北京世園會開幕式音響設計及實施

許勇 馬昕

[摘要]解析2019年中國北京世界園藝博覽會開幕式文藝演出的現場擴聲和音響制作基于沉浸式的解決方案。

[關鍵詞]北京世園會開幕式;音響設計;擴聲;沉浸聲;音響效果

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.06.005

2019年中國北京世界園藝博覽會（以下簡稱“北京世園會”）開幕式文藝演出在世園會園區內的媯訥劇場上演，以山為幕，以水為臺，東西方多種藝術形式在科技手段的烘托下，與自然融為一體，呈現出美輪美奐的唯美意境，體現人與自然和諧共生關系的理念。

為了更加真實地呈現這種大型園林情景光影藝術表演形式，讓觀眾有身處大自然之中的感受，音頻系統設計采用了“沉浸聲”方式進行擴聲，這對于戶外劇場、復雜的場地是巨大的挑戰。下文解析該音頻系統的設計框架，重點介紹沉浸聲的實施方案。

1演出場地及環境

媯汭劇場（原名演藝中心）是戶外劇場（見圖1），整體建筑如同一只彩蝶在花海中翩翩起舞，整個建筑面積4500肝。在蝴蝶的兩翼，設有一大兩小三個劇場，大劇場可容納1100人左右;在東側的兩個小劇場，可以容納近500人。

劇場為不規則的異形建筑，主體采用了大跨度懸挑鋼桁架支撐結構，最大的懸臂達到了120m×155m;屋面采用了多色彩ETFE的超薄膜結構，形成各種三維空間曲面造型。

其大劇場的舞臺是一個38m×26m的橢圓形，整個劇場建筑為半開放式，觀眾席頂棚為ETFE薄膜式，為三面開放的聲場環境，如圖2所示。因此，沒有墻面反射，場內混響聲很短，對聲音的清晰度有很大的幫助，也有助于后期利用電聲手段對音樂進行處理。由于沒有條件對整個建筑進行聲場測量，主觀聽感上感覺250Hz～300Hz明顯偏多，分析原因認為，是膜結構頂棚的反射和共振所致。

2演出需求及目標

該文藝演出最大的特點是，要在一個園林的自然景觀環境下，讓整個舞美、聲、光和周圍環境融為一體，打造全方位沉浸式的視聽體驗。同時，整臺演出以合唱、重唱、器樂演奏輔以舞蹈、模特表演等多種藝術形式演繹。

音頻系統需要為開幕式儀式部分講話和文藝演出拾音、對現場觀眾席、領導人VIP席擴聲，領導人講話返送及舞臺演出返送，另外要為電視轉播輸送高質量演出音頻信號。同時此次演出還有一些特殊的要求，在音頻系統安全穩定的前提下，整體觀眾席的聲音覆蓋均勻且清晰，并增強聲源定位及音樂回放的沉浸式效果;同時，VIP席的聲音達到最佳化。設計最大聲壓級106dB，聲場不均勻度±6dB。

3系統框架及實施

北京世園會開幕式選用的場地極為特殊，媯汭劇場的建筑設計并不是按照大型綜藝類演出設計的，并且還要滿足此次演出的特殊要求，這給該音頻系統帶來諸多的挑戰。其中，設計主要難點有以下幾方面：

（1）吊掛重量的嚴格控制，使吊掛揚聲器數量受到限制，對前后聲場均勻度的設計很不利;

（2）需要規避對觀眾視線的遮擋，使吊掛高度受到限制，因此對于垂直聲像的定位會產生較大影響;

（3）觀眾前排距離揚聲器吊掛點過近，需要揚聲器的打開角度大，由此帶來聲場疊加耦合，給聲場調試帶來較大困難;

（4）多組吊掛揚聲器處于非對稱的位置，會產生較大的梳狀濾波效應;

（5）地面補聲揚聲器及舞臺監聽揚聲器需最大限度地與舞臺舞美融為一體，需要選用尺寸小的揚聲器。

3.1系統架構

音頻系統對于拾音類節目，可以提供精準的聲源定位，如交響樂的各聲部的相對位置信息，獨奏、獨唱藝術家在舞臺上的相對位置信息;對于還音類以及含有音樂播放環節的節目，通過對音樂中的部分元素（尤其像鳥叫、蟬鳴、雨聲、水聲等元素）、聲部進行聲像定位的處理，提升音樂的聆聽體驗。

現場音響的設計，除擴聲之外，還針對此次的場地情況，設計了環境效果聲，通過各環繞揚聲器模擬出室內各個墻壁面反射聲形成的混響效果，來增強音樂的空間和包圍感，突出“身臨其境”的感覺。揚聲器的布局見圖3、圖4。

3.2揚聲器系統的設計

3.2.1擴聲揚聲器系統的設計

與以往傳統的左右立體聲吊掛方式不同，為了均勻覆蓋較寬的觀眾席，并且聲像平滑過渡，此次演出的音響團隊（見圖5）在觀眾區頂棚最前方，吊掛了5組主擴聲揚聲器，每組為6只SE M-F3A緊湊型線陣列揚聲器，其單只重量僅為8kg。由于觀眾席建成后的尺寸與原設計圖有一定的出入，通過對場地實際尺寸的測量及計算機輔助模擬，在實際安裝中，將中間的三組揚聲器增加到每組7只。主擴聲揚聲器的吊掛位置如圖6所示。

每組主擴揚聲器的信號由調音臺的單獨一路母線送出，這樣通過不同的母線編配和場景切換，可以做到中間的三組揚聲器分為左、中、右，外側兩組單聲道，也可以讓特殊效果聲的聲像在五組揚聲器中平滑過渡。

在地面配置有4組全頻補聲揚聲器加超低音揚聲器，如圖7所示，每組為1只BOSE雙8英寸線陣列揚聲器，以及2只sE M-F3A SUB超低音揚聲器。地面全頻補聲揚聲器和超低音揚聲器的目的是將主聲像下拉到合適的位置，不使聲音的感覺飄在頭頂;補償前區觀眾席的響度，提高清晰度;同時，還可以通過多軌音源，將不同的效果聲分別送到上下兩組揚聲器中，使其有上下呼應的感覺，以達到用聲音塑造環境的效果。

3.2.2效果揚聲器系統的設計

為營造沉浸式聲音效果，在劇場頂部以及整個觀眾席的側面和后方，均勻布置了側環繞揚聲器及后環繞揚聲器。

頂部共吊掛4組環繞揚聲器，每組3只sE M-F3A緊湊線陣揚聲器，懸掛位置需避開VIP席位上方，如圖8所示。4組揚聲器分成兩組信號，達到在頂部也有聲像移動的感覺。側方環繞揚聲器共4組，每組2只SE M-F3A緊湊型線陣列揚聲器，使用支架安裝，如圖9所示。后方環繞揚聲器共4組，每組2只sEM-F3A緊湊型線陣列揚聲器，如圖10所示。所有效果聲揚聲器組都是獨立的信號，這為后期“沉浸式”效果聲音的制作提供了方便。

3.3音頻系統的備份方案

為保障整個活動中音頻系統安全、穩定地運行，特別設計了完善的系統備份。

對于系統的控制部分，配置了2張SSL LIVE 500，一臺為主控制調音臺（見圖11），另外為一臺為備份調音臺，共用舞臺接口箱。同時，將所有輸入傳聲器及音源各提供2路，分別饋給2張調音臺進行混音。當主調音臺出現故障，如調音臺死機失去控制，只需斷開連接接口箱的光纖即可將所有的音頻信號在不易察覺的極短時間內切換至備份調音臺;如果控制臺斷電情況下，無需任何操作所有信號自動切換至備份調音臺。

無線傳聲器使用SHURE ADX2系列無線手持傳聲器，其特點是兩個相同的信號在獨立頻率上傳輸，如果其中一個信號降級或受到干擾，則另一個自動接管。

所有的控制系統部分經UPS不間斷電源供電。

3.4系統的安裝和調試

系統安裝難度最大的是5組主擴揚聲器的安裝。由于這個劇場在設計時，并沒有考慮在頂棚上安裝設備，所以頂棚上沒有馬道可用。因此，在保證安全的前提下，工人們只能固定好安全繩，騎在梁結構上進行吊點的安裝（見圖12）。

雖然揚聲器的自重很輕，但考慮到使用時間很長（這套系統除了完成開幕式演出外，還要承擔整個世園會期間162天這個劇場的日常演出），所以每個吊點在尼龍吊帶固定的基礎上，加裝了兩根鋼絲繩作為安全防護繩，同時考慮到刮風時揚聲器會橫向擺動，特意在每串揚聲器的底部又加裝了兩根細鋼絲繩斜向固定，使揚聲器即使在刮很大的風時也不會擺動（見圖12）。所有這些吊點和固定點有一些還與燈光的吊點相重合，需要互相避讓，這也增加了施工的難度。

系統安裝完成后，需要對各個揚聲組的時間、相位、電平、均衡進行調整，使不同的區域的聽音效果達到預期要求。由于主擴揚聲器吊掛得較高，對VIP區前排觀眾來說比較靠后（圖13中黃色線框內區域），這一區域已超出主擴揚聲器所能夠覆蓋的區域，清晰度受到影響。而且這里處在VIP觀演的正前方，對畫面整潔一致性要求相當高。原設計在此處的BOSE雙8英寸陣列揚聲器由于箱體尺寸大，有礙于整體畫面的美觀，被要求挪到外側。音響團隊經反復實驗比較，最終選定了4只L-ACOUSTICS 5XT 5英寸同軸點聲源揚聲器（其優點是尺寸小聲壓級大）放置于此處，通過準確的時間矯正與音量控制，給前排觀眾的聲場清晰度做較好的補充，同時VIP區域的聲像定位下拉也得到了很大改善。

頂棚5組吊掛的主擴揚聲器因吊點的原因，處于不對稱且不規則的位置，產生較大的梳狀濾波效應。對此，音響團隊在調試時，把5組揚聲器之間的物理距離差進行了時間和相位矯正，再將5組主揚聲器與地面超低揚聲器進行統一的低頻耦合調試，很好地解決了這一問題。

在揚聲器音色的均衡處理上，針對前面提到的頂棚膜結構的反射與共振，對250Hz～300Hz的頻率進行了適當的衰減，同時對50Hz～60Hz的低頻進行適當補償，增加了低頻的豐滿度和彈性。根據當時現場的溫度與濕度情況，對8kHz以上的頻率適當提升，以抵消空氣干燥和低溫帶來的高頻衰減。所有環繞效果聲揚聲器未做時間與相位的調校，因為使用了同一品牌型號的揚聲器，所以，聲音的一致性有較好的保障。

由于此次演出有國家領導人和外國政要出席，中國廣播電視總臺（CCTV）要對全球直播，為保證舞臺畫面的美感，需要解決返送揚聲器的隱蔽問題。為此，特別制作了與舞美場景一致的紅色外套，這樣就與舞臺地面顏色保持一致;同時，外套的選材上，特別注意其透聲效果，如圖14所示。

開幕式的儀式部分，國家領導人要在舞臺上發表較長時間的演說，所以，傳聲器拾音的安全性和舞臺上的返送監聽，是音響團隊重點要關注的部分。領導人講話和司儀主持的傳聲器以有線傳聲器拾音為主的方案，但考慮到線路較長且路徑復雜，又特別在講話傳聲器的海綿防風罩內（如圖15所示）以及司儀主持傳聲器的底座上（如圖16所示），加裝了微型無線傳聲器作為備份，做到傳聲器拾音的萬無一失。

由于這個舞臺是一個相對開放的空間，周圍基本沒有反射聲，舞臺返送監聽揚聲器因畫面的要求，體積較小且距離遠。對此，音響團隊首次嘗試了在講臺上增加極小的K-arry Lyzard KZl4揚聲器（見圖15中的黃框部分），為講話者做返送監聽的補充，通過反復開關試聽比較和頻響曲線的均衡矯正，得到了非常好的清晰度效果。

4音響效果的二度創作

一場優秀演出的藝術呈現，不但要有賞心悅目的視覺沖擊，還要有聲入人心的聽覺效果，使現場觀眾得到完美的藝術享受。因此，音響團隊不但要保證整個音頻系統的安全運轉、聲音純正，為演出的順利進行提供保障，還要對現場音響效果的表現進行必要的二度創作。

前面提到過，媯衲劇場的四周為開放式空間，沒有墻面的反射聲，因此，場內基本沒有混響聲的感覺，只有頂棚的一些反射聲。這種情況下的一般處理方法是，在音樂錄制時加大混響聲的比例和混響時長，但這樣一來會破壞音樂的層次感及細節的表現力，同時也不能解決室內自然混響所帶來的聲音“包圍感”。有鑒于此，經過與音樂總設計協調合作，專門為現場演出制作一版混響聲比例較小、時長較短、相對“干”一些的音樂源，并將其送入主擴揚聲器的同時，還分別送到幾個參數不同的混響器中，這幾個混響器的混響預延時、混響時長、近次反射聲比例、房間空間尺寸等參數通過嚴格計算各不相同，再把這些混響器的返回信號分別送到兩側和后方環繞效果聲揚聲器中，讓這些揚聲器充當“墻”的作用，通過反復比較試聽，精心調整各個聲音比例參數，使現場觀眾有如在音樂廳中欣賞音樂的“包圍感”。此次演出的音樂作品大多是以大型交響樂隊演奏為主，加上電聲樂器及特色樂器的演奏，氣勢恢宏龐大，震撼力強。采用上述二次創作的技術手段，極大地提升了現場音樂的表現力，使觀眾“沉浸”在美妙聲音的“包圍”中。

藝術創作的靈感往往來源于靈光乍現的一瞬間，音響團隊對于特殊效果聲的處理即是如此。在合成排練期間，當畫面呈現，音樂旋律響起，會激發出創作靈感，增加原來音樂中沒有的特殊聲效元素，并利用多聲道揚聲器的布局，用聲音構建環境，達到錦上添花的效果。例如：在《東方的墨韻》中（見圖17），當小船緩緩駛入畫面時，在觀眾席四周的環繞效果揚聲器中加入水聲元素，并通過多聲道的聲像移動產生水流動的效果;在頂棚環繞效果揚聲器中加入鳥鳴聲，把現場觀眾帶入到遠山近水、碧草藍天的情境中，有身臨其境的感受，充分體現了“綠色生活，美麗家園”的世園會理念。

在《月影的深情》節目中（見圖18），當大雁從屏幕右邊飛入畫面時，同步加入了大雁的叫聲，運用混響和聲像移動，做出比較準確的定位和飛向遠處的距離感，很好地把音效和畫面感融為一體。

《綿長的芬芳》（見圖19）是專門為絲綢之路所創作的節目，音樂的前奏是一段極具西域特色的優美旋律，當這段旋律響起時，在四周環繞效果聲揚聲器里，聲聲駝鈴伴隨著駝隊緩緩行進，運用聲像移動的處理，讓“駝隊”從左邊慢慢走來直到右邊慢慢遠去，一幅“幽雅駝鈴蕩漾飛，琵琶橫笛夕陽輝，黃沙戈壁荒蕪漠，綠野清泉茂盛肥”的畫面浮現在現場觀眾的腦海中。

5結語

此次開幕式的演出，雖然任務重，壓力大，但音響團隊本著高度認真負責的精神，一絲不茍的態度，客服一切不利因素，在節目的細微處著手，從聆聽感受和節目藝術創作上突破，圓滿地完成了這次重要的國事活動，收到了非常滿意的效果。