演艺场馆扩声工程实践

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［摘  要］一个用于文艺演出的专门场馆即演艺场馆观众厅的扩声系统的建设成功，是由多方面因素构成的，其主要包括工程设计、工程施工和工程检测调试与验收等三大环节。笔者就参与第八届中国艺术节部分场馆建设的技术指导及工程检测调试与验收工作的切身体会，并就扩声工程方面有关问题，提出了这方面工程全过程应注意的一些问题，使扩声系统不仅满足系统的技术要求，而且还具有较好的声音品质，从而为文艺作品的演出创造出更优秀更高品质的艺术品来。
［关键词］扩声系统招标技术要求  独立全覆盖  扬声器布置方式  最大声压级  主观评价

第八届中国艺术节于二00七年十一月五日至二十日在湖北举行。笔者作为中国第八届艺术节场馆办专家组成员，参加了场馆建设技术指导、验收，体会很多，笔者将从实践这个角度简述第八届中国艺术节部分场馆扩声工程的有关情况及这类工程注意的问题。
一、 部分场馆观众厅扩声系统验收技术指标

场馆 名称	观众厅规模	扩声类型等级	最大声压     级	传输频率 特性	传声 增益	声场不均匀度			系统 噪声
						125 Hz	1k Hz	8k Hz
湖北剧院	1353	文艺/一级	110	－5～＋3	－8	9	4	3	NR-30
洪山礼堂	1520	文艺/一级	115	－1～＋1	－8	7	3	6	NR-30
中南财经政法大学礼堂	1165	文艺/一级	105.6	－1.5～＋2.8	－8	9	6	4	NR-35
湖北师院 演艺厅	1140	文艺/一级	106.2	－4～＋7.1	－8	5	6	5	NR-25
鄂州大剧院	1200	文艺/一级	106	－3～＋4	－10	10	6	8	NR-30
黄石磁湖 剧院	860	文艺/一级	105.8	－10～＋3	－11	5	9	3	NR-30
荆门文体中心体育馆	3680	文艺/一级	105	－4～＋4	－12	14	10	11	NR-40
荆楚理工 学院礼堂	1200	文艺/一级	106	－2～＋3	－9	10	10	8	NR-35

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二、 使用情况

在第八届中国艺术节举行各类艺术比赛演出过程中，这些场馆总体上满足了艺术比赛演出的需要，受到来自全国各地的参赛表演团体及评审专家的较好评价，其观众厅的扩声系统也基本上满足了其声学要求，使其获得了较好声音效果。从测试指标数据与国家标准GB/T50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》和JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》等相对照，也基本上满足和接近其要求。存在差距的主要方面，一是传声增益，二是声场不均匀度。

三、 几点体会

一个用于文艺演出的专门场馆即演艺场馆观众厅的扩声系统的建设成功，是由多方面因素构成的，其主要包括工程设计、工程施工和工程检测调试与验收等三大环节。笔者就参与中国第八届艺术节部分场馆建设的技术指导及工程检测调试与验收工作的切身体会，并就扩声工程方面有关问题，谈谈自已的一点看法供同行参考。

1、演艺场馆扩声系统的设计及施工招标必须提出的技术要求

扩声系统的设计及施工招标，是扩声系统工程的最为重要的第一项工作。它的工作成功与否不仅影响工程造价，更重要的是直接决定扩声系统的技术水平与声音质量。为此演艺场馆扩声系统的设计及施工招标文件，必须提供的扩声系统设计及施工有关的技术要求，主要如下：

（1）设计与施工的说明文件

设计与施工的说明文件至少应包括：场馆功能与等级要求（其中包括是文艺演出或是多用途等功能及对应技术等级，对应技术等级需明确的其它要求：如是否设置独立的次低频扬声器系统、效果扬声器系统、系统音频处理是集中式数字系统或是分散式模拟系统等），扩声系统设计及工程验收的国家标准（主要包括：GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》、 GB4959-85《厅堂扩声系统测量方法》、 GB/T3557-94《电影院视听环境技术要求》、GY/T183—2002《数字立体声电影院的技术标准》、GB14197-93《声系统设备互联的优选配接值》、 GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收标准规范》、 GB50311-2000《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》、 GB50169-92《电气装置安装工程接地线路施工及验收规范》、 SJ2112-82《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》、 GB9031-88《声系统设备互连配接要求》、 GB/T15485《语言清晰度指数的记算方法》），扩声系统类型与等级及其主要技术指标和必要的设计计算书（如最大声压级、声场覆盖角、扬声器连线功率损耗、传声增益等），主声道路数，分频方式（功率分频或是电子分频）与分频段数，扩声系统供声方案即通常所说的扬声器布置方式，各类音视频接口分布与管线要求、接地要求，主要音视频设备的基本要求与数量等。

（2）完整的设计与施工图纸

完整的设计与施工图纸至少应包括：扩声系统原理图、声场分布覆盖分析图、设备布置图、设备接线图、管线图、扬声器安装节点图等。

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2、扩声系统设计必须建立在场馆的建声条件下进行

就目前的绝大多数扩声系统工程设计与施工而言，多是在已完成建筑施工的室内进行的。因此，在设计扩声系统时，首先要了解观众厅的建声条件——即所面对的建筑物的声学特性，主要有混响时间、厅内噪声等，然后依据预期要达到的音响指标，综合考虑房间的形状、装修、室内器物设置以至室内噪声的影响等诸多因素，设计一套应用于本场馆的扩声系统，从而获得尽可能接近设计指标的声学环境。同时还应提出音控室、音箱室的声学条件与要求。

3、主声道路数与各主声道扬声器独立全覆盖

主声道路数应依场馆功能要求及国家标准来确定，一般地用于文艺演出的且体型较窄或小型场馆，其扩声系统应由双声道（左、右）扩声系统组成，用于文艺演出的大、中型场馆，其扩声系统应由三声道（左、中、右）扩声系统组成。为了保证观众厅观众在放音时有较好的对应声道的立体声效果，就必须要求扩声系统的各声道主扬声器，对整个观众席做到各自独立完整覆盖，这样每个声道的主扬声器就有可能是由多组扬声器组合而成。它们在观众厅观众席上分区进行辐射与覆盖，即在深度上，分前区和后区覆盖，在宽度上分左区与右区覆盖。

在许多扩声工程中，这方面是立体声听音效果影响的重要因素。为此，笔者建议在多声道扩声场馆工程验收时，应对每个声道的最大声压级、传输频率特性、声场不均匀度、立体声分离度、立体声平衡度等技术指标进行分别检测，以确保其有较好的立体声效果。

4、扬声器分频网络

扬声器分频网络俗称扬声器分频器，它是针对扬声器的，也是扬声器管理的一部分，由于它的作用使扬声器在频域是分频段工作的，在空间是分区域分配的，所以扬声器的管理有信号的分配和分频，在完成分配和分频后才由各自的功率放大器去完成功率的放大或直接驱动各自频率单元的扬声器。扬声器分频的主要作用是为了展宽扩声频带、改进频响、提高音箱效率和保护中高音扬声器不受损坏等功能而设置的设备。

扬声器分频器目前主要有两种类型，一是功率分频（无源分频器），它具有成本低、简便，一组音箱只需一台功率放大器驱动等优点，但存在功率损耗、产生相移等缺陷。另一种是电子分频（有源分频器），它具有无功率损耗、无相移、可补偿音箱高中低单元间平衡的不足及对声音的修饰等优点，但存在成本高、而且还要增加功率放大器数量等缺点。

分频器按分频段数不同常有二分频、三分频、四分频等，分频段数一般是依扬声器的频带宽度来确定。但在实际工作中分频段数多的系统其音质更为平滑、更为适合各类音源扩声与重发要求。为此作为文艺演出类大、中型场馆的扩声系统宜采用电子分频、至少为三分频的分频网络。

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5、扩声扬声器的合理布置方式

整个扩声系统中，扬声器系统（音箱）的布置最重要。布置的好坏直接影响。整个扩声系统的效果。

   （1）布置的原则：

     1) 使大厅声场均匀。

     2) 视听方向一致。

     3) 有利克服回输，提高传声增益。

     4) 线路简单，便于维修。

     5) 扬声器发出的声音要比自然声延迟5-30ms（毫秒）。

     6) 每个声道的扬声器应独立覆盖全部观众席。

   （2）常用布置方式：

      演艺场馆扬声器的常用布置方式一般为集中式和分区式两种，其中集中式的布置方式，主扬声器靠近自然声源，一般放在台口上方（常称一字型）或台口上方与较高处舞台两侧（常称品字型）。同时在台口较高场合，在舞台两侧和乐池墙裙处可加辅助扬声器，使声像下移，保证视听一致。分区式布置方式是 在大型或较长的厅堂，主扬声器除在台口上方或台口上方及舞台两侧布置外，还在观众厅中部两侧墙再布置两组补声扬声器。但要注意：在不用延时器情况时，前后相邻两组扬声器之间距离最好在12米左右，最大不超过15米，当两组音箱距离大于等于17米时，也就是声音到达人耳的时间差大于50ms，系统中必须加入“延时器”。否则将产生混响感，声音听不清。同时调整延时器，以确保后座观众听不到两个声音。这种方式一般只能用于两声道扩声系统。

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6、主扬声器最大声压级的确定

演艺厅堂扩声，同其他任何室内扩声一样，都存在着一个根据扩声场所的声压级确定所用音箱的最大声压级或功率容量问题。虽然对于一个给定的房间来说，设计者可以根据经验，确定自己所熟悉的音箱的电功率，但对于一个任意的房间、一个随意的音箱品牌来说，只凭经验估计不靠科学计算，是不足取的。因为功率过小，就会达不到应有的响度和清晰度；而功率过大，又会造成不必要的浪费。同时满足扩声场所声压级要求的音箱的电功率，不仅与音箱的灵敏度级、指向性因数、指向性系数等参数有关，还与扩声场所的峰值因数、房间常数有关。所以，在设计一套扩声系统时，必须进行应有的科学而有效的计算。

（1）音箱的指向性因数、指向性系数和灵敏度级、最大输入音频功率。

   　指向性因数Q（d）：它表示的是音箱在空间某点所产生的声强比理论上的无指向音箱所产生声强增加的倍数。实际计算中，它由音箱垂直方向的辐射角V和水平方向的辐射角h来计算：

   Q(d)=180°/sin-1[sin(v/2)·sin(h/2)]

   式中，V与h的单位都是度（°），Q（d）无量纲。

   　指向性系数Q(θ)：它表示的是音箱的偏离其辐射轴向0角度产生的声压，比其轴向同距离点的声压衰减的倍数。由于Q(θ)是声压的函数，而声强与声压的平方成正比，所以上式中Q(θ)有的是以平方的形式出现，即Q2 (θ)。Q(θ)由下式参照音箱的指向特性图案（或称指向性图形）给出：

   　　20 lgQ(θ)=L(0)- L (θ),即：Q(θ)=100.5[L(0)-L(θ)] ，式中，L(0)为偏离音箱轴向0角的测量点的声压级，L（θ）为偏离音箱轴向θ角上同等距离处的声压级。

    灵敏度级Ls：音箱在1W基准电功率驱动下（声源为粉红噪声），在其轴向1m处产生的声压级。单位为：dB 。

    最大输入音频功率Lwmax是指扬声器在不超过最大不失真的前提下的最大输入音频功率。单位为：W。

（2）观众厅最大扩声距离且偏主扬声器声轴θ角度处的最大声压级

观众厅在主扬声器的声辐射作用下，在最大扩声距离rmax且偏主扬声器声轴θ角度处的最大声压级，计算公式为：

L（rmax，θ）max=Lwmax+10 lg{[Q(d)·Q(θ)/4лr2]+4/R}

   　其中，Lwmax为扬声器最大声功率级为：

Lwmax = Ls+10lgWemax。

式中Wemax为扬声器最大输入功率。

可以看出，室内声场距离音箱r处的声压级Lr不仅是Q（d）、Q(θ)、Ls、R的函数，更是电功率Wemax的函数。

L（rmax，θ）= Ls+10lgWemax +10 lg{[Q(d)·Q(θ)/4лr2]+4/R}

以上室内仅只考虑只有一个音箱时的情况，当有多个指标相同的音箱时，声场内某一点距离各个音箱的r便不相同，不仅如此，该点偏离各个音箱轴向的夹角也将各不相同，由此带来的Q(θ)也就不同。此时便有：

   　　L（rmax，θ）max =Lwmaxi+10 lg{[Q(d)·Q(θi)/4лrmax2+…

+Q(d)·Q2（θn))/4лrmax2]+4/R}

   　式中，Lwmaxi为其中一个音箱的声功率级，Q（θn）为该点偏离第n个音箱轴向所带来的指向性系数，rmax为该点到第n个音箱的距离。

   　上式就是集中式扬声器系统扩声情况下，室内任意一点的声压级的表达式。

由于目前演艺场馆扩声大多应用集中方式，所以实际计算扬声器电功率时为方便计，先只考虑一个主声道扬声器的声压级，然后再用叠加法计算总声压级。换句话说，用上述方法计算时，只要事先将听音区声压级L（rmax，θ）max 比设计值降低10 lg ndB，n为扩声系统的声道数。这样，室内声场实用的声压级表达式，例可以近似地表述为：

   　L（rmax，θ）max =Lwmax+10 lg{[Q(d)·Q(θ)/4лr2]+4/R}+10 lgn

在实际工程中，为了保证观众厅最远处即观众厅最后一排两边观众的声压级也达到设计要求，式中θ偏角常根据观众厅的长度L及宽度W由下式计算：

θ=arctgL/2W

当只考虑室内的直达声能、忽略混响声能时，可有：

L（rmax，θ）max = Lwmax +20lg rmax

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（3）主扬声器最大声压级

   综上所述，主扬声器最大声压级Lwmax计算公式为：

    Lwmax= L（rmax，θ）max-10 lg{[Q(d)·Q(θ)/4лr2]+4/R}-10 lgn

在实际工程设计中，观众厅最大扩声距离rmax且偏主扬声器声轴θ角度处的最大声压级L（rmax，θ）max，通常是按场馆的功能要求套国家标准所确定的扩声类型与等级中的最大声级级技术指标Lpmax来确定，这样主扬声器最大声压级工程计算公式为：

Lwmax= Lpmax-10 lg{[Q(d)·Q(θ)/4лr2]+4/R}-10 lgn

当只考虑室内的直达声能、忽略混响声能时，可有：

Lwmax = Lpmax +20lg rmax-10 lgn

其中，每一声道主扬声器最大功率级Lwmax则为：

Lwmax = Ls+10lgWemax。

7、设备的主要要求必须明确

扩声系统的设备主要由传声器、调音台、功率放大器、扬声器以及中间增加了各种信号处理设备（也称周边设备）这样五大功能块组成。随之数字化和网络化，设备的更新换代，使系统的整合和控制、信号的传输和调整的方式也随之而变，除模拟设备外还出现了数字设备。同时这些设备必须满足扩声系统的整体要求，为此扩声系统的设备的主要要求必须明确。

8、线管的布置合理与否将直接影响系统安全稳定工作与系统噪声

有些工程由于设计深度不够，同时在施工中一些施工人员对此认识不够，或忘掉、或只给一个很小的空间让音响灯光设备挤在一起，并公用一条供电线路。这会给扩声系统的施工带来很大的麻烦，并直接影响扩声系统的声音质量。因此，不仅要求扩声系统与灯光系统要分别供电，还应要求提供合乎标准的地线。该地线应用铜管深埋，其接地电阻不应大于1欧。应该使用电阻仪进行测量，否则将可能产生难以排除的噪声并可能使操作人员遭到电击。

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9、主观评价与技术要求

主观评价就是人对某一客观事物外在表现的基本要素的描述，不是音响特有的，乐器有，场馆也有，其目的和方法略有不同。一般来讲，音响的终端是和人打交道，在大部分情况下也是以人为本，任何一个人都有权利对它评头论足。严格的主观评价程序对听音环境、听音内容、听音人、评价术语的使用及评分方式均有严格的定义和要求。于是，衡量一个系统的品质除了系统的设备与听音场所物理上的各种技术要求外，又增加了主观评价的方法。因为客观测量还不能完全反映一个系统的品质。很久以来，技术人员除了在寻找新的客观参数外，也一直在寻求这种客观和主观的对应关系。遗憾的是，直到现在仍没有明确的结论。这个问题能否解决，那是以后的事。就目前的现状来看，广义说，基本无解，但在某些条件的限制下，某些问题又能解决。如清晰度和可懂度问题，已解决并用于音响工程设计之中。

综上所述，扩声系统的扩声、重放声的优劣与来自方方面面的各种因素的关系较大，人们在欣赏或评价时，不可一概而论，也不可人云亦云。在对某一扩声系统的声音效果进行评价时，只要感觉到符合自己的欣赏习惯，那么这一扩声系统就是较好的。另外，在选择了适合自己欣赏习惯的音响设备后，在条件允许的情况下，采取一定的方法，尽量地改善听音环境，同时，也不可忽视系统的调校这一问题，这样才能充分发挥扩声系统的声音效果，使其效果趋于完美。

　　那么如何对扩声系统的声音进行评价呢? 一般来说， 从主观评价上讲主要有以下几项：

(1)声音解析力好

　　所谓声音的解析力好是指系统重放声失真很小，瞬态响应好，频带宽且均匀，中音有力度，高音亮而不剌，低音厚而不混，层次感较好。在欣赏解析力好的系统放声时，好似有一潭泉水，一眼即可望到底的感觉。

   (2)声音要有力度

　　系统重放声较为柔和是对重放声的中、低频而言，中、低频需要有一定的力度，听起来有一定的弹性。但听起来不能过“硬”得有一定的“松”的感觉。比如：在欣赏打击乐器时，低音鼓的的声音就能够反映出器材重放声是否柔和，鼓点“咚”的一声如果收得较快，则说明重放声的混响时间较短，声音听起来会有干涩感，反之如果“咚”的一声延迟过长，则说明器材重放声较为松驰，声音听起来有一种肥大，含糊不清的感觉。

   (3)声音要丰满

　　声音丰满是指器材的重放声的高、中、低音的比例适当，听起来有一定的活跃度，使听音者好似在演奏现场直接聆听乐队在演奏一样，不干不燥，听感亲切、自然。

    (4)声音要有层次

　　声音有层次是指器材的重放声能够反映出一个乐队的整体感，使听者体会出哪些部分是高音区、哪些部分是低音区，并能够判断出某个乐器的位置，产生一定的动态范围。

   (5)重放声不能发剌

　　声音发剌是指重放声中的高频成份较多， 听感声音毛糙有高频的附加音产生。一般产生的原因主要为高频提升过多、失真较大、放大器有过载、音箱分频设计不合理等现象。

(6)声音切不可混浊

　　声音混浊是指中、低频的混响时间过长，中、高频，声音的明亮度较差。一般产生的原因主要为低频提升过多、放大器存在谐振或互调失真，系统设备的瞬态响应较差。另外，重放环境的因素也是造成声音混浊的原因之一。

   (7)声音不能发破

　　一般当器材的放大器产生较严重的谐波失真、互调失真或削波失真时会产生，较严重时有时还会伴有“啪啪”的汽船声。

(8)立体声效果好

立体声效果好主要由分离度高和立体声平衡度要好来评价。分离度表示了音响系统中各个声道之间的隔离度，它实际上反映了各个声道之间相互串扰的程度。如果各个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体声感将被减弱。例如：一般在试听时，可以播放一张战争片，如果分离度较好的，比如当画面中的人物在位于画面的左侧开枪射击，那么音箱所出现的枪声应在左边的主声道音箱中表现出来，而在画面的右边应没有或只有较小枪声。如果左、右两个音箱均出现同等响度的枪声，则说明系统的分离度较差。立体声平衡度表示系统主声道的左、中、右三个声道重放增益的差别，就是也就是左、右声道的声音的响度一致。

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四、结束语



扩声系统设计首先是满足场馆的功能要求，然后工程设计人员应依据工程规范和国家标准进行。它的主要任务是保证听众有足够的声压级，声音清晰、声场均匀等。而工程施工必须按照图纸，并在具有较高音响专业水平的工程技术人员的监理下完成，最后声音效果检测与调试，应请具有较高音乐专业水平的艺术专家协助进行。只有这样，一个演艺场馆的扩声系统，才会满足其功能要求，才会发挥这套系统应该发挥的专业水平。

总之，扩声系统工程的全过程即设计、施工及调试的目的，是为实现演艺场馆的功能要求。该系统要还原的是艺术的声音，它不单纯是技术问题，还应有人的那种灵感和悟性，因此，要以人为本，通过设计、工程施工、检测与调试，从而创造出更优秀更高品质的艺术品来。

liuchuang

好好学习天天向上

zhuxue851204

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