哈爾濱大劇院大劇場的擴聲系統設計

楊志剛　王一農

【摘要】介紹哈爾濱大劇院中的大劇場工程概述，擴聲系統的功能定位、特性指標，并具體給出了系統的設備配置和內通系統，以及測試結果和評價。

【關鍵詞】劇場；擴聲系統；內通系統；備份系統

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.07.005

1工程概述

哈爾濱大劇院坐落于哈爾濱市松花江北岸的太陽島，在前進堤、外貿堤和改線堤合圍的區域內，東側為東北虎林園、南側為太陽島濕地公園，北側與三環毗鄰；總建筑面積79 000 m²，建筑層數地上八層、地下一層（局部地下二層），包括1527座大劇場、386座小劇場、地下車庫和附屬配套用房等，總體結構見圖1～圖5。為突出其主體位置，降低施工難度和成本，將±0標高抬高7 m，自然地面為118 m，因此±0標高為125 m，±0以上高56 m，±0以下高15 m（主要為停車場）。建筑設計為MAD建筑師事務所和北京市建筑設計研究院，建筑聲學、擴聲系統和舞臺燈光設計均為華東建筑設計研究院有限公司聲學及劇院專項設計研究所。

大劇場觀眾廳長29 m，其中二層樓座后墻向后延伸3.45 m三層樓座后墻向后延伸5.14 m；寬20.4 m-31 m；平均高約16 m。舞臺開口：18 m×12 m，舞臺臺面高度比第一排觀眾席高1 m。一層眺臺開口高4.3 m，深3.9 m，高深比為1：0.9，完全符合并優于規范要求的1：1.2；二層眺臺開口高3.8 m，深5.5 m，高深比為1：1.4。臺口側墻設兩道耳光；天花設兩道面光天橋，一道追光。

2大劇場擴聲系統功能定位及特性指標

大劇場是一個以歌劇、戲劇、會議、音樂、通俗音樂演出活動的場所，擴聲系統應重點滿足歌劇、舞劇、戲劇（含話?。┐笮途C藝晚會的演出，以及政府會議或國際會議擴聲要求，并能兼顧交響音樂會和電臺、電視臺的現場直播。

為適應不同類型的演出，現場擴聲系統聲學特性指標按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設計，見表1。

3擴聲系統的設計要點及安裝實現

3.1設計要點

該工程的擴聲系統定位要求是科學、先進、實用、符合國情并與國際接軌，便于國際、國內大型文藝團體的演出使用。選用的揚聲器系統、調音臺、系統網絡傳輸、音源、多軌錄音系統、效果器、傳聲器、線材、接插件等等，應充分地考慮到國際、國內的通用性，系統的應用應達到國際先進國內一流水平，并便于互換、維護、保養；系統的信號傳輸及接口、系統檢測、監控、維護要立足于實用，符合大劇場的實際環境和使用要求，系統必須安全可靠，而且有良好的擴展性和兼容性，以便和第三方設備溝通。在系統的構建和深化設計時，著重從以下幾個方面考慮。

（1）先進性

大劇場擴聲系統的先進性主要體現音頻信號的數字化、網絡化傳輸、分配與集中控制技術。

系統配置兩套獨立的控制系統：一套由數字調音臺控制，作為固定安裝；一套設計為模擬接口和模擬路由，由模擬調音臺控制。兩套系統分別基于數字光纖傳輸網絡和模擬線路傳輸，光纖傳輸網絡遍布在大劇場的每一個位置，包括舞臺、樂池、聲控室、功放室、觀眾廳、排練廳等等，負責擴聲系統的音頻信號及其控制信號的傳輸、分配與轉播。調音師可以根據自己的使用習慣選用，方便地將模擬臺接人系統中，加入模擬臺還可互為備份，也可以共同操作，各自擔負不同的功能。

揚聲器系統的精確控制聲場能力與功率放大器的遠程監測技術等，使整個系統既要有靈活的系統控制又要有較好的聲場覆蓋，在滿足現場音質的前提下，充分滿足現場擴聲聲壓級、聲場不均勻度要求，并避免回授的發生。

（2）安全、可靠性

基于現場演出的實時性特點，要求大劇場擴聲系統的主要設備與信號流程充分考慮部件及路由的冗余、安全及自動備份。

整個擴聲系統除控制信號外，所有音頻線路要求的信號流程均采用了光纖和AES/EBU數字格式連接和傳輸，以保證整體音頻系統信號高質量的要求。整個光纖傳輸網絡的光纖、光纖接口、控制模塊、路由器及所有設備的供電器均采用冗余備份或支持熱插拔。

在配接揚聲器系統時采用功率放大器每一輸出通道配接單只揚聲器系統的原則。

大劇場的音頻設備、連接器件及電源供應設備均滿足安全性要求，進口設備均有CE、UL等主要電氣安全標準認證，國產設備有3C認證。

（3）通用及可擴展性

配置的各種音頻設備在滿足系統配置的技術要求下，兼顧通用性，便于系統今后的擴展和擴容。

3.2系統配置和安裝

擴聲部分主要由揚聲器系統、功率放大器和揚聲器處理器等構成；信號控制部分主要由調音臺和系統處理、網絡傳輸系統、傳聲器拾音系統、音源、周邊系統及多軌現場原始信號記錄等構成，如圖6所示。

（1）大劇場設置有擴聲機房中的主擴調音位、現場調音位、舞臺擴聲（返送）調音位，既能獨立使用也能配合使用，可以滿足各種大型節目的現場擴聲以及可能的電視轉播、錄制不同需求。

主擴調音臺采用Stagetec Polaris Touch數字調音臺，采用臺面+NEXUS網絡系統。臺面采用3個POLARIS拼接而成，6塊全觸摸屏幕，3組推子模塊，48路推子；另外采用由2塊全觸摸屏幕+16路推子模塊組成的Polaris Touch調音臺，要用于舞臺擴聲（返送）調音，也可用于流動和備份調音臺。NEXUS系統舞臺接口共配置：96路傳聲器輸入，24路線路輸出，1塊DANTE數字接口卡，2塊MADI數字接口卡；NEXUS系統音控室接口共配置：16路線路輸入，16路線路輸出，8對AES輸入，12對AES輸出，2塊DANTE數字接口卡，1塊MADI數字接口卡。

流動調音臺采用YAMAHA PM5D數字調音臺，用于現場調音。

備份調音臺采用CADAC s—TYPE模擬調音臺，包含：40路傳聲器輸入，8路線路輸入，8編組輸出、8路VCA、10路輔助輸出、8×8矩陣輸出。

同時，3臺調音臺可互為冗余備份及信號交互。為滿足模擬調音系統的使用，3個調音位還預留有模擬調音臺使用的接口。網絡音頻接口基站分別設置于舞臺上場門的信號交換機房、聲控室、舞臺擴聲（返送）調音位、轉播車位。擴聲系統的數字調音臺與信號傳輸實現路由的冗余及自動備份。

（2）由于大劇場需實現歌劇、戲劇、會議、音樂、通俗音樂的多種功能，根據當前國內外新建大劇院的使用情況，主擴聲系統有主揚聲器系統，補聲揚聲器系統和效果聲揚聲器組成，如圖7、圖8、圖9所示。所有揚聲器系統均采用Kling & Freitag系列產品。舞臺內揚聲器系統采用固定安裝和流動返送相結合的方案。

主揚聲器系統分左、中、右三路，分別置于舞臺口上方和舞臺口左右兩側，三組分別覆蓋整個觀眾席。中央聲道采用6只ACCESS T5全頻揚聲器系統（3只遠投、3只近投）和6只ACCESS B10超低頻揚聲器系統；左、右聲道分別采用6只ACCESS T5全頻揚聲器系統（2只遠投、4只近投）、2只ACCESS B5低頻揚聲器系統、1只ACCESS B10超低頻揚聲器系統和1只ACCESS T9拉相位全頻揚聲器系統。

臺唇補聲揚聲器采用5只SONA小揚聲器，設置在樂池欄桿內。樂池揚聲器采用5只SONA小揚聲器。由于耳光室伸出的遮擋，觀眾席補聲采用了6只ACCESS T5 CA 106揚聲器系統（左右各3只）。

效果聲揚聲器共36只CA 1001揚聲器，其中池座16只、二層樓座12只、三層樓座8只。天花效果揚聲器共3組，每組布置4只CA 1215全頻揚聲器和1只SWi llSE低頻揚聲器。

舞臺設置8只流動布置的地板返送揚聲器系統，需要時可放置在舞臺前部。舞臺擴聲采用8只CA 1515全頻揚聲器系統，其中6只布置在主舞臺（放置在假臺口背后的鋼架上），2只布置在后舞臺。舞臺效果聲采用8只CA 1215全頻揚聲器系統。

（3）在舞臺上、下場臺口分別設置了流動的返送調音臺接口、信號接口。

（4）在一層池座觀眾席設置現場調音位，上下場門也設置調音位。

（5）系統分別設置了觀眾廳效果聲（包含天花效果聲揚聲器）和舞臺效果聲揚聲器系統，均采用固定安裝方式。

（6）系統中設計了一套流動線陣列揚聲器系統，在舞臺兩側設有接口，流動系統可隨時接入主擴聲系統，也可以作為小劇場及其他流動系統使用。

（7）擴聲機房設有監控系統，對功率放大器、擴聲通道信號處理器主要設備進行監控，即時了解設備工作狀態。

4監控內通系統

大劇場舞臺監督、視頻監控系統包括各工位及技術用房的演出監視攝像、視頻分配及顯示系統。內部通信及廣播系統包括各工位及技術用房的內部通信系統及催場廣播系統如圖10所示，信號提示燈系統如圖11所示。

5測試結果和評價

2015年09月25日，對哈爾濱大劇院進行了現場擴聲測試，采用的儀器為：丹麥B&K 7841 DIRAC Room Acoustics Software建聲測試分析軟件，丹麥B&K2250頻譜測量分析儀，德國SENNHEISERMKHS00無線測試傳聲器（可調指向性），德國SENNHEISERSKP500無線發射系統，德國SENNHEISER EW500無線接收系統，MINIRATOR MR-PRO噪聲發聲器。測試前經CASELLA CEL-110/1校準器校準。

傳輸頻率特性用電輸入法測量，全頻帶粉紅噪聲儀信號接入擴聲系統，傳聲增益測試聲源與傳聲器間距為0.5 m。由于觀眾廳對稱，所以只測一半。池座選測9個測點，樓座選測6個測點，共15個測點，部分參量適當減少測點。測點距離地面高度均為1.2 m，測量在中午11：00-13：00時段進行，現場溫度20.2℃，相對濕度61.5%。測試結果見表2。

測試結果反映，頻率響應方面非常平滑，各個頻段電平均衡，還原真實，此系統具有非常大的動態裕量和儲備功率。在這個劇場，無論演出流行音樂、搖滾，還是話劇、歌劇，相信使用這套音頻系統，對調音師、演員或觀眾都會是種享受。