哈尔滨大剧院大剧场的扩声系统设计

杨志刚　王一农

【摘要】介绍哈尔滨大剧院中的大剧场工程概述，扩声系统的功能定位、特性指标，并具体给出了系统的设备配置和内通系统，以及测试结果和评价。

【关键词】剧场；扩声系统；内通系统；备份系统

文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.07.005

1工程概述

哈尔滨大剧院坐落于哈尔滨市松花江北岸的太阳岛，在前进堤、外贸堤和改线堤合围的区域内，东侧为东北虎林园、南侧为太阳岛湿地公园，北侧与三环毗邻；总建筑面积79 000 m²，建筑层数地上八层、地下一层（局部地下二层），包括1527座大剧场、386座小剧场、地下车库和附属配套用房等，总体结构见图1～图5。为突出其主体位置，降低施工难度和成本，将±0标高抬高7 m，自然地面为118 m，因此±0标高为125 m，±0以上高56 m，±0以下高15 m（主要为停车场）。建筑设计为MAD建筑师事务所和北京市建筑设计研究院，建筑声学、扩声系统和舞台灯光设计均为华东建筑设计研究院有限公司声学及剧院专项设计研究所。

大剧场观众厅长29 m，其中二层楼座后墙向后延伸3.45 m三层楼座后墙向后延伸5.14 m；宽20.4 m-31 m；平均高约16 m。舞台开口：18 m×12 m，舞台台面高度比第一排观众席高1 m。一层眺台开口高4.3 m，深3.9 m，高深比为1：0.9，完全符合并优于规范要求的1：1.2；二层眺台开口高3.8 m，深5.5 m，高深比为1：1.4。台口侧墙设两道耳光；天花设两道面光天桥，一道追光。

2大剧场扩声系统功能定位及特性指标

大剧场是一个以歌剧、戏剧、会议、音乐、通俗音乐演出活动的场所，扩声系统应重点满足歌剧、舞剧、戏剧（含话剧）大型综艺晚会的演出，以及政府会议或国际会议扩声要求，并能兼顾交响音乐会和电台、电视台的现场直播。

为适应不同类型的演出，现场扩声系统声学特性指标按GB/T50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中规定的文艺演出类扩声一级指标设计，见表1。

3扩声系统的设计要点及安装实现

3.1设计要点

该工程的扩声系统定位要求是科学、先进、实用、符合国情并与国际接轨，便于国际、国内大型文艺团体的演出使用。选用的扬声器系统、调音台、系统网络传输、音源、多轨录音系统、效果器、传声器、线材、接插件等等，应充分地考虑到国际、国内的通用性，系统的应用应达到国际先进国内一流水平，并便于互换、维护、保养；系统的信号传输及接口、系统检测、监控、维护要立足于实用，符合大剧场的实际环境和使用要求，系统必须安全可靠，而且有良好的扩展性和兼容性，以便和第三方设备沟通。在系统的构建和深化设计时，着重从以下几个方面考虑。

（1）先进性

大剧场扩声系统的先进性主要体现音频信号的数字化、网络化传输、分配与集中控制技术。

系统配置两套独立的控制系统：一套由数字调音台控制，作为固定安装；一套设计为模拟接口和模拟路由，由模拟调音台控制。两套系统分别基于数字光纤传输网络和模拟线路传输，光纤传输网络遍布在大剧场的每一个位置，包括舞台、乐池、声控室、功放室、观众厅、排练厅等等，负责扩声系统的音频信号及其控制信号的传输、分配与转播。调音师可以根据自己的使用习惯选用，方便地将模拟台接人系统中，加入模拟台还可互为备份，也可以共同操作，各自担负不同的功能。

扬声器系统的精确控制声场能力与功率放大器的远程监测技术等，使整个系统既要有灵活的系统控制又要有较好的声场覆盖，在满足现场音质的前提下，充分满足现场扩声声压级、声场不均匀度要求，并避免回授的发生。

（2）安全、可靠性

基于现场演出的实时性特点，要求大剧场扩声系统的主要设备与信号流程充分考虑部件及路由的冗余、安全及自动备份。

整个扩声系统除控制信号外，所有音频线路要求的信号流程均采用了光纤和AES/EBU数字格式连接和传输，以保证整体音频系统信号高质量的要求。整个光纤传输网络的光纤、光纤接口、控制模块、路由器及所有设备的供电器均采用冗余备份或支持热插拔。

在配接扬声器系统时采用功率放大器每一输出通道配接单只扬声器系统的原则。

大剧场的音频设备、连接器件及电源供应设备均满足安全性要求，进口设备均有CE、UL等主要电气安全标准认证，国产设备有3C认证。

（3）通用及可扩展性

配置的各种音频设备在满足系统配置的技术要求下，兼顾通用性，便于系统今后的扩展和扩容。

3.2系统配置和安装

扩声部分主要由扬声器系统、功率放大器和扬声器处理器等构成；信号控制部分主要由调音台和系统处理、网络传输系统、传声器拾音系统、音源、周边系统及多轨现场原始信号记录等构成，如图6所示。

（1）大剧场设置有扩声机房中的主扩调音位、现场调音位、舞台扩声（返送）调音位，既能独立使用也能配合使用，可以满足各种大型节目的现场扩声以及可能的电视转播、录制不同需求。

主扩调音台采用Stagetec Polaris Touch数字调音台，采用台面+NEXUS网络系统。台面采用3个POLARIS拼接而成，6块全触摸屏幕，3组推子模块，48路推子；另外采用由2块全触摸屏幕+16路推子模块组成的Polaris Touch调音台，要用于舞台扩声（返送）调音，也可用于流动和备份调音台。NEXUS系统舞台接口共配置：96路传声器输入，24路线路输出，1块DANTE数字接口卡，2块MADI数字接口卡；NEXUS系统音控室接口共配置：16路线路输入，16路线路输出，8对AES输入，12对AES输出，2块DANTE数字接口卡，1块MADI数字接口卡。

流动调音台采用YAMAHA PM5D数字调音台，用于现场调音。

备份调音台采用CADAC s—TYPE模拟调音台，包含：40路传声器输入，8路线路输入，8编组输出、8路VCA、10路辅助输出、8×8矩阵输出。

同时，3台调音台可互为冗余备份及信号交互。为满足模拟调音系统的使用，3个调音位还预留有模拟调音台使用的接口。网络音频接口基站分别设置于舞台上场门的信号交换机房、声控室、舞台扩声（返送）调音位、转播车位。扩声系统的数字调音台与信号传输实现路由的冗余及自动备份。

（2）由于大剧场需实现歌剧、戏剧、会议、音乐、通俗音乐的多种功能，根据当前国内外新建大剧院的使用情况，主扩声系统有主扬声器系统，补声扬声器系统和效果声扬声器组成，如图7、图8、图9所示。所有扬声器系统均采用Kling & Freitag系列产品。舞台内扬声器系统采用固定安装和流动返送相结合的方案。

主扬声器系统分左、中、右三路，分别置于舞台口上方和舞台口左右两侧，三组分别覆盖整个观众席。中央声道采用6只ACCESS T5全频扬声器系统（3只远投、3只近投）和6只ACCESS B10超低频扬声器系统；左、右声道分别采用6只ACCESS T5全频扬声器系统（2只远投、4只近投）、2只ACCESS B5低频扬声器系统、1只ACCESS B10超低频扬声器系统和1只ACCESS T9拉相位全频扬声器系统。

台唇补声扬声器采用5只SONA小扬声器，设置在乐池栏杆内。乐池扬声器采用5只SONA小扬声器。由于耳光室伸出的遮挡，观众席补声采用了6只ACCESS T5 CA 106扬声器系统（左右各3只）。

效果声扬声器共36只CA 1001扬声器，其中池座16只、二层楼座12只、三层楼座8只。天花效果扬声器共3组，每组布置4只CA 1215全频扬声器和1只SWi llSE低频扬声器。

舞台设置8只流动布置的地板返送扬声器系统，需要时可放置在舞台前部。舞台扩声采用8只CA 1515全频扬声器系统，其中6只布置在主舞台（放置在假台口背后的钢架上），2只布置在后舞台。舞台效果声采用8只CA 1215全频扬声器系统。

（3）在舞台上、下场台口分别设置了流动的返送调音台接口、信号接口。

（4）在一层池座观众席设置现场调音位，上下场门也设置调音位。

（5）系统分别设置了观众厅效果声（包含天花效果声扬声器）和舞台效果声扬声器系统，均采用固定安装方式。

（6）系统中设计了一套流动线阵列扬声器系统，在舞台两侧设有接口，流动系统可随时接入主扩声系统，也可以作为小剧场及其他流动系统使用。

（7）扩声机房设有监控系统，对功率放大器、扩声通道信号处理器主要设备进行监控，即时了解设备工作状态。

4监控内通系统

大剧场舞台监督、视频监控系统包括各工位及技术用房的演出监视摄像、视频分配及显示系统。内部通信及广播系统包括各工位及技术用房的内部通信系统及催场广播系统如图10所示，信号提示灯系统如图11所示。

5测试结果和评价

2015年09月25日，对哈尔滨大剧院进行了现场扩声测试，采用的仪器为：丹麦B&K 7841 DIRAC Room Acoustics Software建声测试分析软件，丹麦B&K2250频谱测量分析仪，德国SENNHEISERMKHS00无线测试传声器（可调指向性），德国SENNHEISERSKP500无线发射系统，德国SENNHEISER EW500无线接收系统，MINIRATOR MR-PRO噪声发声器。测试前经CASELLA CEL-110/1校准器校准。

传输频率特性用电输入法测量，全频带粉红噪声仪信号接入扩声系统，传声增益测试声源与传声器间距为0.5 m。由于观众厅对称，所以只测一半。池座选测9个测点，楼座选测6个测点，共15个测点，部分参量适当减少测点。测点距离地面高度均为1.2 m，测量在中午11：00-13：00时段进行，现场温度20.2℃，相对湿度61.5%。测试结果见表2。

测试结果反映，频率响应方面非常平滑，各个频段电平均衡，还原真实，此系统具有非常大的动态裕量和储备功率。在这个剧场，无论演出流行音乐、摇滚，还是话剧、歌剧，相信使用这套音频系统，对调音师、演员或观众都会是种享受。