数字音频设备在大型广场扩声中的应用——以“大连国际服装节”开幕式演出扩声系统设计为例

罗宝林

（北京第七九七音响股份有限公司，北京 100015）

随着科学技术的飞速发展，人们在物质文化生活丰富的同时，不断享受着数字广播电视、互联网、（移动）通讯和各种数码音乐产品等数字化技术和产品带来的方便和快捷。在专业应用领域，数字音响取代模拟音响是现代大型扩声工程的重大变化。本文以第22届“大连国际服装节”开幕式演出扩声系统设计为例，谈数字音频设备在大型广场扩声中的应用。

1 扩声系统概况、设计原则及指导思想

1.1 概况

第22届“大连国际服装节”开幕式演出集歌唱、舞蹈、服装表演、民间踩高跷等多种演出形式，表演者有国内一线专业歌手、国际国内服装模特队300人、群众演员3000人，现场观众近万人。开幕式场地设在露天广场——大连星海广场。广场为圆型架构，占地面积约60300 m2；晚会场地以广场中央华表为中心，占地面积约32000 m2。场地分为A、B、C、D 4个表演舞台，A区为演员主唱表演区，B区为综合表演区（以副唱、舞蹈、民间踩高跷等为主要表演内容），C区为模特表演区，D 区为大学生歌舞表演区；观众席分为主席台区、E区观众席、F区观众席等区域。音响调音控制台位于E区观众席后高台位置，可以俯瞰全场。图1为扬声器系统布置图。

1.2 设计原则

（1）设备选用技术先进、稳定可靠的产品。

（2）音频信号采用数字技术、光纤传输、模拟传输通道。

（3）保证主席台、观众席声场均匀、声压级足够、语言清晰。

1.3 指导思想

（1）可靠性：全系统做到关键设备有备份、系统性能稳定可靠。

（2）先进性：系统设计符合扩声数字化标准，信号采集、处理、传输等关键技术及主要设备处于领先水平。

（3）灵活性：以满足现场扩声为主，兼顾电视台录制信号转播的需要。

2 数字音频扩声的必要性

近年来，运用科技手段为大型文艺演出营造音响效果已成为常态，这要归功于数字音频技术的发展。在模拟音频技术趋于边缘化时，数字音频技术必然成为现代大型演出扩声的主要应用手段。

作为专业复杂的大型音响扩声工程，本场演出扩声工程若全部选用模拟设备，其工程量将无法想象，也会带来各种弊端：

（1）模拟调音台因信号输入/输出端口数量限制，至少需要32路以上的调音台，为保证晚会的安全可靠，还需要另有1台模拟调音台作备份。

（2）因为要分区域扩声，进行信号处理加工的周边设备，如均衡器、压限器、效果器、分频器等也会增加。

（3）不能控制的模拟功放设备会使调控非常繁琐。

（4）各种信号线缆、扬声器线缆数量巨大。

（5）音响工作人员数量会增加，工作量也会加大。

而使用数字音频设备替换模拟音频设备，即可实现设备安全可靠、性能优越、调控简单、设备减少、工作量简化等优势。

3 数字音响系统的构建

3.1 数字音源

节目源是大型现场演出音源稳定的关键，特别是有电视实况转播的演出，其音响要与节目顺序、播放时间同步。在本场演出中，音乐、歌曲与演员表演配合、同步播放，采用数字硬盘录音机360SYSTEMS DR600可保证无延时读取节目源，播放时间可自由设定，调播速度快，使上千个音频片断触手可得；可随时存取音响效果、音频片断等多达24小时。它有50个热键，可在播放节目时便捷地创作发挥。

3.2 信号拾取设备

对于无线传声器的选择，主要基于以下三点考虑：一是发射机载频稳定可靠，接收机具备跟踪功能，能实现可靠接收；二是无线传声器的使用必须配合现代艺术演出需求；三是所选设备工作频率必须符合国家无线电频率使用的相应规定，以免受外界频率干扰。SENNHEISER 无线传声器系统以扩声拾音见长，在各大电视台及一些国内外重大活动中均有使用。本场演出选用SENNHEISER SKM5200无线手持传声器，具有很高的声音品质，传声器音头为纽曼公司高音质、高性能KK105S电容音头，并配以SENNHEISER EM3732接收机及SENNHEISER AD3700定向天线。

3.3 数字音频处理

哈曼集团旗下的数字音频处理器Bss London BLU-160拥有优质性能、高灵活性以及开放式DSP处理结构，是可扩展的、高性价比的设备。本场演出扩声选用了4台London Bss LCU 160数字处理器，预先设置JBL HLA4895三分频大功率号筒式扬声器系统和JBL HLA4897号筒式超低扬声器系统的分频点，并通过计算机中HiQnet™ system Architect v3.0或更高版本的软件对其进行结构配置、控制和监测。

3.4 数字音频功放

本场演出选用CROWN iT4000数字功率放大器共计72台，在现场各个摆放扬声器系统的地方随处可见，音响工作人员不一定能全部顾及。为此，选用D-Link DES-1024R网络交换机连接CROWN iT4000数字功率放大器的网络控制端口，利用电脑操作HiQ Net软件控制平台实现对音响系统的实时监测。HiQ Net软件调试界面有输入/输出增益、图示均衡、压限、分频等多种功能，而CROWN iT4000功放自带锁定功能键可以将调试好的程序锁定，防止误操作，真正做到音响系统的安全可靠。CROWN iT4000功放后面板不仅拥有模拟功放的输入即LINE的L/R接口，还有AES数字音频端口，可实现一路输入控制二路输出的功能，使信号线缆相对减少。演出现场的JBL 线阵列 VT4888全频扬声器系统和VT4882超低音扬声器系统的分频点，是由CROWN iT4000数字功放通过HiQ Net软件预先设置完成的。

3.5 数字调音台

数字调音台的安全稳定是保障整场演出的关键。演出选择英国Soundcraft Vi6数字调音台，从主机本地接口箱到调音台再到舞台接口箱，全部具有双电源，其两组电源一组取市电、另一组取自UPS在线电源，实现电源备份功能。通过本地接口箱的主备两个网络接口PRYMARY（主要）与SECONDARY（次要）连接到两台数字调音台，实现主、备控制功能。调音台可通过3个页面设置实现96路输入（每个页面32路输入）、16路AUX输出、16路GROUP输出、16路MTX输出等。除网络控制接口、监听接口、对讲接口，该调音台还具有一般的LINE接口、MIC接口、MADI接口、AES接口，其输入/输出全部在本地接口箱和舞台接口箱上实现，为简化线缆连接提供了方便，且性能稳定，大大提高了工作效率并降低了劳动强度。

本场演出中，通过Soundcraft Vi6数字调音台的网络接口RJ45与主机本地接口箱的PRMARY网络接口连接；从主机的MAIN光纤端口IN/OUT，利用光纤连接至舞台接口箱的MAIN光端口IN/OUT，传输数字音频信号；再从舞台接口箱的LINE输出端口（舞台接口箱靠近功放区域以便节省连线）连接至数字处理器及数字功率放大器，输送音频信号给各区域功率放大器、扬声器系统进行现场扩声，以及输送音频信号给电视转播车进行现场转播。参见图1。

4 扬声器系统的分布

一般体育场馆经常用于体育比赛或群众集会，因而对扩声系统的基本要求是要保证语言扩声的可懂度（或清晰度）。这看似简单，但在实施中要真正实现并非易事。相对本场演出扩声而言，背景噪声级的增大是无规律的，在扩声系统设计中应予以充分考虑。

本场演出扬声器系统的选型首先要考虑到演出场地——星海广场的特殊性，其声场不等同于现代体育场馆有建筑容积、建筑声学环境的包容性声场。星海广场的声场是纯露天没有任何遮挡的扩散声场，要求扬声器系统应具有指向性好、特性灵敏度高和能给出大声压级。根据声场环境及WH/T18-2003《演出场所扩声系统的声学特性指标》一级标准进行扬声器系统选型。最终选用4只NEXO PS15扬声器系统用于D区演员补声；选用8只NEXO PS15扬声器系统用于A区演员返送；选用4只JBL VT4888扬声器系统用于候台演员监听；选用2只JBL VT4888和1只JBL VT4882组成一组扬声器系统，共20组，用于主席台和E、F区观众扩声；选用2只JBL HLA4895和1只JBL HLA4897组成一组扬声器系统，共8组，用于C、D区演员返送。图2为本场演出扬声器系统布置图。

体育场馆大型演出扬声器系统布局基本上有两种方式，即分散式布局和集中式布局。与分散式系统相比较，集中式方案对扬声器系统的功率、灵敏度、指向性等方面有更严格的要求。

本场演出采用分散式扬声器系统布局，原因如下：

一是考虑到举办方的意见，舞台的背景效果已经负责人审定，中间区域不能吊挂线阵列扬声器系统。二是由于与观众席造成的声场特性问题。舞台背景两只大屏幕远端两侧跨度近140 m，且距离主席台中央区域超过100 m，加之观众席为半圆形环境座位。这造成其声场特性的主要问题如下：

（1）声音外溢对附近地区造成噪声污染，扬声器系统集中式布局相对分散式布局，声音外溢要高出很多分贝，这会使得两侧距离集中式扬声器系统较近的观众感觉声音很燥。

（2）在中央表演集体舞的大学生演员相对较零散，集中式布局不利于他们听到返送声；大片的草场空地和水池，使场内存在长延时的反射声，集中式布局会使距离较远的观众尤其是主席台中央区域的观众会感觉声音发飘、不聚实。

扬声器系统分散式布局的优点是：易实现声学特性指标，亦即对扬声器系统要求相对较低而可选择的范围大；扬声器系统易进行分区控制；扬声器距观众座席较近、直达声较强，有利于提高语言清晰度。缺点是声音到达观众席的时间顺序不易控制，可能存在多声源的声场干涉；扬声器系统使用的数量较多，相应的连接线材也较多。采用分散布置的主要原因不单是为了加强直达声比例，还因为这样可以控制水面反射声的干扰，提高在较长混响时间条件下的扩声语言清晰度。扬声器系统具体布局参见图2。

5 广场扩声的声学环境

要保证广场扩声的音质效果，其声学环境非常重要。众所周知，体育场馆扩声最终的声音效果是建声与电声综合效果的体现。我国体育馆行业相关标准中给出了各类型体育馆的建声与电声的技术参数和测量方法等，可供体育馆声学设计使用。需要指出的是，标准与规范中所给出的参数值是最低要求，因而，在设计中必须留有余量。另外，大多数体育场观众席上方带有雨篷，存在反射声，虽然体育场是非封闭空间，但在设计中也不能简单地以自由声场对待，这是不容忽视的。

在本场演出前两天彩排时，音响设计人员对扩声系统进行了调试。参见图2，对于主席台及E、F观众席区域，因观众后台有背景装饰围板，使用2+1的形式组成点阵列，以20组扬声器系统进行扩声。观众区域前后相差15 m，加之前排观众与扬声器系统6 m左右的距离，从主观听感来讲，语言较清晰、声场较均匀、音乐力度表现也很好。

而对于覆盖D表演区的声音，以6组扬声器系统进行扩声。在主观听感上，声音有力度，但发浑、层次不清，尤其是在现场中心地带的A表演区会感觉声音有多重延时。考虑到扬声器系统不同点位的布置，以主席台中心区为基点向两侧延伸，调整JBL HAL4895与HAL4897扬声器系统的各点位置，大致分成4组点位差，利用London Bss LCU 160数字处理器调整各点位的延时时间，相距增加0－30 ms－50ms－80ms延时；利用Soundcraft Vi6数字调音台中的延时功能，调整A表演区的NEXO PS15 扬声器系统延时至200 ms；利用VT4888扬声器系统调整大屏幕后候台演员的监听延时至280 ms。至此，两个区域的听感效果得到明显改善，语言和音乐都很清晰。

本文通过分析大型现场扩声中数字音频设备的控制、连接和扬声器系统的声场布置，论述现代大型扩声系统中数字音频技术替代模拟音频技术的必要性，并介绍相关的数字设备技术。文章没有涉及具体技术方案，其不妥乃至错误之处，希望业内同仁批评指正。

［1］陈建华.工作体育馆扩声系统.电声技术，1991（2）

［2］体育场馆扩声的若干原则.http://ca001.com/bbs/thread-2419-1-1.html.2002.5.31

［3］WH/T18-2003.演出场馆扩声系统的声学特性指标

［4］关于现代体育场馆扩声系统讨论.http://www.ecchn.com/20070128ecnews7578311.html.2007.1.28