中國館《清明上河圖》的音響系統(tǒng)

潘桂華

（上海安恒利擴聲技術(shù)工程有限公司，上海 200082）

中國館由4 9米層的“東方足跡”、41米層的“尋覓之旅”和33米層的“低碳行動”三個展區(qū)組成，參觀游覽路線是自上而下通過環(huán)形步道依次參觀。

第一展區(qū)“東方足跡”分布在49米層，是中國國家館的核心展區(qū)，含有 “倒掛城市”、“多媒體影院”、“歲月回眸”、“智慧的長河”、“希望的大地”5個展項。通過這些風格迥異的展項，重點展示中國城市發(fā)展理念中的智慧。國寶名畫《清明上河圖》被藝術(shù)地再現(xiàn)于該展區(qū)“智慧的長河”展項中，傳達中國古代城市的智慧。

上海安恒利擴聲技術(shù)工程有限公司有幸承接了“東方足跡”的燈光音響系統(tǒng)的深化設(shè)計，負責該展項專業(yè)燈光音響方案的施工、安裝和調(diào)試等實施工程。本文淺析“智慧的長河”展項《清明上河圖》的音響系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概況

“智慧的長河”是中國館的核心展項，長達百米的《清明上河圖》依墻而立，畫中的人物、場景栩栩如生，一派活靈活現(xiàn)的北宋汴京的繁華景象；《清明上河圖》下前方設(shè)置一條“河流”，“河水”波光粼粼，不時拍打河岸。參觀者置身于這樣的場景，猶如穿越時空來到北宋，盡情享受著當時的民風民情。河中間設(shè)置了8個智慧點，利用音視頻的方式形象地為每一參觀者介紹8個與《清明上河圖》有關(guān)的主題。

該展項的音響系統(tǒng)是一個23聲道的、具有立體空間感的聲音重放系統(tǒng)。利用BSS BLU800系列數(shù)字音頻處理器的音頻處理功能，將23個聲道有機整合在一起，自動有序地重放來自硬盤播放機的預(yù)存音源，包括背景音樂、聲效模擬以及人員疏散指導(dǎo)等。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

該音響系統(tǒng)集成了FOSTEX、BSS、CROWN、JBL和SHURE 等眾多的國際知名品牌，組成設(shè)備有：手持式無線傳聲器：SHURE ULXS24/58 1套；音源：FOSTEX D2424LV 1臺；數(shù)字音頻處理器：BSS BLU160 2臺、BSS BLU120 1臺；功放：CROWN XLS602D 14臺、CROWN XLS402D 5臺；揚聲器系統(tǒng)：JBL CONTROL28 54只。

圖1 “智慧的長河”展項的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

該音響系統(tǒng)設(shè)備的選擇，沒有選用最昂貴的設(shè)備，而是選用最合適的、最安全的產(chǎn)品構(gòu)建系統(tǒng)。除音源播放器外，其他均為美國HARMAN 集團產(chǎn)品，它們的共同特征是：

（1）技術(shù)成熟。具有豐富的國內(nèi)外重大工程的成功應(yīng)用經(jīng)驗。

（2）性價比高。如揚聲器系統(tǒng)JBL CONTROL 28，盡管體積不大，低音單元只有8英寸，但聲音細膩、動態(tài)范圍大、低音沉穩(wěn)、音質(zhì)寬泛，對人聲、音樂或者樂器具有良好的還原能力，特別適用于“智慧的長河”這種不需要很大聲壓級但要求聲音細膩、聲音表現(xiàn)元素多且揚聲器系統(tǒng)安裝空間有限的展項使用。

2 使用需求

根據(jù)展項創(chuàng)意深化設(shè)計其音響系統(tǒng)，主要使用需求為：

（1）播放背景音樂。要求背景音樂的風格、節(jié)奏與《清明上河圖》所展示的意境相符。

（2）模擬特殊聲效。要求依景模擬相應(yīng)的聲像聲效和環(huán)境聲效。配合多媒體《清明上河圖》，營造出車、馬、水流聲、集市叫賣的吆喝聲、駝鈴聲、搖櫓等各種特殊聲效；結(jié)合“河流”，模擬水流聲和拍岸聲等環(huán)境聲效。

（3）播放與“河流”中設(shè)置的8個智慧點相對應(yīng)的聲音信息。

（4）用于疏導(dǎo)人流的擴聲。展項內(nèi)人流量激增時，服務(wù)人員通過音響系統(tǒng)及時指導(dǎo)人員疏散，以保證參觀人員流動的暢通和公眾活動空間的使用安全性。

3 揚聲器系統(tǒng)布局及聲道設(shè)置

針對上述需求，結(jié)合展項的主題創(chuàng)意，共設(shè)計了23個聲道。1個為背景音樂聲道，1個為環(huán)境聲效聲道，14個為特殊聲效聲道，還有8個是對應(yīng)8個智慧點的聲道。共使用54只全音域的JBL CONTROL28揚聲器系統(tǒng)。

3.1 背景音樂

在觀眾廳上空均勻布置22只JBL CONTROL28揚聲器系統(tǒng)，覆蓋觀眾走道。基于背景音源的單一性，將22只揚聲器系統(tǒng)構(gòu)建成1個聲道。圖2為背景音樂揚聲器系統(tǒng)的布位。

圖2 背景音樂揚聲器系統(tǒng)布置圖

圖3 環(huán)境聲效揚聲器系統(tǒng)布置圖

3.2 特殊效果聲

3.2.1 環(huán)境聲效

在靠近觀眾走道的“河”岸邊，均勻布置10只JBL CONTROL28揚聲器系統(tǒng)，構(gòu)成1個模擬水流聲和水的拍岸聲的環(huán)境效果聲道。觀眾站在岸邊，感受到的是“河水”潺潺流動，不時拍打河岸；看到的滿眼盡是北宋的繁華景象。圖3為環(huán)境效果揚聲器系統(tǒng)的布位。

3.2.2 聲像聲效

14個特殊效果聲道，各聲道重放的是有關(guān)聯(lián)的但不盡相同的內(nèi)容。14個聲道配合《清明上河圖》的視頻畫面，營造出一幅幅形象生動的多媒體場景。

每個聲道使用JBL CONTROL28揚聲器系統(tǒng)1只，根據(jù)視聽一致的原則進行布位，即觀眾看到的圖像和聽到的聲音是來自同一方向的，布置在每一主題視頻畫面的上方。圖4為聲像效果揚聲器系統(tǒng)的布位。

3.2.3 智慧點聲效

在每一智慧點視頻顯示設(shè)備的后部落地安裝1只JBL CONTROL28揚聲器系統(tǒng)，共8只。這種布局方式既為參觀者提供了聲像一致的視聽效果，又使該系統(tǒng)不需要使用價格昂貴的特殊揚聲器系統(tǒng)，就可有效控制其在觀眾席的覆蓋區(qū)域，完全避免了相鄰智慧點之間的聲音干涉，保證了參觀者能清晰地聽到每一智慧點的語音信息。圖5為智慧點揚聲器系統(tǒng)的布位圖。

3.3 人流疏導(dǎo)擴聲

充分利用BSS BLU 數(shù)字音頻處理器的先進技術(shù)，將背景音樂的重放和人流疏散指導(dǎo)的擴聲集成于一套揚聲器系統(tǒng)實現(xiàn)。常規(guī)狀態(tài)下這套揚聲器系統(tǒng)重放背景音樂，一旦疏導(dǎo)人流的講解傳聲器信號接入時，BSS系統(tǒng)自動壓低背景音樂音量（調(diào)整范圍為-70 dB ~ 0 dB），將講解內(nèi)容的擴聲電平始終控制在高于展區(qū)背景噪聲15 dB以上。最終，利用人耳的掩蔽效應(yīng)，為參觀者提供清晰的疏導(dǎo)講解。

表1 展項音響系統(tǒng)與實況擴聲系統(tǒng)對比

4 控制系統(tǒng)

在規(guī)劃和設(shè)計了合理的揚聲器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，接下來就是為展項提供一套符合設(shè)計創(chuàng)意的控制系統(tǒng)，確保上述揚聲器系統(tǒng)按照設(shè)計創(chuàng)意的預(yù)設(shè)目標進行工作。

4.1 與實況擴聲系統(tǒng)的差異

在介紹之前，先了解展項音響系統(tǒng)與實況擴聲系統(tǒng)之間的差異，如表1所示。鑒于兩者工作方式的差異，它們的組成結(jié)構(gòu)和控制方式也不相同。

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實況擴聲系統(tǒng)由音源、調(diào)音臺、數(shù)字音頻處理器、功放和揚聲器系統(tǒng)5種基本功能設(shè)備組成。系統(tǒng)框圖如圖6所示。

展項擴聲系統(tǒng)由音源、數(shù)字音頻處理器、功放和揚聲器系統(tǒng)4種功能設(shè)備組成。針對其重放內(nèi)容固定不變和自動操作控制的使用特征，省去了需人為操作和可動態(tài)調(diào)整音頻處理參數(shù)的調(diào)音臺。系統(tǒng)框圖如圖7所示。

圖4 聲像聲效揚聲器系統(tǒng)布置圖

圖5 智慧點揚聲器系統(tǒng)布置圖

圖6 實況擴聲系統(tǒng)框圖

圖7 展項擴聲系統(tǒng)框圖

（2）控制核心

實況擴聲系統(tǒng)的控制由靜態(tài)和動態(tài)兩部分組成。靜態(tài)控制數(shù)據(jù)存儲于數(shù)字音頻處理器，動態(tài)控制是利用調(diào)音臺實現(xiàn)的。展項系統(tǒng)以靜態(tài)控制數(shù)據(jù)為主，存儲于數(shù)字音頻處理器內(nèi)。這些參數(shù)一經(jīng)設(shè)定，在運行過程中幾乎不用再作調(diào)整或修改。

圖8 BSS BLU800系列數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻處理器

圖9 24 × 24音頻矩陣

4.2 音響控制系統(tǒng)核心

從提高系統(tǒng)的安全可靠性的角度出發(fā)，采用分散式結(jié)構(gòu)的音響控制核心，而不是集中式，以分攤和降低系統(tǒng)的故障風險。

以3臺美國哈曼集團的B S S BLU800系列數(shù)字音頻處理器構(gòu)成“智慧的長河”展項的控制核心。如圖8所示。2臺為內(nèi)置DSP處理的BSS BLU160；1臺為沒有內(nèi)置DSP 處理的BSS BLU120，作為前兩臺設(shè)備的物理輸入輸出接口的擴充，其所需的音頻處理資源共享于2臺BSS BLU160。3臺設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)均為8×8，即8個輸入通道，8個輸出通道，組合使用后構(gòu)成了1套24 × 24規(guī)模的信號路由矩陣。如圖9所示。展項使用的是24 × 23的信號路由矩陣。23路輸入通道接入來自多軌硬盤機的音源信號，經(jīng)BSS控制核心處理后輸出送至23個揚聲器系統(tǒng)聲道，還有1路輸入通道接入講解傳聲器的信號，路由至背景音樂的輸出聲道。如圖10所示。

圖10 控制核心內(nèi)部處理結(jié)構(gòu)

圖11 音量控制面板

存儲于BSS BLU800數(shù)字音頻處理器內(nèi)的靜態(tài)控制數(shù)據(jù)包括常規(guī)的信號路由設(shè)定、房間均衡調(diào)整、動態(tài)調(diào)整以及延時等參數(shù)的設(shè)置?？紤]到該展項是公共活動空間，其背景噪聲是隨著人流量和人流源的差異動態(tài)變化的，因而將系統(tǒng)音量電平的控制設(shè)計成動態(tài)調(diào)整方式。通過一塊簡單直觀的控制面板（相連于數(shù)字音頻處理器），使用者可及時調(diào)整和平衡現(xiàn)場音量。如圖11所示。

5 展項工作方式

“智慧的長河”展項通過生動形象的多媒體（聲音燈光視頻聯(lián)動）方式將所要表達的主題傳遞給每一位參觀者。展項內(nèi)設(shè)有一套總控系統(tǒng)，由其觸發(fā)啟動每場多媒體SHOW的支撐系統(tǒng)（燈光、音響和視頻系統(tǒng)）。音響系統(tǒng)FOSTEX D2424LV 24軌硬盤機的RS232串口受其觸發(fā)后，自動重放預(yù)存音源。

6 運行的安全可靠性

在世博會運行期間，中國館是沒有休息日的，每天系統(tǒng)的正常工作時段為早上7點到晚上10點；遇到重大活動時更早，6:30分之前設(shè)備必須全部就位。在運行過程中，不允許系統(tǒng)癱瘓這種最為嚴重的故障現(xiàn)象發(fā)生；出現(xiàn)局部故障時，當場應(yīng)急處理。故障設(shè)備的維修和系統(tǒng)的維護只能在閉館后開館前的這一時間段進行。這種運行方式對展項內(nèi)的任一專業(yè)系統(tǒng)都提出了很高的安全可靠性運行需求。音響系統(tǒng)在選用高安全、高可靠設(shè)備的基礎(chǔ)上，著重從三方面來提高和保障系統(tǒng)運行的安全可靠性。

6.1 應(yīng)用冗余備份

對關(guān)鍵設(shè)備多軌硬盤機和BSS BLU數(shù)字控制核心配備冗余和設(shè)置應(yīng)急措施，對非關(guān)鍵組成設(shè)備功放和揚聲器系統(tǒng)設(shè)有備品、備件。根據(jù)每一組成設(shè)備對系統(tǒng)運行安全可靠性的影響大小來定義關(guān)鍵設(shè)備和非關(guān)鍵設(shè)備的概念。若展項中FOSTEX硬盤機出現(xiàn)故障，嚴重時會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；分散式結(jié)構(gòu)的BSS控制核心出現(xiàn)故障，將影響較大區(qū)域的參觀區(qū)域沒有聲音。因此，提供了充分有效的現(xiàn)場故障應(yīng)急措施。若單臺功放或揚聲器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，對展項產(chǎn)生的影響非常小，可在閉館后維修維護。

6.2 冗余的技術(shù)指標

前后級設(shè)備之間接口性能一致，技術(shù)指標匹配合理。如功放和揚聲器系統(tǒng)之間，每臺功放均預(yù)留了不少于20%的余量，避免瞬態(tài)信號出現(xiàn)時對系統(tǒng)安全可靠性指標產(chǎn)生影響。

6.3 合理的設(shè)計

在每一功放通道上，負載的揚聲器系統(tǒng)數(shù)量不超過2個，把功放故障對展項系統(tǒng)的影響降至最小。采用集散式的，而不是集中式的控制結(jié)構(gòu)，由3臺 BSS BLU800設(shè)備構(gòu)成；任意一臺設(shè)備發(fā)生故障，不影響其他2臺的工作狀態(tài)。

送入每一功能揚聲器系統(tǒng)組的信號至少由2臺BSS BLU設(shè)備提供，而不是集中在單臺設(shè)備上，大大降低各功能揚聲器系統(tǒng)的故障風險。

世博會期間，“智慧的長河”展項《清明上河圖》的音響系統(tǒng)運行正常，為數(shù)百萬名觀眾提供了清晰、動聽的聲音服務(wù)。通過該系統(tǒng)實施方案的實踐，使我們在展覽展示中音響系統(tǒng)的運用能力得到了很大的提高，故撰寫此文，以期與同行之間進行交流，并希望今后能開展相關(guān)合作，共同致力于提高展覽業(yè)的專業(yè)音響技術(shù)水平。