的選擇空間。

（1）無線傳聲器系統

無線傳聲器系統既有機動靈活性又兼有近于有線傳聲器高質量的技術性能，在劇院有廣泛應用。在該系統中，配置了德國SENNHEISER UHF段2000系列雙通道分集式無線傳聲器系統，發射機包括有手持式、領夾式及頭戴式等；為提高無線傳聲器系統的接收能力及抗干擾性，還配備了2套AD3700有源天線及遠程監控軟件，使無線傳聲器系統穩定工作。SENNHEISER無線傳聲器具有抗低頻干擾及噪聲處理等技術和穩定、可靠的質量，可滿足用戶高質量音質及多通道工作的要求，最多可同時使用32套。

圖2 鍵盤通過JDI Duplex DI 直插盒與系統的連接

圖3 貝斯通過J48 DI 直插盒與系統的連接

（2）有線傳聲器

有線傳聲器配置包括：立體聲/5.1多制式電容傳聲器、小體積大振膜電容傳聲器、小振膜電容傳聲器、手持電容傳聲器、鵝頸傳聲器和高端爵士鼓電容傳聲器。其中，Milab矩形振膜傳聲器是非常特別的電容傳聲器，普通圓形振膜的振動模式類似于鼓皮，振膜彈性形變線性區間窄，膜片一進入非線性區間便產生失真；而矩形振膜傳聲器頭修正了這一弱點，矩形結構擴大了線性區間，提高了聲壓承受能力，降低了膜片彈性形變非線性區間，但也降低了傳聲器在矩形短邊方向的靈敏度。

3.6 系統線材、接插件

當今劇院的節目規模和氣勢越來越大，高壓霓虹燈、視頻顯示系統、燈光控制器等舞臺舞美的裝置和各類電器也越來越多。

對音頻系統破壞最嚴重的就是電磁感應干擾，它可分為傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾則是通過電源線、接地線等耦合到音頻系統，抑制這種干擾需要做好電源濾波，選擇好接地點、按相關標準做好接地線；輻射干擾是干擾源在空氣中輻射的干擾電磁場，它由相互激發、交替變化的變化磁場和渦旋電場組成，其變化磁場必將在音頻系統的線路中產生干擾感應電流，干擾音頻系統的工作。一般高壓輸出線、高壓霓虹燈等高壓電器設備，以及變壓器、調光器等電器設備都會產生輻射電磁場，干擾音頻系統。抑制輻射干擾主要采用屏蔽技術，音頻系統設備之間的連接線和接插件應選用屏蔽系數大的。目前的環境下，電磁干擾不可避免。有些強干擾，采用屏蔽技術也難以抑制，需要采取其他技術措施，需要仔細測量現場的干擾場強，認真分析和尋找干擾源，避開強干擾頻率，仔細配置無線傳聲器的使用頻率等等，使音頻系統的信噪比達到相關標準要求。

該項目中，選用了CANARE高質量系列音頻電纜，給機柜安裝線配備了低阻抗、低容抗、屏蔽性能好的加金屬屏蔽平衡式音頻電纜，并在連接時作對角并接，以提高系統的抗干擾能力，減少外部引入的噪聲。音頻的卡儂頭等接插件則全部選用瑞士NEUTRIK產品, 以利于提高系統的抗干擾能力，減少外部引入的噪聲。

為了便于系統靈活、便捷、快速的安裝和使用，還為系統配備了舞臺多通道中繼音頻電纜、舞臺終端傳聲器/線路接口箱，每條流動音頻電纜還配備了電纜流動卷車。

4 功率放大器網絡遠程監控系統

為了方便、快捷地實時了解功率放大器和揚聲器的工作狀態，組建了一套基于Windows XP專業服務器系統、Network Manager軟件控制的L-NET功率放大器網絡監控檢測系統，如圖4所示。

圖4 L-NET功率放大器網絡監控檢測系統

L-NET是基于以太網的音頻網絡系統；可以提供多達數百臺功率放大器的增益控制、延時、均衡、相位、矩陣及電子分頻、功率監控等遙控檢測、管理、保護；可以遠程“看到”和“聽到”功率放大器和揚聲器的實時工作狀態，提供的實時功率限制技術保證揚聲器的功率不會超載；可以通過裝有Network Manager應用軟件的計算機對功率放大器進行遠距離的操作。如功率放大器管理包括：交流備用/操作模式選擇、交流模式指示（關機/備用/操作）、功放保護狀態監控、功放工作溫度測量、功放增益控制監控、功放型號代碼指示、橋接單聲道/并聯/立體聲模式指示。功率放大器輸出監控檢測包括：輸出電壓和電流指示、輸出削波（失真）探測、功放裕量指示、輸出信號(揚聲器端)音頻監聽、發熱情況、失真情況、阻抗情況、同時還能設定報警信號。負載監控：開路/短路檢測、用于檢測響應負載開路或短路的可編程閾值、負載阻抗實時測量。

該系統經過近一年的流動演出使用，系統各個環節工作穩定，滿足了各個劇院應用中音色的一致性，得到了觀眾和同行專業人員的好評。

（編輯 杜 青）

Mobile Performance Amplification System Design of Poly Theatre Chain

WU Sheng
(Beijing Poly Theatre Management Co.,Ltd., Beijing 100027, China)

This paper described the composition, network architecture and equipment matching of mobile performance amplification system design of Poly theatre chain. Meanwhile, the article also described the remote control, inspection and management functions of power amplifier network remote monitoring system.

mobile performance; amplification system; network remote monitoring system

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.006