HiQnet Performance Manager在擴聲系統設計中的應用

【摘 要】 介紹HiQnet Performance Manager軟件在擴聲系統應用中，揚聲器吊掛高度及角度的設計計算、聲場模擬及調整、 擴聲系統監控等功能的具體操作。

【關鍵詞】 HiQnet Performance Manager；擴聲系統；設計；軟件應用

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.11.005

【Abstract】The application of hiqnet performance manager in the design of sound reinforcement system was introduced including the concrete operation of design and calculation of height and angle of loudspeaker， simulation and adjustment of sound field， sound reinforcement system monitoring and other function.

【Key Words】HiQnet Performance Manager； amplification system； design； software applications

音響工程師在到達一個新的演出場地后，能夠快速實現擴聲系統設計、搭建、調試和運行是保證演出順利進行的基本條件。

對于擴聲系統的設計，傳統做法是結合建筑圖紙，使用聲場模擬軟件（如EASE、EASE Focus等）建模，選擇不同的揚聲器型號、數量及位置，分析聲場不均勻度和聲壓值，最后確認設計方案交付施工。進行系統調試時，需同時使用不同廠家的控制軟件和測試軟件（Smaart、SysTune等）分別操作。演出過程中，對系統及設備的監控，如沒有自動生成的軟件監控界面，則需要花費時間制作，或者單獨打開每一臺設備監控，十分不方便。因此，將擴聲系統的設計、調試、監控等功能統一于一個軟件中，可以使音響工程師快捷、高效、準確地實施一個既定的擴聲系統，保證演出順利進行。

HiQnet Performance Manager（以下簡稱PM）軟件可以滿足上述的需求，實現了對擴聲系統設計、搭建、調試和監控的一體化。筆者結合實例，闡述如何運用HiQnet Performance Manager完成擴聲系統的設計，以及應用中的技巧及注意事項。

1 HiQnet Performance Manager軟件介紹

HiQnet Performance Manager是一款用于擴聲系統設計和可網絡管理的軟件，主要配合JBL揚聲器和CROWN數字功率放大器的應用。

PM的工作流程模式可以引導系統設計師實現完整的系統設計、配置和控制，內嵌JBL Line Array Calculator Ⅲ（以下簡稱“LAC Ⅲ”）聲場模擬軟件、Smaart聲學測試軟件、NetSetter設備網絡參數設定軟件等工具，并配有所有揚聲器原廠預設和校準調整參數，供選配設備時使用，提高自動化控制接口配置效率，并指引音響工程師們快速完成系統的調試；運行監控模式提供系統設備的測試和監控，實時掌握系統的運行狀態。PM的操作界面直觀、智能化，將復雜的網絡設計操作簡化為拖放方式，大大縮短設計時間。

PM軟件廣泛用于大型演唱會、音樂節等大型商業演出及固定安裝擴聲系統的設計與使用中。

2 系統設計

2.1 揚聲器系統的安裝設計

為滿足現場的音質要求，揚聲器系統必須有正確的擺放或吊掛，并進行聲場的調整。常規的方法是利用聲學軟件EASE建模，進行聲場模擬，確定揚聲器系統的位置、數量等，但前期建模花費時間較多。通過PM軟件集成的LAC Ⅲ可快速地確定揚聲器的位置、角度，并對聲場進行模擬分析和調整，調整后輸出最后的安裝參數。筆者以某體育館流動演出的擴聲系統設計為例，給出設計步驟及調試方法。

2.1.1 設置觀眾聽覺平面

該體育館有兩層觀眾席，首先需要確定相應的觀眾聽覺平面（Plane Definition）。“Plane Definition”有兩種定義方法。

（1）輸入觀眾席X、Y方向（水平距離、垂直高度）起端和末端的位置數據，如圖1所示，LAC Ⅲ便可自動生成相應的觀眾聽覺平面。LAC Ⅲ最多可現實24層觀眾席聽覺平面。

（2）對于沒有圖紙、數據的陌生場地，除了常規場地測量之外，LAC Ⅲ提供另一便捷測量方法：將“Plane Definition”選擇為Distance VS Angle（距離/角度）；選擇一個基點（通常選擇揚聲器吊掛位置下方），使用帶測角度的電子測距儀，分別測量基點（起端）至一層和二層終端的距離及其角度，填入軟件，軟件會自動換算出所有觀眾平面，如圖2。

2.1.2 設置揚聲器系統的型號和數量

確定揚聲器系統的型號和數量有兩種方法：

（1）根據工程師的經驗和系統預算，選用合適的揚聲器系統型號和數量進行模擬驗證；

（2）使用不同型號和數量揚聲器系統進行模擬，選出滿足場地演出需求的揚聲器。

不管使用哪種方法進行模擬，在LAC Ⅲ中都能一鍵快速切換揚聲器系統型號和數量，并實時生成模擬數據。在該體育館的擴聲系統中，選用12只JBL VTX V20進行吊掛模擬，見圖3。

2.1.3 設置揚聲器系統的吊掛高度和深度

準確地設定揚聲器吊掛高度和角度，關系到聲場的覆蓋，直接影響整個觀眾席的音質。根據現場情況，設定揚聲器系統吊掛的頂部位置Top （of Array） （X、Y軸參數）后，揚聲器系統的底部Bottom（of Array）位置會自動生成；或者可以先設置底部位置，自動生成頂部位置。在實際使用中，這兩個數值能準確體現出揚聲器系統的吊掛高度和深度，如圖3所示，頂部高度為12 m，深度為1 m。由此，能確定現場的安裝空間或支架內部所需空間是否滿足揚聲器系統的吊掛要求，同時，還要兼顧舞美、舞臺機械設計等相關專業的設計要求。endprint

2.1.4 調整揚聲器角度獲得最佳頻響曲線

當設置了觀眾席平面和揚聲器吊掛高度之后，音響工程師可單獨對每一只揚聲器的投射位置和角度進行調整，或使用“Get me started”角度自動計算功能，系統會根據已設置的觀眾平面和吊掛高度自動生成所有揚聲器的投射位置和夾角角度，音響工程師根據生成的角度和軟件右下角各測試點的頻響曲線可微調每一組揚聲器的角度、增益和EQ以獲得各測試點最佳的頻響曲線。所有參數調整后，各測試點的頻響曲線都能實時響應。經過眾多國內外演出團隊對LAC Ⅲ軟件的模擬頻響曲線與現場測量取得的曲線比較整理，得出軟件模擬的準確性可達95%。

2.1.5 輸出揚聲器系統吊掛報告

當所有參數設計完畢之后便可輸出揚聲器系統吊掛數據報告，供施工人員準確完成揚聲器吊掛工作。報告的輸出形式有以下兩種。

（1）文本模式

報告可以在系統中隨時調看，也可輸出打印。

內容有揚聲器系統吊掛所有的參數：每組揚聲器系統吊掛的高度、深度和重量；第一只與最后一只揚聲器系統的傾斜角度以及每兩只揚聲器系統之間的垂直夾角，由此可以計算出整組揚聲器系統的垂直角度；使用的支架類型及支架兩個吊掛點的承重，揚聲器線纜重量估算，并合計總的吊掛重量，從而可以確定吊掛葫蘆的承重需求。

（2） APP模式

輸出報告同時還可生成一個二維碼，通過微信、QQ或者彩信分享到施工人員手機上。手機下載JBL ARRAY LINK APP，如圖4所示，通過掃描LAC Ⅲ生成的二維碼，同樣可以獲得揚聲器系統安裝吊掛需要的所有參數，現場安裝吊掛十分方便且環保。

2.2 功率放大器與揚聲器的匹配

對于不同的音響工程師，功放柜的設置、功率放大器組合方式及其與揚聲器系統之間的物理連接設計各不相同，因此，常用的直接程序預設調用方式不能適應靈活的系統需求。PM軟件內置系統自動辨識配對功能，在不需要更改功率放大器與揚聲器系統之間的物理連接的情況下，用戶只需告知軟件功率放大器與揚聲器系統之間的物理關系，軟件會導入相應的“Preset”（預設）。

還以上述體育館擴聲系統為例，系統采用6臺Crown IT 4×3500HD數字功率放大器驅動12只 VTX V20 線陣列揚聲器系統，使用3臺Crown IT 12000HD驅動6只VTX S25超低頻揚聲器系統。JBL VTX V20是三分頻4通道（L1、L2、M、H）驅動，IT 4×3500HD亦是4通道，那么只需通過拖放操作設定功率放大器通道為L1、L2、M、H，使功率放大器的通道分別對應的揚聲器系統的各通道；同理，S25和IT 12000HD配對亦是如此。施工人員只需按要求連接設備便可，如圖5所示。若超低頻揚聲器系統采用心形方式放置，只需在揚聲器系統配對時，在設置“Orientation”（方向）選擇“R”（Rear）便可。

2.3 設備參數的預設

2.3.1 設備網絡參數的設定

PM內置HiQnet NetSetter設備網絡參數設定工具，用于設置所有網絡設備（有源揚聲器系統、功率放大器、處理器等）在局域網內的ID和IP等參數。IP地址可設置為自動獲取或固定。工程師可以使用“LOCATE”功能快速查找軟件上設備與對應的現場設備的位置。

2.3.2 揚聲器系統原廠預設（Presets）參數的選擇

每個揚聲器系統出廠都有多個預設供用戶不同應用選擇。當多個型號或多個系列在同一系統中使用時，如何為這些揚聲器系統選擇預設參數以達到相互兼容，是音響工程師在一般系統調試前遇到的棘手問題。

PM內置了全部JBL線陣列的原廠程序（廠家根據揚聲器系統特性預設的程序），用戶只需選擇揚聲器系統合適的超低部分的分頻點便可；同一系統中，不同型號的揚聲器系統之間可自行匹配、全頻揚聲器系統與超低揚聲器可自行配對，并自動將相關的Presets灌入功率放大器，使系統獲得非常一致的音色及相位響應。

3 系統調試

3.1 軟件與現場設備的聯接

當工程師完成“Preset”之后，下一步工作是“Go Online” ，即建立軟件控制管理程序與硬件設備的聯接。軟件程序會通過設備ID與現場功率放大器設備配對，并將預設數據灌入。聯接前，所有操作為離線設計，上線后即為在線實時操作，如進行參數修改就會實時存儲到功率放大器內。

3.2 功率放大器輸入源的選擇

數字功率放大器輸入源有三種：數字輸入、模擬輸入和網絡輸入（CobraNet）；同時，具有高、中、低三個自定義優先級別。不同的輸入源可用于主、備或第三張調音臺同時輸入，根據輸入優先級別的設定智能選擇。當高優先級信號斷開，會自動切換到下一優先級的信號源。此功能常用于電視臺直播和大型演出等專業系統。

3.3 調試（工程師）模式下檢測線路及揚聲器單元

系統工程師在移交擴聲系統給調音師之前，需保證系統內所有設備全部正常工作。PM軟件在調試（工程師）模式下，內置White（白噪）、Pink（粉噪）、Sine（單頻）信號發生器，可提供對系統所有設備和元件測試功能：對整個系統所有設備或單獨揚聲器單元逐一測試、核對功率放大器通道與揚聲器單元（高頻、中頻、低頻）的匹配是否有誤、線纜是否有虛接、揚聲器單元阻抗值顯示等，如圖6。工程師模式能大幅提高系統搭建的工作效率，且能快速判定故障所在位置。

3.4 可靈活操作的調試手段

PM可對揚聲器組或單獨每一只揚聲器（超低）進行延時調整。對應超低揚聲器組不同擺放方式，可單獨調整每一只超低頻揚聲器的延時，單位可選秒、英尺或米，系統會自行換算。延時器設有開關，可快速對比添加延時和沒有添加延時的聲音區別，如圖7所示。endprint

每組揚聲器組和單獨揚聲器的增益都可以分別調整。例如覆蓋近場的揚聲器由于與觀眾的距離比較近，通常都會適當減少增益，如圖8所示。

設計時在LAC Ⅲ中對EQ的設置，現場系統調試模式下亦可以更改，界面與LAC Ⅲ模擬調整的數據一致，分為五部分：

第一個是揚聲器線陣列尺寸補償EQ，主要針對中/低頻聲音的處理，具有全局性，工廠根據不同揚聲器線陣列組合尺寸設置的一個低頻擱架式EQ；只需設置增益，頻點與斜率取決于增益變量，軟件會根據揚聲器線陣列尺寸生成相應的頻點及斜率，使揚聲器線陣列整組得到一致的相位和音質。

第二個為環境補償EQ，具有全局性，主要調整補償由于大氣環境的溫度和濕度給高頻能量帶來的影響；同時，亦能快速調整整組揚聲器音色明亮或變暗，體現系統整體音色平衡，滿足藝術效果。

第三個為投射距離補償EQ，針對投射不同距離的揚聲器的聲音補償，可用于提升投射遠區揚聲器的高頻能量和降低投射近區揚聲器的高頻能量。此EQ的頻率和Q值用于全局，但每個通道的增益可單獨調整。

第四和第五個EQ是每個通道獨立的EQ，頻率、增益和Q值都可以調整，十分靈活，如圖9所示。

除校準EQ之外，軟件另外提供12段分組參量EQ供工程師調整系統使用，包括常用的PEQ、Low Shelf、High Shelf、Low Pass 、High Pass 等。

3.5 調整系統的測試（調音師）模式（整合smaart7/8聲場調試軟件）

在測試（調音師）模式下，PM軟件通過網絡集成聲場環境測試軟件Smaart在同一工作界面。當PM與Smaart連接之后，工具欄的Disconnected（紅色）會變成Connected（綠色）。在軟件窗口會顯示實量的揚聲器頻響曲線，根據頻響曲線可以直接在窗口里面添加EQ，EQ將實時作用于揚聲器對應的功率放大器，工程師能直接看到添加EQ后曲線的變化。同時，Smarrt所有基本功能在PM軟件都能實現操作，包括測量傳聲器開關、延時補償、測試信號開關、截圖等，避免了多個軟件之間相互切換操作的復雜性，如圖10所示。

4 系統監控

4.1 運行監控模式

當所有設置調整完成之后，便可進入Run Show（運行監控）模式，如圖11所示。在此模式下可以選擇不同方式顯示整個擴聲系統的運行情況，如系統輸入和輸出電平的平均值和峰值，每一通道或整個系統的溫度、電壓、揚聲器單元的阻抗、健康情況是否正常等。如其中某一項監控數值超出預設的正常范圍，軟件提示會從綠色轉為紅色警示。PM運行監控模式能非常直接地協助工程師、調音師了解擴聲系統的運行情況，避免信號過載、溫度過高等影響正常演出的情況發生。

4.2 運行監控模式中的參數微調

在運行監控模式中，容許調音師微調系統設備參數，如揚聲器線陣列組啞音、增益、EQ和延時。

與之前的工程師、調音師模式參數調整不同的是，在此模式中進行的觸摸屏操作、鍵盤操作、鼠標操作，對參數的改變十分微小，如滾動鼠標輪，電平變化是以0.1 dB的步進范圍進行。此模式能保證參數在獲得變化的同時，避免大幅度調整給系統帶來意外的變化，極大地提高了系統的安全性。

5 軟件使用技巧及注意事項

5.1 揚聲器覆蓋角度調整及吊架的靈活使用

揚聲器之間的垂直夾角調整宜由上至下逐漸增加，通常上端揚聲器投射位置較遠，需要更多能量，如揚聲器之間夾角過大，能量會分散；下端揚聲器投射位置較近，可適當擴大揚聲器之間的夾角，均勻覆蓋觀眾席便可。

另外，在調整揚聲器組整體角度時需注意揚聲器吊架的吊掛點位置，保證揚聲器組的重心在兩個吊掛點之內且兩個吊掛點的承重相近，如吊掛圖出現“無效重心位置 ”（如圖12）或“某一吊點承重超過負荷”則需要重新調整，以保證系統的安全性。如果此揚聲器組的覆蓋角度和吊掛高度能獲得最佳的頻響曲線，則可以使用吊架反裝方式吊掛，如圖13，以保證最佳的頻率響應。JBL線陣列AF吊架都能使用反裝方式吊掛，并配備后拉架，以適應不同演出場的苛刻需求。

5.2 軟件使用注意事項

（1）建議將設備IP地址設置為固定，且所有設備的IP地址設置在同一網段內，如設備IP地址與軟件IP地址不在同一網段內，程序與設備無法同步，且進行固件升級時偶爾會報錯。

（2）調試完成保存數據下線之后再次上線，如有其他工程師調試系統，需確認是否使用原來調試完畢的數據，如選擇原來調試的參數，則直接將程序參數發送至設備，反之則從設備讀取參數至PM。

（3）PM1.0版本編寫的程序不能用于PM2.0以上的軟件版本。

（4）PM軟件支持的計算機軟件運行系統為Win7、8.1或10，硬件配置為：CPU-64 bit雙核@2.5 GHz或以上，RAM-8 G或以上。

6 結語

筆者通過介紹HiQnet Performance Manager的功能、特點和使用方法，有利于進行系統設計、調試及測試。當前，軟硬件兼顧發展已成為一種趨勢，硬件設備需要優秀的管理軟件做支撐，且這些軟件應具有界面直觀、方便快捷和集成強大的功能，兩者相輔相成，可為音響工程師實現高效、高質地搭建擴聲系統提供強有力的支持。

參考文獻：

[1] The Performance Manager User Guide.

[2] PM Measurement Integration User Guide V1.0（PM集成用戶手冊）.

作者簡介：

杜鵬，本科學歷，安恒利（國際）有限公司工程部技術主任，項目經理。主要從事專業音頻系統的設計和工程施工管理，參與的項目有上海迪士尼樂園、深圳大劇院、順德演藝中心等。endprint