技术革新助力群众文化活动焕发新活力

张宝杰

随着社会的发展，群众文化活动越来越多样化，群众文化活动的形式和场地也日趋多元。街道、社区广场、公园、体育馆、旅游景区等，都是开展群众文化活动的场地。国民文化素质的提高对群众文化活动的扩声系统提出了更高的要求。传统的模拟扩声设备已无法满足民众的需求，数字化阵列扩声技术作为一种先进的扩声技术，正得到越来越广泛的应用。现首先分析群众文化活动的特点，其次介绍数字化阵列扩声技术的发展现状，最后结合实际提出面向群众文化活动的数字化线阵列扩声系统设计方案，以供参考。

群众文化活动声学环境特点分析

开展群众文化活动的场地类型多样，其声学环境具有独特的特点。室外活动场地通常较为开阔，存在较大的环境噪声，群众文艺团队在开展广场舞、合唱等文化活动时对信噪比有较高的要求，而传统的模拟扩声系统只能通过提高扩声功率满足活动需求。室内活动场地建声条件通常较差，存在混响过重和驻波问题，给扩声系统的设计带来了巨大的挑战。具体来看，群众文化活动的声学环境特点主要表现在以下几方面。

环境噪声

群众文化活动场所的环境噪声具有强度大、频带宽等特点，街道上行驶的汽车、嘈杂的人群，加上不同群众文艺团队之间声音的相互影响，导致群众文化活动效果不佳。如何满足不同群众文艺团队开展群众文化活动的需求，确保既能够听清音乐或领队的声音，也不对周边居民造成影响，成为亟待解决的重要问题，群众文化活动扩声系统的声场控制和输出功率也面临巨大挑战。一方面，系统应提供更高的声压输出，使扩声电平高出背景噪声；另一方面，保证扩声范围尽量不外溢，避免影响其他人。只有解决了这些难题，才能更好地满足群众文化活动的扩声需求。

复杂环境下的扩声需求

在沉浸式演出、实景演出、大型互动游戏等群众文化活动中，群众演员的活动范围较大、肢体动作夸张，甚至需要根据剧情在水中、高台、假山、洞穴中进行表演。这种特殊环境下的表演对音响技术提出了更高的要求，演员不仅要听清特殊声音，还要和烟火、灯光等特效精准配合，从而为观众提供高质量的视听体验。这要求音响技术人员要合理选择拾音设备和扩音设备，并通过数字技术实现听音的临场感。

混响过重与驻波问题

在体育馆、简易篷房、山洞、山谷等未经声学设计的室内外活动空间中开展群众文化活动时，由于多壁面效应，声音传输会产生反射声和驻波效应，使声音混响时间过长且严重影响频率均衡，同时还会存在显著的混响染色效应，甚至大幅度增强扬声器与麦克风之间的反馈。在这些环境中开展群众文化活动虽然可以在一定程度上避免对外界造成噪声污染，但会对群众文化活动效果造成不利影响。例如，在声场有缺陷的空旷体育馆里播放音乐或进行歌曲演唱、戏剧表演时，观众会感到声音清晰度较差、节奏混乱，严重影响活动效果。传统的模拟音响设备已经无法满足新时代下群众文化活动的需求，而高科技扩声系统应具备声场智能监测功能，能够判断拾音器的位置、扬声器的分布、反射声的强度以及混响时间的变化。同时，通过调整扩声系统的波束指向和覆盖范围，可以实时优化声学传播效果，保证重点区域能够被清晰、充分的声音覆盖。这就要求数字化扩声系统具备强大的智能监控与声场控制能力，能够准确掌握演员的实时动态分布和观众人流量变化情况，从而合理规划声学覆盖范围，并采用数字化移频等技术，在不影响表演效果的同时进行回音消除处理，降低房间混响对声音清晰度的影响。

声压需求较大

在开阔的大型广场举办大规模的群众文化活动时，由于表演场地较大，参演人数众多，观众分布复杂，需要足够高的声压级以覆盖全场。这对扩声系统的平均声压级、输出功率以及抗反馈能力都提出了较高的要求。扩声系统应采用大功率放大器以及方向可控、声场可控的专业线阵扬声器，以满足群众文化活动的需求。

数字化阵列扩声技术发展现状

数字化阵列扩声技术是音频处理技术、计算机控制技术和扬声器阵列技术的有机结合，具有方向控制精确、声场控制自由等优点。

波束成形技术日趋成熟

数字化阵列扩声系统主要通过DSP算法实现对扬声器阵列的波束控制。目前，自适应滤波器的波束成形技术日趋成熟，通过运用波束成形技术，可以实时分析场景参数，自动生成最优滤波器，精确控制波束方向和覆盖范围。另外，预设滤波器技术经过设计优化，可以实现波束的方向预定。随着模拟技术的不断发展，各种滤波器可以实现精确设计，波束成形效果不断提升。这为数字化阵列扩声系统的应用提供了技术保障。

智能控制技术不断进步

随着信息技术的飞速发展，智能控制成为可能。针对复杂场景，可以设置多组传感器，智能识别场景声学特性；结合人群分布和活动需要，系统可以自动规划声学覆盖方案。在活动过程中，可以进行实时监测和反馈，并对声学设备进行调节，实现对复杂声场的智能化控制。通过智能控制，可以大幅提升数字化阵列扩声系统的易用性和效果。

网络化集成方案日趋完善

数字网络的广泛应用使得分布式系统集成成为可能。通过数字网络，可以将扬声器连接至中心控制器，进行统一配置和监控。相比传统的复杂线缆连接，网络化集成有效简化了系统架构。同时，数字网络具有抗干扰能力，可以保证信号的实时稳定传输。

模块化设计逐步普及

模块化设计是数字化阵列扩声系统的重要设计方法。将功能单元设计为标准模块，并定义统一接口，根据不同需求組合模块，可以灵活实现多种系统配置。同时，模块化设计也便于进行系统维护与更新。目前，数字化阵列扩声系统各关键部件的模块化设计尚处于起步阶段，随着模块化设计的深入应用，该系统的可配置性将显著增强。

沉浸式音响系统的广泛应用

沉浸式音响系统是一种基于虚拟现实的数字音频系统，它通过特定的技术和设计，可以为听众创造身临其境的听觉体验。这种系统通常被用于电影院、音乐厅、戏剧院等需要为观众提供高质量声音体验的场所。将沉浸式音响系统应用于群众文化活动中，可以有效增强群众的体验感。

一些高端的沉浸式音响系统，如雅马哈YSP-5600，其通过44个阵列单元，以声音反射的方式营造三维声场。该系统利用阵列喇叭单元组成声束，并利用强大的数字音频信号处理技术进行准确的时间延迟与方向控制，从而营造出环绕立体声的效果。

总的来说，沉浸式音响系统通过多方向的声音传播和精确的声音处理技术，为听众带来了更加真实、生动的听觉体验。

面向群众文化活动的数字化线阵列扩声系统设计方案

声学系统设计

在室外场地开展群众文化活动时，如社区、广场、公园等，声场设计应根据参与活动人数、活动面积进行合理规划，同时还应根据场地划分设计扩声范围和扬声器安装位置，优化扬声器覆盖范围，调整扬声器指向特性，避免声音干扰和声场外溢。可以选用角度较窄、灵敏度合适的线阵系统，在保证有效区域内有合适的升压的同时避免对周边居民造成影响。此外，考虑到天气条件、环境噪声和人群分布等因素，声场设计还应根据实际情况进行实时调整和优化。

为了确保声场设计的有效性和准确性，应借助专业的声学测量仪器和软件工具对扩声系统进行精确的测量和分析。通过测量不同位置的声压级、频响和指向性等参数，可以评估扩声系统的性能表现，发现潜在的问题，并及时进行调整和改进。

此外，声场设计还应考虑参与者的听觉舒适度和健康问题。过大的音量和较差的音质可能会对参与者的听力造成损害，甚至引发其他健康问题。因此，群众文化活动的数字化线阵列扩声系统需要根据参与者的需求和实际情况，合理控制音量和保证音质，提高参与者的听觉舒适度。

总之，在室外场地开展群众文化活动的过程中，声场设计是一项非常重要的工作。通过合理的声场设计，可以为参与者提供更加舒适、清晰的声音效果，提升活动的吸引力，提高群众满意度。

在体育馆、临时篷房、旅游景区等地开展群众文化活动时，可以使用数字控制多点扩声的音响系统满足活动需求。为了精确评估场地声学特性，可以采取现场测试与理论计算相结合的方法。现场测试应覆盖人群分布情况，在相应的位置布设声级计，测量各个位置的混响时间、清晰度等，并对场地材质进行声学参数测试，为理论计算提供基础数据。在此基础上，建立场地的三维声学模型，利用声学仿真软件进行计算和分析，评估场地的混响分布、聚焦点和衰减规律，为后续方案设计提供参考。

考虑到群众文化活动的特点，声源布置应遵循覆盖均衡、局部增强的原则。全场覆盖采用线阵列集群布局，覆盖死角采用补充声源，重要区域采用近场声源提高局部声音质量。线阵列通过调整方向性，可以实现声音定向控制，避免声音过度衰减或反射造成影响。室外场地拾音应布设防风屏障，减少风噪声干扰，保证传声质量。

此外，声学系统设计还应建立精确的三维声学模型，仿真分析声源布置方案的效果。通过逐点法和线插值法模拟声压分布，可以评估声学指标。系统搭建完成后，还应进行现场测试，验证方案的实际效果。

电子系统设计

针对不同的使用场景，可以选用不同类型的话筒，如手持话筒、头戴式话筒、悬挂式话筒等，并配以相应的无线发射机等设备。数量不多的人声收音优先采用手持无线话筒或头戴式话筒，以兼顾灵活性和声音采集质量。将有线话筒应用于群体性表演收音，可以实现全方位音频采集。

在数字信号处理方面，采用高性能DSP处理芯片，可以实现多通道混音器、数码延迟器、均衡器、信号压限器等的功能，优化音质。配套使用高速模数转换器和数模转换器，以保证音频数字化处理的高保真度。在数字传输系统方面，采用Dante等技术可以实现多通道、低延迟传输，同时设置网络分配器，实现资源分配与管理，确保信号稳定、可靠。

功放选用高效数字放大器，实现输出功率精确控制。同时配备线性放大器，保证高保真度。扬声器采用励磁组合优化的线阵列，通过波束控制技术实现声音定向，实时调整覆盖范围。合理铺设扬声器，保证关键区域的声压和覆盖满足活动需求。

此外，还应建立集中式监控系统，对音频信号进行全程监控，实现对系统的集中控制，包括音量调节、声音定向、故障报警等，从而保障活动顺利进行。

机械系统设计

根据场地结构和观众分布情况，可以选用吊装或地面安装两种方式。吊装机械采用机械臂、吊架，可以实现精确调整，同时方便维护。地面安装采用移动支架，可以实现快速布置，覆盖死角。

线阵扬声器设计模块化机械结构，采用标准化的模块组装方式，可以快速拆装组合，实现不同的阵列组态。模块内含控制系统，可以实现对扬声器单元的精确控制，电子系统通过内部接口实现对阵列波束的整形。模块外壳采用防水、防尘且具有一定屏蔽性能的材料制成。

室外场地需考虑防风设计。增强机械臂、吊架和移动支架的稳定性，防止倾倒。

在机械系统调试过程中，精确控制扬声器的俯仰角和方位角，调整声波传输方向，保证达到覆盖要求。在线阵内部，校验各模块之间的信号耦合和干涉。使用前进行静态和动态测试，保证系统的安全性、稳定性。

在安装过程中，严格遵循安装规程，保证信号线材接口的可靠接续，确保电子系统正常工作。完成安装后，进一步完善维护预案，对重要部位制订例行检查方案，以保障活动期间系统安全运行。

综上所述，面向群众文化活动的数字化线阵列扩声系统需要进行声学系统设计、电子系统设计和机械系统设计。通过科学合理的设计，可以实现清晰、均衡的声音传播和最佳听觉效果，为群众提供良好的听音体验。

隨着群众文化活动形式日益丰富，对扩声系统的技术要求也越来越高。传统的模拟扩声设备已经无法满足新时代群众文化活动的需求。数字化阵列扩声系统借助先进的波束控制、回音消除、智能控制等技术，可以针对群众文化活动的复杂声学环境提供出色的扩声效果。本文在分析群众文化活动声学特点的基础上，重点介绍了数字化阵列扩声技术的发展现状，并提出了面向群众文化活动的数字化阵列扩声系统设计方案，包括声学系统、电子系统、机械系统三个方面，以期为群众文化活动领域扩声技术的进一步发展提供参考。

（作者单位：铜川市群众艺术馆）