章丘市体育馆扩声系统

王希坤

（山东同力科技发展有限公司，山东 济南 250002）

1 工程概述

章丘市体育馆位于章丘市唐王山路以北，羊步岭路以南，西环路以东，占地面积36000 m2，建筑面积13 986 m2，为三层框架结构，拥有5000个坐席。该体育馆为二级甲类中型体育馆，设计使用年限为50年。在第十一届全国运动会（以下简称“全运会”）期间承担了男子排球和女子排球的比赛项目。

2 扩声系统的设计原则及依据

承办“全运会”排球比赛是章丘市历史上承接的规模最大、规格最高的体育赛事，市委市政府高度重视，曾专门召开扩声系统设计论证会。根据体育馆全运会赛场的重要用途，并结合工程工期紧、任务重等特点，承担音响设计的山东同力科技发展有限公司提出扩声系统的设计原则，获得通过。

设计原则是：

（1）可靠性。系统的架构应合理、稳定、可靠，所选用的设备应经过足够的类似业绩实践考验，确保整个系统稳定工作。

（2）灵活性。应考虑比赛中对扩声系统信号传输的需求；同时，也应满足在“全运会”结束后体育馆运营的需要。

（3）经济性。系统应在满足功能及指标要求的基础上，选用性价比高的产品，以节省费用。

3 扩声系统声学设计指标及要求

体育馆用于举行体育竞赛、一般性大型集会（如团体操等语言和综合文艺）等，其固定安装的扩声系统基本功能为语言扩声和音乐重放，要求保证语言清晰度，同时，兼顾团体操音乐伴奏、赛间和开闭幕式音乐重放，的使用要求。

根据业主提出的相关功能和技术参数要求，并依据现有的国家标准与规范，系统满足JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》中的扩声系统一级指标要求，观众区场地指标如下：

（1）最大声压级：105 dB；

（2）传输频率特性：以250 Hz～4 kHz平均声压级为0 dB，此频带内允许±4 dB的变化，63 Hz～125 Hz和4 kHz～8 kHz的允许变化范围应符合包络框的要求；

（3）传声增益：250 Hz～4 kHz平均不小于-10 dB；

（4）声场不均匀度：中心频率为1 kHz、4 kHz时，大部分区域不大于8 dB；

（5）系统噪声：系统不产生明显可察觉的噪声干扰（如交流噪声等）。

4 相关特性及扩声系统的组成

体育馆整体造型为圆形，直径约96 m；内部为三层框架结构；顶部为圆形，采用PTFE膜结构工程覆盖。圆形的结构极易产生声聚焦及颤动回声等严重影响清晰度的情况发生，音响设计与声学设计单位紧密协作，多次进行沟通探讨，尽量实现建声与电声的完美结合，确保达到扩声系统的设计指标及功能需求。

4.1 观众区扬声器系统

针对体育馆较差的声学条件，为了达到扩声系统设计目标，扬声器系统的选取至关重要。扬声器系统应具备较高指向性控制能力，以最大程度避免出现声干涉情况。经过EASE软件模拟计算，及合理使用安装条件和建筑整体美观要求等因素，最终选用美国EV品牌的FRX+系列室内版扬声器系统。在中等箱体情况下，全号筒加载、同轴设计和足够的辐射表面，使EV FRX+PI音箱在低至250 Hz时仍能保证优秀的覆盖角度控制能力，9只扬声器系统吊挂于马道内圈，分区覆盖东西南北四个方向的看台。图1为吊装的扬声器系统。

4.2 比赛场地扬声器系统

比赛场地扬声器系统由两只EV品牌的EVI-15全频扬声器组成，分别吊装于马道北侧和南侧。EVI-15为具有可变强度（VI号角）扬声器，专为要求长距离投射或有需要延迟声源的环境而设计。EVI系列对于需要方形覆盖场地的固定安装音响工程来说，是一个十分经济的解决方案。在一般的室内空间，由扬声器系统到最后排聆听者的距离，普遍是前排坐席的2倍～3倍长，存在着低清晰度及低可懂度的问题，但VI号角却能提供6 dB～8 dB声压增益覆盖，很好地解决了这一问题。EVI扬声器系统是用18 mm厚的13层桦木制造，外箱是漆有纹表面及不锈钢面罩。

4.3 流动扩声系统

考虑到体育馆多样的需求，扩声系统特别配备了4只EV的SXA250有源扬声器系统。赛事中，两只放置于运动员检录口处，两只放置于主席台区域，提供返送功能；赛后运营中，可以将4只音箱放置于比赛场地，为文艺排练等提供补声。

4.4 信号拾取部分

根据国家规范及体育馆的使用要求，馆内设置了音频信号接入箱，各箱内的音频信号线汇集到3层扩声机房后，接入音频跳线盘，可以根据不同的要求，灵活快捷地设置信号路由。其中，在一层比赛大厅共设置了6台音频接入箱，每个接入箱提供四位音频信号，可方便记者席、流动音响的接入、音频测试等要求。在运动员检录处设置了两个地面插座，内各留一路输出音频，供有源音箱接入，在运动员入场时可以进行广播通知。在主席台席设置了两个插座箱，可提供8路音频接口；另外，在记者席及裁判位各设置一个插座箱，每个可以提供4路音频接口。信号综合插座箱设置见表1。

4.5 信号源

4.5.1 传声器

系统配备了4套德国Sennheiser品牌的EW335G2无线手持传声器和2套EW322 G2无线领夹传声器，并特别为主席台及裁判发言需要，配备了6套EV的PC-18/XLR鹅颈会议系统传声器，该传声器3种指向性可调，语言清晰自然。另外，考虑到今后的运营需要，还配备了2只美国SHURE的SM58有线传声器。

4.5.2 节目源

配备了1台日本PIONNER的DV-300 DVD机，1台日本SONY MDS-JE480 MD机，1台日本TASCAM CD-160 CD播放机，1台SONY TC-WE475 双卡座，可以满足目前节目源的重放及录制需要。

表1 体育馆扩声系统信号综合插座箱设置表

5 调音台

调音台选用英国ALLEN & HEATH公司GL2800-832，它具备32单通道输入，每通道可独立的幻象供电与相位转换，8 个编组，可声像定位接入到左右信道与主信道。该调音台经过音响设计单位众多工程选用发现其工作稳定，本底噪音低且性价比较高。为了进一步提高系统的安全性，特为调音台增设了一台电源，实现电源部分的一主一备，这样通过极少的投资，大大提高了系统的可靠性。

6 信号处理

信号处理部分是整个系统的关键，系统调试中均衡、延时等参数都要通过其调整。经过综合考虑最终选用EV品牌的N8000网络数字媒体处理矩阵。

N8000采用模块化开放式结构形式，包括主机和AI-1模拟输入卡、MI-1话筒输入卡、AO-1模拟输出卡、DI-1数字AES/EBU输入卡，以及CM-1 COBRANET扩展卡。根据系统需求的不同，可以灵活的选配以上各卡，用户可避免为多余功能浪费资金，最大程度节省费用。

本工程选配了1张MI-1传声器输入卡，1张AI-1音频输入卡，2张AO-1模拟输出卡，这样，整个处理系统就具备了8通道的传声器输入、8通道的音频输入及16通道的模拟输出的能力。其中，传声器输入卡连接到跳线盘，在调音台万一出现故障时只需拔下跳线，传声器即刻从调音台输入端跳接到MI-1传声器卡输入端，传声器信号绕过调音台直接从N8000内部自动混音处理后，由A0-1模拟输出卡输出至功放，这样，只是加入了一张MI-1传声器输入卡就实现备份的功能，提高了系统的可靠性和经济性。图2为体育馆音频控制操作界面，图3为N8000外观。

N8000的配置工作可以通过WEB、IRIS-Net的以太网连接、RS-232接口或是普通的USB连接来进行。此外，N8000可以通过CAN bus总线与任何兼容的IRIS-Net硬件，诸如EV公司的RL/RT功放系列等，为具有更大的灵活性，用简单的逻辑信号和一些接点闭合实现双向控制。IRIS-Net软件可以提供一种宽广阵列的DSP工具，设计人员可以控制并快速配置各种情况下的音频信号、滤波器、延时器及均衡参数，以及许多其他的便捷功能。

系统中还配备了DBX2231均衡器和SABINE FBX2420双通道反馈抑制器各一台，将其输入输出端连接到跳线盘，以作一些特定临时场合的声音处理。

7 功率放大器

音响系统功率放大器选用美国EV Contractor Percision精确系列，该功率放大器采用高效的H类功放设计，充分降低产生的热量。作为高性能功率放大器，精确系列特有EV非线性信号监测器实现出色的动态能力，可以把功率放大器的总谐波失真限制在1%内，消除了可损坏功率放大器的严重削波，并且具备超过平均额定功率30%的瞬时输出功率，这样保证了扬声器与功率放大器之间的匹配。另该系列功率放大器具备遥控开启和调整开启延时时间的能力，这样，通过N8000背部的GPIO（普通用途输入输出）控制端口连接，可以实现在软件上对CPS功放的开启和关闭，操作非常方便。

8 结语

图4为本项工程的扩声系统流程图。

扩声系统于2009年6月通过了验收，测试结果如下：

（1）最大声压级：106 dB；

（2）传输频率特性：以250 Hz～4 kHz平均声压级为0dB，此频带内观众区平均声压级变化为± 4 dB。

（3）传声增益：250 Hz～4 kHz平均值为-8 dB；

（4）声场不均匀度：1 kHz为8 dB，4 kHz为7 dB。

所有指标已达到或优于设计指标，并且场内整体音色柔美，层次感强；在全运会比赛期间，全负荷工作情况下，稳定可靠；有源音箱的选用灵活方便，业主对整个系统的效果很为赞赏；全运结束后，体育馆又承接了全国男子排球联赛、章丘市市民大联唱等活动。

回顾系统从设计施工到验收使用整个过程，也有不尽人意之处，比如，若能在订货阶段选用白色扬声器系统，将会使整个扬声器组与建筑本身融入一体。在今后的工程中要更加重视细节，注意对工程各方面的控制。