中国馆《清明上河图》的音响系统

潘桂华

（上海安恒利扩声技术工程有限公司，上海 200082）

中国馆由4 9米层的“东方足迹”、41米层的“寻觅之旅”和33米层的“低碳行动”三个展区组成，参观游览路线是自上而下通过环形步道依次参观。

第一展区“东方足迹”分布在49米层，是中国国家馆的核心展区，含有 “倒挂城市”、“多媒体影院”、“岁月回眸”、“智慧的长河”、“希望的大地”5个展项。通过这些风格迥异的展项，重点展示中国城市发展理念中的智慧。国宝名画《清明上河图》被艺术地再现于该展区“智慧的长河”展项中，传达中国古代城市的智慧。

上海安恒利扩声技术工程有限公司有幸承接了“东方足迹”的灯光音响系统的深化设计，负责该展项专业灯光音响方案的施工、安装和调试等实施工程。本文浅析“智慧的长河”展项《清明上河图》的音响系统。

1 系统概况

“智慧的长河”是中国馆的核心展项，长达百米的《清明上河图》依墙而立，画中的人物、场景栩栩如生，一派活灵活现的北宋汴京的繁华景象；《清明上河图》下前方设置一条“河流”，“河水”波光粼粼，不时拍打河岸。参观者置身于这样的场景，犹如穿越时空来到北宋，尽情享受着当时的民风民情。河中间设置了8个智慧点，利用音视频的方式形象地为每一参观者介绍8个与《清明上河图》有关的主题。

该展项的音响系统是一个23声道的、具有立体空间感的声音重放系统。利用BSS BLU800系列数字音频处理器的音频处理功能，将23个声道有机整合在一起，自动有序地重放来自硬盘播放机的预存音源，包括背景音乐、声效模拟以及人员疏散指导等。系统工作原理如图1所示。

该音响系统集成了FOSTEX、BSS、CROWN、JBL和SHURE 等众多的国际知名品牌，组成设备有：手持式无线传声器：SHURE ULXS24/58 1套；音源：FOSTEX D2424LV 1台；数字音频处理器：BSS BLU160 2台、BSS BLU120 1台；功放：CROWN XLS602D 14台、CROWN XLS402D 5台；扬声器系统：JBL CONTROL28 54只。

图1 “智慧的长河”展项的系统结构框图

该音响系统设备的选择，没有选用最昂贵的设备，而是选用最合适的、最安全的产品构建系统。除音源播放器外，其他均为美国HARMAN 集团产品，它们的共同特征是：

（1）技术成熟。具有丰富的国内外重大工程的成功应用经验。

（2）性价比高。如扬声器系统JBL CONTROL 28，尽管体积不大，低音单元只有8英寸，但声音细腻、动态范围大、低音沉稳、音质宽泛，对人声、音乐或者乐器具有良好的还原能力，特别适用于“智慧的长河”这种不需要很大声压级但要求声音细腻、声音表现元素多且扬声器系统安装空间有限的展项使用。

2 使用需求

根据展项创意深化设计其音响系统，主要使用需求为：

（1）播放背景音乐。要求背景音乐的风格、节奏与《清明上河图》所展示的意境相符。

（2）模拟特殊声效。要求依景模拟相应的声像声效和环境声效。配合多媒体《清明上河图》，营造出车、马、水流声、集市叫卖的吆喝声、驼铃声、摇橹等各种特殊声效；结合“河流”，模拟水流声和拍岸声等环境声效。

（3）播放与“河流”中设置的8个智慧点相对应的声音信息。

（4）用于疏导人流的扩声。展项内人流量激增时，服务人员通过音响系统及时指导人员疏散，以保证参观人员流动的畅通和公众活动空间的使用安全性。

3 扬声器系统布局及声道设置

针对上述需求，结合展项的主题创意，共设计了23个声道。1个为背景音乐声道，1个为环境声效声道，14个为特殊声效声道，还有8个是对应8个智慧点的声道。共使用54只全音域的JBL CONTROL28扬声器系统。

3.1 背景音乐

在观众厅上空均匀布置22只JBL CONTROL28扬声器系统，覆盖观众走道。基于背景音源的单一性，将22只扬声器系统构建成1个声道。图2为背景音乐扬声器系统的布位。

图2 背景音乐扬声器系统布置图

图3 环境声效扬声器系统布置图

3.2 特殊效果声

3.2.1 环境声效

在靠近观众走道的“河”岸边，均匀布置10只JBL CONTROL28扬声器系统，构成1个模拟水流声和水的拍岸声的环境效果声道。观众站在岸边，感受到的是“河水”潺潺流动，不时拍打河岸；看到的满眼尽是北宋的繁华景象。图3为环境效果扬声器系统的布位。

3.2.2 声像声效

14个特殊效果声道，各声道重放的是有关联的但不尽相同的内容。14个声道配合《清明上河图》的视频画面，营造出一幅幅形象生动的多媒体场景。

每个声道使用JBL CONTROL28扬声器系统1只，根据视听一致的原则进行布位，即观众看到的图像和听到的声音是来自同一方向的，布置在每一主题视频画面的上方。图4为声像效果扬声器系统的布位。

3.2.3 智慧点声效

在每一智慧点视频显示设备的后部落地安装1只JBL CONTROL28扬声器系统，共8只。这种布局方式既为参观者提供了声像一致的视听效果，又使该系统不需要使用价格昂贵的特殊扬声器系统，就可有效控制其在观众席的覆盖区域，完全避免了相邻智慧点之间的声音干涉，保证了参观者能清晰地听到每一智慧点的语音信息。图5为智慧点扬声器系统的布位图。

3.3 人流疏导扩声

充分利用BSS BLU 数字音频处理器的先进技术，将背景音乐的重放和人流疏散指导的扩声集成于一套扬声器系统实现。常规状态下这套扬声器系统重放背景音乐，一旦疏导人流的讲解传声器信号接入时，BSS系统自动压低背景音乐音量（调整范围为-70 dB ~ 0 dB），将讲解内容的扩声电平始终控制在高于展区背景噪声15 dB以上。最终，利用人耳的掩蔽效应，为参观者提供清晰的疏导讲解。

表1 展项音响系统与实况扩声系统对比

4 控制系统

在规划和设计了合理的扬声器系统的基础上，接下来就是为展项提供一套符合设计创意的控制系统，确保上述扬声器系统按照设计创意的预设目标进行工作。

4.1 与实况扩声系统的差异

在介绍之前，先了解展项音响系统与实况扩声系统之间的差异，如表1所示。鉴于两者工作方式的差异，它们的组成结构和控制方式也不相同。

（1）系统结构

实况扩声系统由音源、调音台、数字音频处理器、功放和扬声器系统5种基本功能设备组成。系统框图如图6所示。

展项扩声系统由音源、数字音频处理器、功放和扬声器系统4种功能设备组成。针对其重放内容固定不变和自动操作控制的使用特征，省去了需人为操作和可动态调整音频处理参数的调音台。系统框图如图7所示。

图4 声像声效扬声器系统布置图

图5 智慧点扬声器系统布置图

图6 实况扩声系统框图

图7 展项扩声系统框图

（2）控制核心

实况扩声系统的控制由静态和动态两部分组成。静态控制数据存储于数字音频处理器，动态控制是利用调音台实现的。展项系统以静态控制数据为主，存储于数字音频处理器内。这些参数一经设定，在运行过程中几乎不用再作调整或修改。

图8 BSS BLU800系列数字网络音频处理器

图9 24 × 24音频矩阵

4.2 音响控制系统核心

从提高系统的安全可靠性的角度出发，采用分散式结构的音响控制核心，而不是集中式，以分摊和降低系统的故障风险。

以3台美国哈曼集团的B S S BLU800系列数字音频处理器构成“智慧的长河”展项的控制核心。如图8所示。2台为内置DSP处理的BSS BLU160；1台为没有内置DSP 处理的BSS BLU120，作为前两台设备的物理输入输出接口的扩充，其所需的音频处理资源共享于2台BSS BLU160。3台设备的物理结构均为8×8，即8个输入通道，8个输出通道，组合使用后构成了1套24 × 24规模的信号路由矩阵。如图9所示。展项使用的是24 × 23的信号路由矩阵。23路输入通道接入来自多轨硬盘机的音源信号，经BSS控制核心处理后输出送至23个扬声器系统声道，还有1路输入通道接入讲解传声器的信号，路由至背景音乐的输出声道。如图10所示。

图10 控制核心内部处理结构

图11 音量控制面板

存储于BSS BLU800数字音频处理器内的静态控制数据包括常规的信号路由设定、房间均衡调整、动态调整以及延时等参数的设置。考虑到该展项是公共活动空间，其背景噪声是随着人流量和人流源的差异动态变化的，因而将系统音量电平的控制设计成动态调整方式。通过一块简单直观的控制面板（相连于数字音频处理器），使用者可及时调整和平衡现场音量。如图11所示。

5 展项工作方式

“智慧的长河”展项通过生动形象的多媒体（声音灯光视频联动）方式将所要表达的主题传递给每一位参观者。展项内设有一套总控系统，由其触发启动每场多媒体SHOW的支撑系统（灯光、音响和视频系统）。音响系统FOSTEX D2424LV 24轨硬盘机的RS232串口受其触发后，自动重放预存音源。

6 运行的安全可靠性

在世博会运行期间，中国馆是没有休息日的，每天系统的正常工作时段为早上7点到晚上10点；遇到重大活动时更早，6:30分之前设备必须全部就位。在运行过程中，不允许系统瘫痪这种最为严重的故障现象发生；出现局部故障时，当场应急处理。故障设备的维修和系统的维护只能在闭馆后开馆前的这一时间段进行。这种运行方式对展项内的任一专业系统都提出了很高的安全可靠性运行需求。音响系统在选用高安全、高可靠设备的基础上，着重从三方面来提高和保障系统运行的安全可靠性。

6.1 应用冗余备份

对关键设备多轨硬盘机和BSS BLU数字控制核心配备冗余和设置应急措施，对非关键组成设备功放和扬声器系统设有备品、备件。根据每一组成设备对系统运行安全可靠性的影响大小来定义关键设备和非关键设备的概念。若展项中FOSTEX硬盘机出现故障，严重时会导致系统瘫痪；分散式结构的BSS控制核心出现故障，将影响较大区域的参观区域没有声音。因此，提供了充分有效的现场故障应急措施。若单台功放或扬声器系统出现故障，对展项产生的影响非常小，可在闭馆后维修维护。

6.2 冗余的技术指标

前后级设备之间接口性能一致，技术指标匹配合理。如功放和扬声器系统之间，每台功放均预留了不少于20%的余量，避免瞬态信号出现时对系统安全可靠性指标产生影响。

6.3 合理的设计

在每一功放通道上，负载的扬声器系统数量不超过2个，把功放故障对展项系统的影响降至最小。采用集散式的，而不是集中式的控制结构，由3台 BSS BLU800设备构成；任意一台设备发生故障，不影响其他2台的工作状态。

送入每一功能扬声器系统组的信号至少由2台BSS BLU设备提供，而不是集中在单台设备上，大大降低各功能扬声器系统的故障风险。

世博会期间，“智慧的长河”展项《清明上河图》的音响系统运行正常，为数百万名观众提供了清晰、动听的声音服务。通过该系统实施方案的实践，使我们在展览展示中音响系统的运用能力得到了很大的提高，故撰写此文，以期与同行之间进行交流，并希望今后能开展相关合作，共同致力于提高展览业的专业音响技术水平。