lemuse數字聲學環境系統在新加坡茨園民眾俱樂部多功能劇場的應用

莫桂鋒+李志雄+嚴漢增

【摘 要】 介紹新加坡茨園民眾俱樂部多功能劇場采用lemuse數字聲學環境系統，為廳堂創造出滿足各種專業表演與之相 適應的聲學環境，解決了廳堂建筑聲學環境與演出類型的匹配問題，實現一廳多用的效果。

【關鍵詞】 多功能劇場；lemuse數字聲學環境系統；聲學設計；電子可調混響

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2016.11.004

【Abstract】This paper is conferred around the introduction of the digital acoustic versatility system that supplied in Singapore public multifunction theater. The system can create acoustic environment， which can satisfy all kinds of professional performance， so as to solve the matching problem between the hall architectural acoustics environment and performance type， achieving the effect of multifunction.

【Key Words】multifunctional theater；lemuse digital acoustic versatility system；acoustic design；electronic adjustable reverberation

多功能劇場是指能提供多種用途的劇場，以觀演為主要使用功能，集會議報告、音樂表演、學術討論、文藝展演、新聞發布等形式于一體的具有多種功能的廳堂。目前全國各地興起“劇場建設”風潮，而如何在多功能劇場中實現滿足不同表演藝術形式的同時又不降低表演效果，成為演藝行業新的課題。近年來，在一些劇院、會堂和旅游劇場等開始采用“電子可變混響系統”以達到更加仿真的聽覺享受，從而滿足人們對聽感的需求。

筆者以新加坡茨園民眾俱樂部（以下簡稱“茨園俱樂部”）多功能劇場為案例，介紹“lemuse數字聲學環境系統”技術在多功能劇場中的應用，實現一廳多用的功能，滿足不同藝術表演的高保真效果，同時能減少能耗，降低運營成本，提高經濟效益，符合綠色節能環保的可持續發展需求。

1 項目背景

茨園俱樂部于2015年8月建成投入使用，是當地首家設有小販中心的民眾聯匯中心，內設500座多功能劇場（如圖1所示），除了滿足民眾聯絡需求，還可以提供電影放映、戲劇表演、歌劇演出、音樂會演出的使用需求。

為了提高多功能劇場運營效率，給聽眾帶來更優質、更專業的音質享受，茨園俱樂部多功能劇場進行專業的聲學設計，設有全數字化的擴聲系統，同時也采用了lemuse數字聲學環境系統——電子可調混響系統，可以實現一鍵或自動切換劇場聲學環境的功能，以滿足不同演出類型的專業化要求。

茨園俱樂部多功能劇場是一個社區劇場，對其國內劇場建設和發展具有比較好的參考意義。怎樣使一個多功能劇場實現真正意義的多功能——效果專業化，是目前業內普遍關注的問題。筆者就該項目闡述如何應用lemuse數字聲學環境系統做到劇場的專業化效果的多功能。

2 lemuse數字聲學環境系統

2.1 電聲控制系統應用的興起

一個演出廳堂，對于不同的節目類型，為獲得良好的音質效果，需要一個“合適”的混響時間與節目類型相適應。這個“合適”的混響時間就稱作最佳混響時間。不同節目類型所要求的最佳混響時間的典型值如表1所示。

那么，如何營造最佳的混響時間呢？

（1）建設專業型劇場。比如專業的戲劇場、音樂廳和歌劇院等。但其建設成本高，且運營效率低。因此，現今世界劇場發展的主流仍是以能適應音樂、歌舞、戲劇演出乃至會議使用的多功能劇場為主。

（2）建設“機械方式”可調混響時間的多功能劇場。這種方式是通過改變廳堂吸聲量或改變廳堂容積來改變混響時間。但是采用這種方式不僅費用大，混響時間可調的范圍小，且存在使用中安全可靠性和方便性的問題。

（3）建設電聲控制系統（一般稱電子可調混響系統的）多功能劇場。伴隨數字電子技術的迅猛發展，采用該方式改善房間音質具有越來越廣闊的應用前景。目前，在發達國家的劇院尤其是多功能劇場中有越來越多的應用；在國內的劇場劇院也得到了一定的應用，比如：貴州省人民會堂大劇場、北京天橋劇院、深圳觀瀾文化藝術中心劇場等。采用電聲控制系統不僅實現了混響時間可變，而且還可以對聲場進行“修正”，如近次反射聲、聲擴散以及混響時間頻率特性的調整等，而這些對“機械方式”來講是困難的。

2.2 lemuse數字聲學環境系統的開發

伴隨電聲控制系統應用的興起，筆者所在企業將該類國外產品引入國內多個項目中，實施的項目包括有貴州省人民大會堂、泰州大劇院、北京舞蹈學院大劇場，北京天橋劇院。在此基礎上，2008年自主研發了具有后發優勢的電子可調混響系統——lemuse數字聲學環境系統（REAS），針對建聲領域難以解決的聲學環境可變問題，提出改善音質的方法。通過控制早期反射聲能量及混響聲能量的比例，利用合理的傳聲器及揚聲器布置，采用電子反射面和電子耦合空間方式，實現建筑聲學參數的調整，為多功能劇場建設節省建筑、空調、供暖和照明等各方面投資。lemuse數字聲學環境系統的效果示意如圖2所示。

2.3 lemuse數字聲學環境系統的功能

2.3.1 延長全頻帶的混響時間

lemuse數字聲學環境系統的核心處理矩陣，采用非直聯式的信號處理方式，通過前級高品質的無指向傳聲器拾取混響聲，模擬耦合空間，增加混響時間，以達到廳堂最佳混響時間特性曲線（見圖3）的目的，以滿足各種類型演出的專業要求。這里所述的非直聯式，是指將傳聲器放在遠離演員的位置拾取原始混響聲，通過可再生的過程加入擴聲設備，然后再通過揚聲器把聲音傳送到觀眾席。

2.3.2 增強房間的早期反射聲

lemuse數字聲學環境系統的核心處理矩陣，采用直聯式的信號處理方式，通過前級高品質的強指向傳聲器拾取舞臺直達聲，模擬聲反射面，增加早期反射聲，如圖4所示，提高語言清晰度和音樂明晰度，可以滿足自然聲演出的需求，同時，側向早期反射聲也能增強觀眾的視在聲源寬度感覺。這里所述的直聯式，是指將傳聲器放在靠近演員的位置拾取原始的直達聲，然后通過揚聲器提升音量，把聲音傳送到觀眾席。

2.3.3 增加房間的聲擴散

lemuse數字聲學環境系統的核心處理矩陣，采用綜合式的信號處理方式，可以改善廳堂聲音的擴散效果（如圖5所示），避免有某些位置或者某個頻率的聲音特別強，觀眾可以感受到比較穩定和均勻的擴散聲場的音質。這里所述的綜合式，是指采用了非直聯式和直聯式。

2.4 lemuse數字聲學環境系統的特點

（1）強大的數字信號處理中心

REAS的處理及傳輸采用全數字網絡化的方式，主要包括處理核心core以及各I/O接口箱，如圖6所示。處理核心具備強大的數字信號處理能力，最多支持128×128，I/O最大擴展至512路輸入、512路輸出；處理核心包含兩個后期混響聲能處理器及兩個早期反射聲能處理器。各I/O接口箱與處理核心之間通過網絡共享數字音頻信號，可以組建起分布式的、集中式的音頻信號處理平臺，靈活滿足實際應用需求。

（2）優化的聲學處理算法

采用電子耦合空間調節房間的混響時間，采用模擬反射面調節房間的早期反射聲能量，算法實現全頻帶歸一化處理（見圖7），帶來自然的音質效果。經過優化的全頻帶歸一化處理，不僅可以減少傳聲器布置的數量，提高混響增益，而且解決混響模型中容易出現聲染色的問題，確保聲音細膩、干凈。

（3）采用多通道混響網絡設計

REAS采用MCR混響網絡設計，如圖8所示。通過在廳堂布置多支拾音傳聲器和擴聲揚聲器，以模擬空間反射耦合特性，實現電子耦合空間和實際物理空間的耦合。由于傳聲器避開了揚聲器的混響半徑，采用混響網絡能減少輸入輸出信號之間的相關性，使混響增益得以提升。同時，混響器通過將輸入信號矩陣化處理，能夠減少混響器梳狀濾波效應，同時可避免由聲染色引起的信號疊加，提高了混響增益輸出，為觀眾廳營造良好的混響感。

（4）全方位的互聞效果

演出過程中，演員是創作者，觀眾是欣賞者，演員需要在創作的過程中與觀眾進行一系列的互聞通信，從而實現演出效果的完整性。此外，觀眾與觀眾之間的互聞效果（此效果為周圍氣氛），演員與演員之間互聞通信也是演出過程中的重要因素。lemuse數字聲學環境系統綜合考慮聲音在演出廳堂內的通信過程，如圖9所示，同時對觀眾區和舞臺區，分別進行混響聲和早期反射聲的綜合處理，可以更有效地實現演員、觀眾之間的互聞效果，提高表演感染力，達到沉浸在真實聲學環境的目的。

（5）一鍵及自動切換

REAS不僅具備靈活的處理核心，其操作也方便快捷。用戶通過終端控制軟件，可以對聲學環境進行“一鍵切換”，瞬間將空間轉換成預先存儲的模式。此外，也可以通過預編程，隨著樂曲（節目）的變化而自動切換聲學環境，在悄無聲息的情況下，進入最佳聲學環境匹配狀態。

lemuse數字聲學環境系實現了美國著名聲學家白瑞納克在《音樂廳和歌劇院》一書中預言的“……總有一天，混響可由聽眾用電子的方法，從一段樂曲到另一段樂曲之間改變”。

3 茨園俱樂部多功能劇場音頻系統設計及應用

3.1 系統設計

該多功能劇場的音頻系統的解決方案以全面提升廳堂音質效果為目的，設計包括兩大部分，第一是傳統的擴聲系統部分（電聲系統），第二是lemuse數字聲學環境系統部分（建聲系統）；兩大系統既獨立運行又相輔相成，系統原理如圖10所示。

擴聲系統的主擴聲采用左、中、右三聲道加左右超低聲道的方式，如圖11所示。觀眾廳的揚聲器布置如圖12所示，效果聲道分左環繞聲道和右環繞聲道，左后環繞聲道和右后環繞聲道。舞臺返送采用流動返送形式。與此同時，為了實現數字聲學環境系統的側墻揚聲器可以同時作為電影環繞聲還音使用，通過數字聲學環境系統主機的混音功能，可以將傳統擴聲系統的側墻效果聲信號（LS/RS/LBS/RBS）饋送到左環繞音箱組、右環繞音箱組、左后環繞音箱組和右后環繞音箱組，從而全面提升廳堂音質效果。

所有揚聲器均使用有源一體化揚聲器，保證功率放大器與揚聲器間的一致性。此外，利用遙控監測系統，可靈活地對揚聲器進行環境參數的讀取以及工作狀態的調整。同時，這一擴聲系統可適應多種演出形式，擴大調音師的主創空間。

3.2 應用及反饋

該系統投入運營后，為了營造最佳的表演效果，設置了幾種常用的模式，包括：音樂廳模式、電影院模式、會議廳模式、戲劇場模式、歌劇院模式等，每一種表演模式都有與之匹配的聲學環境，最終呈現出理想的演出效果。

2015年8月2日，新加坡建國50周年大型演藝晚會在茨園俱樂部多功能劇場隆重舉行。演出結束后，從建筑聲學專家到演出相關人員，都對lemuse數字聲學環境系統的功能和品質表示贊許。

開幕式后，該劇場進入日常使用狀態，附近小區居民自行組織很多的活動在此舉行，同時也以廉價的租賃費供新加坡演出團體使用，利用率很高，實現了真正意義上的多功能劇場的專業效果。

4 結語

藝術是一種追求極致的過程。目前，發達國家的人們對藝術效果的要求比較高，對新技術應用的抗拒心理也比較小，所以，新加坡的一個社區劇場很愿意接受使用電子可調混響系統解決一廳多用達到專業效果的問題。

中國正在全面建成小康社會的沖刺階段，地市級縣級的多功能劇場遍地開花，甚至街道或者社區劇場也會興起。隨著國民的藝術素養越來越高，國人能否接受這種“新”的解決方案，為觀眾營造一個合適的聲學環境，筆者持樂觀態度。

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作者簡介：

嚴漢增，2008年畢業于廣東省汕頭大學應用物理系，音響師，建造師。曾參與過多個省市級重點文化工程項目的音視頻工程建設，包括杭州宋城千古情劇院音響系統改造、寧波文化廣場大小劇院音響系統、九江文化藝術中心大小劇院音響系統》、三亞財經論壇永久會址音視頻系統等。

（編輯 杜 青）