章丘市體育館擴(kuò)聲系統(tǒng)

王希坤

（山東同力科技發(fā)展有限公司，山東 濟(jì)南 250002）

1 工程概述

章丘市體育館位于章丘市唐王山路以北，羊步嶺路以南，西環(huán)路以東，占地面積36000 m2，建筑面積13 986 m2，為三層框架結(jié)構(gòu)，擁有5000個坐席。該體育館為二級甲類中型體育館，設(shè)計使用年限為50年。在第十一屆全國運(yùn)動會（以下簡稱“全運(yùn)會”）期間承擔(dān)了男子排球和女子排球的比賽項(xiàng)目。

2 擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計原則及依據(jù)

承辦“全運(yùn)會”排球比賽是章丘市歷史上承接的規(guī)模最大、規(guī)格最高的體育賽事，市委市政府高度重視，曾專門召開擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計論證會。根據(jù)體育館全運(yùn)會賽場的重要用途，并結(jié)合工程工期緊、任務(wù)重等特點(diǎn)，承擔(dān)音響設(shè)計的山東同力科技發(fā)展有限公司提出擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計原則，獲得通過。

設(shè)計原則是：

（1）可靠性。系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)合理、穩(wěn)定、可靠，所選用的設(shè)備應(yīng)經(jīng)過足夠的類似業(yè)績實(shí)踐考驗(yàn)，確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

（2）靈活性。應(yīng)考慮比賽中對擴(kuò)聲系統(tǒng)信號傳輸?shù)男枨?；同時，也應(yīng)滿足在“全運(yùn)會”結(jié)束后體育館運(yùn)營的需要。

（3）經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)應(yīng)在滿足功能及指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，選用性價比高的產(chǎn)品，以節(jié)省費(fèi)用。

3 擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計指標(biāo)及要求

體育館用于舉行體育競賽、一般性大型集會（如團(tuán)體操等語言和綜合文藝）等，其固定安裝的擴(kuò)聲系統(tǒng)基本功能為語言擴(kuò)聲和音樂重放，要求保證語言清晰度，同時，兼顧團(tuán)體操音樂伴奏、賽間和開閉幕式音樂重放，的使用要求。

根據(jù)業(yè)主提出的相關(guān)功能和技術(shù)參數(shù)要求，并依據(jù)現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，系統(tǒng)滿足JGJ/T131-2000《體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程》中的擴(kuò)聲系統(tǒng)一級指標(biāo)要求，觀眾區(qū)場地指標(biāo)如下：

（1）最大聲壓級：105 dB；

（2）傳輸頻率特性：以250 Hz～4 kHz平均聲壓級為0 dB，此頻帶內(nèi)允許±4 dB的變化，63 Hz～125 Hz和4 kHz～8 kHz的允許變化范圍應(yīng)符合包絡(luò)框的要求；

（3）傳聲增益：250 Hz～4 kHz平均不小于-10 dB；

（4）聲場不均勻度：中心頻率為1 kHz、4 kHz時，大部分區(qū)域不大于8 dB；

（5）系統(tǒng)噪聲：系統(tǒng)不產(chǎn)生明顯可察覺的噪聲干擾（如交流噪聲等）。

4 相關(guān)特性及擴(kuò)聲系統(tǒng)的組成

體育館整體造型為圓形，直徑約96 m；內(nèi)部為三層框架結(jié)構(gòu)；頂部為圓形，采用PTFE膜結(jié)構(gòu)工程覆蓋。圓形的結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生聲聚焦及顫動回聲等嚴(yán)重影響清晰度的情況發(fā)生，音響設(shè)計與聲學(xué)設(shè)計單位緊密協(xié)作，多次進(jìn)行溝通探討，盡量實(shí)現(xiàn)建聲與電聲的完美結(jié)合，確保達(dá)到擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)及功能需求。

4.1 觀眾區(qū)揚(yáng)聲器系統(tǒng)

針對體育館較差的聲學(xué)條件，為了達(dá)到擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的選取至關(guān)重要。揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)具備較高指向性控制能力，以最大程度避免出現(xiàn)聲干涉情況。經(jīng)過EASE軟件模擬計算，及合理使用安裝條件和建筑整體美觀要求等因素，最終選用美國EV品牌的FRX+系列室內(nèi)版揚(yáng)聲器系統(tǒng)。在中等箱體情況下，全號筒加載、同軸設(shè)計和足夠的輻射表面，使EV FRX+PI音箱在低至250 Hz時仍能保證優(yōu)秀的覆蓋角度控制能力，9只揚(yáng)聲器系統(tǒng)吊掛于馬道內(nèi)圈，分區(qū)覆蓋東西南北四個方向的看臺。圖1為吊裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

4.2 比賽場地?fù)P聲器系統(tǒng)

比賽場地?fù)P聲器系統(tǒng)由兩只EV品牌的EVI-15全頻揚(yáng)聲器組成，分別吊裝于馬道北側(cè)和南側(cè)。EVI-15為具有可變強(qiáng)度（VI號角）揚(yáng)聲器，專為要求長距離投射或有需要延遲聲源的環(huán)境而設(shè)計。EVI系列對于需要方形覆蓋場地的固定安裝音響工程來說，是一個十分經(jīng)濟(jì)的解決方案。在一般的室內(nèi)空間，由揚(yáng)聲器系統(tǒng)到最后排聆聽者的距離，普遍是前排坐席的2倍～3倍長，存在著低清晰度及低可懂度的問題，但VI號角卻能提供6 dB～8 dB聲壓增益覆蓋，很好地解決了這一問題。EVI揚(yáng)聲器系統(tǒng)是用18 mm厚的13層樺木制造，外箱是漆有紋表面及不銹鋼面罩。

4.3 流動擴(kuò)聲系統(tǒng)

考慮到體育館多樣的需求，擴(kuò)聲系統(tǒng)特別配備了4只EV的SXA250有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)。賽事中，兩只放置于運(yùn)動員檢錄口處，兩只放置于主席臺區(qū)域，提供返送功能；賽后運(yùn)營中，可以將4只音箱放置于比賽場地，為文藝排練等提供補(bǔ)聲。

4.4 信號拾取部分

根據(jù)國家規(guī)范及體育館的使用要求，館內(nèi)設(shè)置了音頻信號接入箱，各箱內(nèi)的音頻信號線匯集到3層擴(kuò)聲機(jī)房后，接入音頻跳線盤，可以根據(jù)不同的要求，靈活快捷地設(shè)置信號路由。其中，在一層比賽大廳共設(shè)置了6臺音頻接入箱，每個接入箱提供四位音頻信號，可方便記者席、流動音響的接入、音頻測試等要求。在運(yùn)動員檢錄處設(shè)置了兩個地面插座，內(nèi)各留一路輸出音頻，供有源音箱接入，在運(yùn)動員入場時可以進(jìn)行廣播通知。在主席臺席設(shè)置了兩個插座箱，可提供8路音頻接口；另外，在記者席及裁判位各設(shè)置一個插座箱，每個可以提供4路音頻接口。信號綜合插座箱設(shè)置見表1。

4.5 信號源

4.5.1 傳聲器

系統(tǒng)配備了4套德國Sennheiser品牌的EW335G2無線手持傳聲器和2套EW322 G2無線領(lǐng)夾傳聲器，并特別為主席臺及裁判發(fā)言需要，配備了6套EV的PC-18/XLR鵝頸會議系統(tǒng)傳聲器，該傳聲器3種指向性可調(diào)，語言清晰自然。另外，考慮到今后的運(yùn)營需要，還配備了2只美國SHURE的SM58有線傳聲器。

4.5.2 節(jié)目源

配備了1臺日本PIONNER的DV-300 DVD機(jī)，1臺日本SONY MDS-JE480 MD機(jī)，1臺日本TASCAM CD-160 CD播放機(jī)，1臺SONY TC-WE475 雙卡座，可以滿足目前節(jié)目源的重放及錄制需要。

表1 體育館擴(kuò)聲系統(tǒng)信號綜合插座箱設(shè)置表

5 調(diào)音臺

調(diào)音臺選用英國ALLEN & HEATH公司GL2800-832，它具備32單通道輸入，每通道可獨(dú)立的幻象供電與相位轉(zhuǎn)換，8 個編組，可聲像定位接入到左右信道與主信道。該調(diào)音臺經(jīng)過音響設(shè)計單位眾多工程選用發(fā)現(xiàn)其工作穩(wěn)定，本底噪音低且性價比較高。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性，特為調(diào)音臺增設(shè)了一臺電源，實(shí)現(xiàn)電源部分的一主一備，這樣通過極少的投資，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

6 信號處理

信號處理部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，系統(tǒng)調(diào)試中均衡、延時等參數(shù)都要通過其調(diào)整。經(jīng)過綜合考慮最終選用EV品牌的N8000網(wǎng)絡(luò)數(shù)字媒體處理矩陣。

N8000采用模塊化開放式結(jié)構(gòu)形式，包括主機(jī)和AI-1模擬輸入卡、MI-1話筒輸入卡、AO-1模擬輸出卡、DI-1數(shù)字AES/EBU輸入卡，以及CM-1 COBRANET擴(kuò)展卡。根據(jù)系統(tǒng)需求的不同，可以靈活的選配以上各卡，用戶可避免為多余功能浪費(fèi)資金，最大程度節(jié)省費(fèi)用。

本工程選配了1張MI-1傳聲器輸入卡，1張AI-1音頻輸入卡，2張AO-1模擬輸出卡，這樣，整個處理系統(tǒng)就具備了8通道的傳聲器輸入、8通道的音頻輸入及16通道的模擬輸出的能力。其中，傳聲器輸入卡連接到跳線盤，在調(diào)音臺萬一出現(xiàn)故障時只需拔下跳線，傳聲器即刻從調(diào)音臺輸入端跳接到MI-1傳聲器卡輸入端，傳聲器信號繞過調(diào)音臺直接從N8000內(nèi)部自動混音處理后，由A0-1模擬輸出卡輸出至功放，這樣，只是加入了一張MI-1傳聲器輸入卡就實(shí)現(xiàn)備份的功能，提高了系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。圖2為體育館音頻控制操作界面，圖3為N8000外觀。

N8000的配置工作可以通過WEB、IRIS-Net的以太網(wǎng)連接、RS-232接口或是普通的USB連接來進(jìn)行。此外，N8000可以通過CAN bus總線與任何兼容的IRIS-Net硬件，諸如EV公司的RL/RT功放系列等，為具有更大的靈活性，用簡單的邏輯信號和一些接點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)雙向控制。IRIS-Net軟件可以提供一種寬廣陣列的DSP工具，設(shè)計人員可以控制并快速配置各種情況下的音頻信號、濾波器、延時器及均衡參數(shù)，以及許多其他的便捷功能。

系統(tǒng)中還配備了DBX2231均衡器和SABINE FBX2420雙通道反饋抑制器各一臺，將其輸入輸出端連接到跳線盤，以作一些特定臨時場合的聲音處理。

7 功率放大器

音響系統(tǒng)功率放大器選用美國EV Contractor Percision精確系列，該功率放大器采用高效的H類功放設(shè)計，充分降低產(chǎn)生的熱量。作為高性能功率放大器，精確系列特有EV非線性信號監(jiān)測器實(shí)現(xiàn)出色的動態(tài)能力，可以把功率放大器的總諧波失真限制在1%內(nèi)，消除了可損壞功率放大器的嚴(yán)重削波，并且具備超過平均額定功率30%的瞬時輸出功率，這樣保證了揚(yáng)聲器與功率放大器之間的匹配。另該系列功率放大器具備遙控開啟和調(diào)整開啟延時時間的能力，這樣，通過N8000背部的GPIO（普通用途輸入輸出）控制端口連接，可以實(shí)現(xiàn)在軟件上對CPS功放的開啟和關(guān)閉，操作非常方便。

8 結(jié)語

圖4為本項(xiàng)工程的擴(kuò)聲系統(tǒng)流程圖。

擴(kuò)聲系統(tǒng)于2009年6月通過了驗(yàn)收，測試結(jié)果如下：

（1）最大聲壓級：106 dB；

（2）傳輸頻率特性：以250 Hz～4 kHz平均聲壓級為0dB，此頻帶內(nèi)觀眾區(qū)平均聲壓級變化為± 4 dB。

（3）傳聲增益：250 Hz～4 kHz平均值為-8 dB；

（4）聲場不均勻度：1 kHz為8 dB，4 kHz為7 dB。

所有指標(biāo)已達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)，并且場內(nèi)整體音色柔美，層次感強(qiáng)；在全運(yùn)會比賽期間，全負(fù)荷工作情況下，穩(wěn)定可靠；有源音箱的選用靈活方便，業(yè)主對整個系統(tǒng)的效果很為贊賞；全運(yùn)結(jié)束后，體育館又承接了全國男子排球聯(lián)賽、章丘市市民大聯(lián)唱等活動。

回顧系統(tǒng)從設(shè)計施工到驗(yàn)收使用整個過程，也有不盡人意之處，比如，若能在訂貨階段選用白色揚(yáng)聲器系統(tǒng)，將會使整個揚(yáng)聲器組與建筑本身融入一體。在今后的工程中要更加重視細(xì)節(jié)，注意對工程各方面的控制。