江蘇模特藝術(shù)學(xué)校藝術(shù)中心多功能表演大廳綜合設(shè)計(jì)（二）

顧克明，王明志，顧 锃

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015；2. 徐州市第二職業(yè)中學(xué)，江蘇 徐州 221007；3.天富通亮（北京）科技有限公司，北京 100102）

江蘇模特藝術(shù)學(xué)校藝術(shù)中心多功能表演大廳綜合設(shè)計(jì)（二）

顧克明1，王明志2，顧 锃3

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015；2. 徐州市第二職業(yè)中學(xué)，江蘇 徐州 221007；3.天富通亮（北京）科技有限公司，北京 100102）

以江蘇模特藝術(shù)學(xué)校新建的藝術(shù)中心多功能廳表演大廳的建聲設(shè)計(jì)和電聲設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明了“前場(chǎng)反射、中場(chǎng)擴(kuò)散、后場(chǎng)吸聲、頂棚強(qiáng)吸、門(mén)窗隔聲” 的建聲設(shè)計(jì)基本原則，以及電聲和建聲綜合設(shè)計(jì)的原則。

多功能；建聲設(shè)計(jì)；電聲設(shè)計(jì)；T臺(tái)；語(yǔ)言傳輸指數(shù)（STIPA）；測(cè)試

（上接第8期）

3 擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

充分保證每個(gè)觀眾席位語(yǔ)言清晰，音樂(lè)豐滿，聲像定位準(zhǔn)確的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，關(guān)鍵在揚(yáng)聲器選型布置和電聲處理兩部分，揚(yáng)聲器的選型布置設(shè)計(jì)是決定擴(kuò)聲系統(tǒng)性能優(yōu)劣的基本，而電聲處理設(shè)計(jì)則是決定擴(kuò)聲系統(tǒng)發(fā)揮得好壞的關(guān)鍵。

一個(gè)好的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能、建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)等因素來(lái)確定；其次是根據(jù)用途類(lèi)別、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)對(duì)象等因素來(lái)確定方案的技術(shù)指標(biāo)；最后，根據(jù)前期策劃、目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型、模擬分析。

在廳堂擴(kuò)聲設(shè)計(jì)中，根據(jù)房間結(jié)構(gòu)及使用需求，應(yīng)合理地布置揚(yáng)聲器，使其能夠覆蓋整個(gè)會(huì)場(chǎng)，滿足語(yǔ)言清晰、聲場(chǎng)均勻的要求。比如在一個(gè)混響時(shí)間較長(zhǎng)的多功能廳，要想達(dá)到語(yǔ)言清晰的要求，一是主揚(yáng)聲器要選用指向性因數(shù)高的，二是適當(dāng)?shù)卦谟^眾后區(qū)增設(shè)補(bǔ)聲揚(yáng)聲器，增加直達(dá)聲。揚(yáng)聲器的選型一定要因地制宜，靈活機(jī)動(dòng)，千萬(wàn)不要千篇一律，認(rèn)準(zhǔn)一個(gè)產(chǎn)品一成不變；什么是好設(shè)備，只要適用就是好，不是越貴越好，不是指標(biāo)越高就好用。當(dāng)然，投標(biāo)時(shí)響應(yīng)標(biāo)書(shū)指標(biāo)參數(shù)是必須的，但在深化設(shè)計(jì)中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件優(yōu)化更是應(yīng)該的。

功率放大器配置要有合理的功率儲(chǔ)備，要根據(jù)揚(yáng)聲器功率及使用需求來(lái)進(jìn)行合理配置，假如使用以會(huì)議為主，應(yīng)該為揚(yáng)聲器功率的1～2倍；若以演出為主，應(yīng)為3～4倍以上；若是音樂(lè)場(chǎng)所，應(yīng)為6～8倍以上。增加功率儲(chǔ)備，使在播放大動(dòng)態(tài)的信號(hào)時(shí)聲音不失真，不能出現(xiàn)“小馬拉大車(chē)”的情況，以免損害揚(yáng)聲器箱的高音單元；同時(shí)，功率放大器裕量太大，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)根本開(kāi)不到正常工作狀態(tài)，不僅不好聽(tīng)，且造成資源浪費(fèi)，“殺雞用牛刀”不可取。

在核心控制設(shè)備上，如數(shù)字媒體矩陣，內(nèi)置有多種數(shù)字處理模塊：均衡器、壓限器、路由器、矩陣、效果器、反饋抑制器等等，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，也使系統(tǒng)調(diào)整更加便捷，操作更為方便。當(dāng)然，市場(chǎng)上各種媒體矩陣參差不齊，其質(zhì)量也相差太多。所以，一定要選擇信得過(guò)的配套產(chǎn)品，以確保工程質(zhì)量。關(guān)鍵設(shè)備在一個(gè)系統(tǒng)中盡量選擇同一品牌的系列產(chǎn)品，具有互補(bǔ)性。尤其是重要項(xiàng)目應(yīng)有保護(hù)措施，一旦出現(xiàn)故障要有應(yīng)急能力，通過(guò)備份、旁路、跳線等手段讓系統(tǒng)維持基本工作狀態(tài)。

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)本廳的功能需求，擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T 28049—2011擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性多用途類(lèi)一級(jí)指標(biāo)的規(guī)定，具體聲學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。主觀試聽(tīng)達(dá)到：語(yǔ)言清晰，音樂(lè)豐滿，聲像一致；滿足模特展演、會(huì)議報(bào)告、文藝演出、影視播放等多種功能使用模式。

3.2 設(shè)計(jì)思路

作為一個(gè)以表演、會(huì)議、演出為主的廳堂擴(kuò)聲，首先應(yīng)滿足語(yǔ)言擴(kuò)聲的清晰度，再而是多功能使用性，再次就是文藝演出的功能，另外要求擴(kuò)聲系統(tǒng)具有一定的動(dòng)態(tài)特性及優(yōu)美的音質(zhì)效果。在控制方面，既然是多功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)就必須有非常簡(jiǎn)易的操作控制特性。

設(shè)計(jì)思路遵循電聲和建聲綜合設(shè)計(jì)的原則：廳堂音質(zhì)是建筑聲學(xué)和電聲的綜合效果，是建筑裝飾藝術(shù)和電聲技術(shù)的結(jié)晶。在使用擴(kuò)聲系統(tǒng)的廳堂中，聲學(xué)設(shè)計(jì)的主要目的是解決廳堂的語(yǔ)言清晰度（或降低廳堂的輔音損失率）。根據(jù)理論研究，聲場(chǎng)設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是語(yǔ)言清晰度設(shè)計(jì)，核心是建聲和電聲兩個(gè)專業(yè)結(jié)合起來(lái)的設(shè)計(jì)。 顯而易見(jiàn)，廳堂的輔音清晰度損失率百分比公式：

式中：AL%——輔音清晰度損失率百分?jǐn)?shù)；

T60——廳堂的混響時(shí)間；

Q ——揚(yáng)聲器的指向性品質(zhì)因數(shù)；

V——廳堂的體積；

D2——揚(yáng)聲器距最遠(yuǎn)聽(tīng)眾者的距離；

N——功率比。

式（1）中T60、Q兩個(gè)重要參數(shù)正是表明了這一核心。在得到符合混響時(shí)間的使用條件下，才能對(duì)電聲進(jìn)行設(shè)計(jì)。否則，沒(méi)有依據(jù)混響時(shí)間先決條件去設(shè)計(jì)電聲，最終擴(kuò)聲系統(tǒng)也發(fā)揮不出應(yīng)有的特點(diǎn)，所以兩者結(jié)合起來(lái)的綜合設(shè)計(jì)才有實(shí)際意義（亦稱有效混響時(shí)間設(shè)計(jì)）。簡(jiǎn)單地說(shuō)，五項(xiàng)聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)是圍繞保證語(yǔ)言清晰度的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備的選取和優(yōu)化。

這里談一點(diǎn)個(gè)人的見(jiàn)解，通常聲場(chǎng)調(diào)試的方法是通過(guò)處理器，如均衡器、自動(dòng)反饋抑制器、數(shù)字媒體矩陣等，對(duì)聲信號(hào)頻率響應(yīng)反應(yīng)及振幅進(jìn)行調(diào)整，補(bǔ)償修正聽(tīng)音環(huán)境頻響缺陷，均衡室內(nèi)頻響。即對(duì)照該房間各頻率點(diǎn)的混響時(shí)間測(cè)量平均值，依據(jù)正負(fù)抵消法則，調(diào)節(jié)處理器中所對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)的增益，得到一個(gè)與混響時(shí)間相反的頻響特性曲線，似乎表面上滿足了聲場(chǎng)平衡。

表1 多用途類(lèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)

然而，在聲場(chǎng)調(diào)試過(guò)程經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：若混響時(shí)間頻率特性平直時(shí)，處理器補(bǔ)償量基本沒(méi)有，聲音很好聽(tīng)；混響時(shí)間頻率特性不平直時(shí)，處理器補(bǔ)償量就有大有小，聲音有點(diǎn)不好聽(tīng)；混響時(shí)間頻率特性凹凸不平時(shí)，處理器補(bǔ)償?shù)牧烤褪且粋€(gè)凸凹不平的反向曲線，聲音變得非常難聽(tīng)；這是由于均衡器等處理器是串接在線路中，補(bǔ)償量的加入使整個(gè)傳輸系統(tǒng)的頻響特性也隨之發(fā)生了偏離，意味著經(jīng)這樣的系統(tǒng)擴(kuò)聲后的聲音已不再是原汁原味的原始音源信號(hào)，而是成為修正建聲缺陷后變汁變味的聲音，而且這種影響程度決定于混響時(shí)間頻率特性凹凸不平的量。其實(shí)，一個(gè)好的音響系統(tǒng)應(yīng)在全頻帶范圍內(nèi)有好的語(yǔ)言清晰度，要有平直的混響時(shí)間頻率特性（或者低頻不上升的混響時(shí)間頻率特性），處理器無(wú)需進(jìn)行聲場(chǎng)補(bǔ)償，直達(dá)聲與混響聲頻率特性基本一致，這樣的房間好用好聽(tīng)。倘若對(duì)聲場(chǎng)需要進(jìn)行補(bǔ)償，也是淺補(bǔ)償，不要補(bǔ)償很深，只要傳聲增益、聲壓級(jí)夠用就行，奢望建聲專業(yè)的聲場(chǎng)缺陷通過(guò)電聲專業(yè)來(lái)彌補(bǔ)，兩個(gè)專業(yè)的任務(wù)由一個(gè)專業(yè)來(lái)承擔(dān)這是不可能的。

實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，輔音清晰度損失率百分比AL%小于10%，可懂度很好；在10%～15%，可懂度良好。

3.3 揚(yáng)聲器系統(tǒng)定位

擴(kuò)聲系統(tǒng)分成舞臺(tái)區(qū)域和表演區(qū)域兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，擴(kuò)聲系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖16。

舞臺(tái)區(qū)域：在舞臺(tái)上設(shè)置4只流動(dòng)返送揚(yáng)聲器，供舞臺(tái)擴(kuò)聲；在舞臺(tái)區(qū)域內(nèi)兩側(cè)安裝2只固定返送揚(yáng)聲器，距地面3 m高，充分覆蓋整個(gè)舞臺(tái)區(qū)域，配合流動(dòng)返送揚(yáng)聲器，使舞臺(tái)區(qū)域聲音更加均勻一致。

表演區(qū)域：在聲橋內(nèi)暗藏安裝2只全頻揚(yáng)聲器，作為中置揚(yáng)聲器。兩側(cè)鏡框上端內(nèi)暗藏安裝2只全頻揚(yáng)聲器，主要用于觀眾席中后場(chǎng)主擴(kuò)聲、以及二層樓道看臺(tái)擴(kuò)聲，滿足聲場(chǎng)均勻的要求。一方面，在舞臺(tái)兩側(cè)鏡框下端暗藏安裝擴(kuò)聲主揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器各1套，起到拉聲像作用，加強(qiáng)演出和表演的音響效果；同時(shí)在大廳側(cè)墻還較均勻地布置了8只輔助揚(yáng)聲器，當(dāng)播放影視節(jié)目時(shí)作為環(huán)繞揚(yáng)聲器，得到立體聲音響效果。

現(xiàn)在越來(lái)越重視EASE的運(yùn)用，在工程施工及調(diào)試期間EASE軟件也能發(fā)揮很大的作用，于是在標(biāo)書(shū)中明確指出要用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，比如，揚(yáng)聲器的安裝位置、方位角調(diào)整、輔助揚(yáng)聲器的延時(shí)調(diào)整等，圖17為揚(yáng)聲器布置的三維透視。只有正確使用EASE軟件，才能最大程度發(fā)揮其優(yōu)越性。

3.4 擴(kuò)聲系統(tǒng)調(diào)試

為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠好用，該系統(tǒng)配制了周邊設(shè)備：YAMAHA數(shù)字音頻媒體矩陣控制器1臺(tái)。通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件，預(yù)先設(shè)置出：會(huì)議模式（見(jiàn)圖18）、演出模式、T臺(tái)模式、影院模式、音樂(lè)模式等，通過(guò)中控對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)調(diào)用，使操作變得極為方便快捷。

說(shuō)到數(shù)字媒體矩陣，不得不說(shuō)一下系統(tǒng)調(diào)試。不要以為有好建聲環(huán)境和電聲設(shè)備系統(tǒng)就高枕無(wú)憂了，其實(shí)不然，調(diào)試是最后一道“關(guān)卡”，如果這道工序不過(guò)硬，前面的工作將功虧一簣。那么如何才能將媒體矩陣調(diào)試好呢？這就需要工程技術(shù)人員有豐富的聲學(xué)知識(shí)和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，具備良好的音質(zhì)試聽(tīng)反應(yīng)。首先，要對(duì)聲場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行一次測(cè)量，其中包括建聲測(cè)量（主要是混響時(shí)間）和電聲測(cè)量（標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定指標(biāo)），然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)媒體矩陣進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。如：上下?lián)P聲器間的拉聲像，前后揚(yáng)聲器間的延時(shí)，每個(gè)揚(yáng)

圖16 擴(kuò)聲系統(tǒng)原理圖

4 測(cè)試驗(yàn)收及建議

4.1 建聲測(cè)試數(shù)據(jù)及建議

根據(jù)相關(guān)規(guī)定取測(cè)量混響時(shí)間的測(cè)試點(diǎn)如圖19所示，測(cè)得的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

經(jīng)過(guò)測(cè)量（空?qǐng)觯喙δ苎莶ゴ髲d的混響時(shí)間T60＝0.83 s（1 000 Hz），完全滿足原設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)；并做到在63 Hz～4000 Hz范圍內(nèi)低頻不上升，見(jiàn)圖20，為減少低頻的掩蔽效應(yīng)，提高語(yǔ)言可懂度、音樂(lè)的明晰度提供了可靠保障。聲器音量的確定，多種工作模式中的各個(gè)參數(shù)的設(shè)定。通過(guò)邊調(diào)邊試聽(tīng)，主觀/客觀反復(fù)多次使系統(tǒng)效果發(fā)揮到極致。

現(xiàn)實(shí)中有些人對(duì)數(shù)字媒體矩陣調(diào)試僅僅是把路由開(kāi)通，簡(jiǎn)單能響就“萬(wàn)事大吉”了，不作精調(diào)細(xì)調(diào)，也沒(méi)有真正理解各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)起的作用，達(dá)到客觀測(cè)試合格、主觀試聽(tīng)舒服。例如，一次會(huì)上有一位與會(huì)者提醒筆者后邊的揚(yáng)聲器不響，于是意識(shí)到這就是自己想要的音響效果：后邊揚(yáng)聲器盡管參與擴(kuò)聲，但似乎感覺(jué)不到它的存在，讓聽(tīng)眾覺(jué)得講話聲（聲像）來(lái)自主席臺(tái)。

這就是調(diào)試的目的與效果，將后邊揚(yáng)聲器加了合適的延時(shí)（時(shí)間數(shù)值可用聲程差計(jì)算出來(lái)，聲程差17 m為50 ms），使主/輔揚(yáng)聲器的聲音基本同時(shí)到達(dá)聽(tīng)者，饋以合適的音量，滿足會(huì)場(chǎng)擴(kuò)聲的需要。

圖17 揚(yáng)聲器布置三維透視圖

圖18 會(huì)議模式

圖19 聲學(xué)測(cè)試點(diǎn)位圖

表2 多功能演播大廳的混響時(shí)間測(cè)試數(shù)據(jù)表

表3 語(yǔ)言傳輸指數(shù)(STIPA)測(cè)試數(shù)據(jù)表

圖20 多功能演播大廳混響時(shí)間測(cè)試曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

4.2 電聲測(cè)試數(shù)據(jù)

根據(jù)GB/T 28049—2011《廳堂、體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)表演廳進(jìn)行了擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性測(cè)試，STIPA＝0.72，見(jiàn)表3，超過(guò)0.5的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，達(dá)到了多用途類(lèi)一級(jí)指標(biāo)的規(guī)定。

江蘇模特藝術(shù)學(xué)校藝術(shù)中心多功能表演大廳是一個(gè)交鑰匙工程，涵蓋了建聲裝修、音頻系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、舞臺(tái)燈光、幕布系統(tǒng)等，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試到交付使用具有較大挑戰(zhàn)性；尤其是T臺(tái)表演的藝術(shù)性及對(duì)環(huán)境的特殊性方面的綜合設(shè)計(jì)很有參考價(jià)值。在整個(gè)過(guò)程中尊重多功能使用性，自始至終堅(jiān)持高語(yǔ)言清晰度的目標(biāo)，做好建聲設(shè)計(jì)、電聲設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、設(shè)備選型配套四項(xiàng)工作，使多功能藝術(shù)中心既符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)又滿足學(xué)校需求。

4.3 聲壓級(jí)與STIPA的關(guān)系

另外，還想介紹一組科學(xué)驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)給大家：聲壓級(jí)超過(guò)85 dB后，STIPA值變小，語(yǔ)言清晰度急劇下降，見(jiàn)表4。

4.4 會(huì)場(chǎng)聲壓級(jí)的選擇

表4非常清楚地表明了語(yǔ)言傳輸指數(shù)（STIPA）與聲壓級(jí)的關(guān)系，筆者曾進(jìn)行過(guò)多次類(lèi)似論證，聲壓級(jí)在75 dB～85 dB基本保持不變的，但隨著聲壓級(jí)的升高STIPA急劇下降，到95 dB時(shí)要比75 dB降低0.1，可見(jiàn)聲壓級(jí)（90 dB 以上）太大對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)是有很大影響的，公共場(chǎng)合并非聲音越大越好聽(tīng)，所以國(guó)家大劇院演出規(guī)定了聲壓級(jí)是非常有意義的。

〔1〕周志彬, 顧克明. 中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院禮堂系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 智能建筑, 2009(12)∶66-69.

〔2〕雷寧秋, 任紅雷, 顧克明. 上海世博會(huì)太空家園館3D數(shù)字影院聲學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 電聲技術(shù), 2010(11)∶15-21.

〔3〕顧克明. 會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)需要高語(yǔ)音清晰度[J]. InfoAV China ,2011(10).

〔4〕高維忠. 音響工程設(shè)計(jì)與音響調(diào)音技術(shù)[M]. 北京∶中國(guó)電力出版社, 2011.

〔5〕顧克明, 彭妙顏, 周錫韜. 會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)工程[M]. 北京∶中國(guó)電力出版社, 2013.

〔6〕王以真. 揚(yáng)聲器-工藝、設(shè)計(jì)、應(yīng)用[M]. 北京∶ 國(guó)防工業(yè)出版社, 2014.

〔7〕高玉龍. 小房間聲學(xué)設(shè)計(jì)及建筑聲學(xué)處理[M]. 北京∶ 國(guó)防工業(yè)出版社, 2014.

〔8〕沈, 范寶元, 韓秀芩等. 音頻工程基礎(chǔ)[M]. 北京∶北京工業(yè)大學(xué)出版社, 2014.

顧克明，畢業(yè)于南京大學(xué)物理系聲學(xué)專業(yè), 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所高級(jí)工程師、一級(jí)建造師，對(duì)建聲與電聲統(tǒng)籌設(shè)計(jì)具有豐富經(jīng)驗(yàn)，參加了國(guó)家體育場(chǎng)－鳥(niǎo)巢2008奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)建設(shè)的技術(shù)咨詢、服務(wù)保障工作；參加了上海世搏會(huì)太空家園館3D數(shù)字影院設(shè)計(jì)施工服務(wù)工作；參與了GB50635－2010《會(huì)議電視會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定，編著有《會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)工程》一書(shū)。

（編輯 杜 青）

Comprehensive Design of Multifunctional Performance Hall in Jiangsu Model Arts School Arts Center (Part 2)

GU Ke-ming1, WANG Ming-zhi2, GU Zeng3
(1.The Third Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Beijing 100015, China; 2. Xuzhou second vocational school, Xuzhou Jiangsu 221007, China; 3. Tianfu Tongliang (Beijing) Technology Co. Ltd., Beijing 100102, China)

As an example of architectural acoustical design and electro-acoustic design of multifunctional performancehall in Jiangsu model arts school artsventer, the article explains the basic principles of acoustical design, which is "frontcourt reflection, midfielder diffusion, backcourt absorption, strong suction of ceiling, sound insulation of windows and doors" , as well as the comprehensive design principles of electronic and architectural acoustics.

multifunction; architectural acoustic design; electro-acoustic design; T station; STIPA; test

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.11.009