技術(shù)革新助力群眾文化活動煥發(fā)新活力

張寶杰

隨著社會的發(fā)展，群眾文化活動越來越多樣化，群眾文化活動的形式和場地也日趨多元。街道、社區(qū)廣場、公園、體育館、旅游景區(qū)等，都是開展群眾文化活動的場地。國民文化素質(zhì)的提高對群眾文化活動的擴(kuò)聲系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲設(shè)備已無法滿足民眾的需求，數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)作為一種先進(jìn)的擴(kuò)聲技術(shù)，正得到越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)首先分析群眾文化活動的特點(diǎn)，其次介紹數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后結(jié)合實際提出面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計方案，以供參考。

群眾文化活動聲學(xué)環(huán)境特點(diǎn)分析

開展群眾文化活動的場地類型多樣，其聲學(xué)環(huán)境具有獨(dú)特的特點(diǎn)。室外活動場地通常較為開闊，存在較大的環(huán)境噪聲，群眾文藝團(tuán)隊在開展廣場舞、合唱等文化活動時對信噪比有較高的要求，而傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲系統(tǒng)只能通過提高擴(kuò)聲功率滿足活動需求。室內(nèi)活動場地建聲條件通常較差，存在混響過重和駐波問題，給擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計帶來了巨大的挑戰(zhàn)。具體來看，群眾文化活動的聲學(xué)環(huán)境特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面。

環(huán)境噪聲

群眾文化活動場所的環(huán)境噪聲具有強(qiáng)度大、頻帶寬等特點(diǎn)，街道上行駛的汽車、嘈雜的人群，加上不同群眾文藝團(tuán)隊之間聲音的相互影響，導(dǎo)致群眾文化活動效果不佳。如何滿足不同群眾文藝團(tuán)隊開展群眾文化活動的需求，確保既能夠聽清音樂或領(lǐng)隊的聲音，也不對周邊居民造成影響，成為亟待解決的重要問題，群眾文化活動擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲場控制和輸出功率也面臨巨大挑戰(zhàn)。一方面，系統(tǒng)應(yīng)提供更高的聲壓輸出，使擴(kuò)聲電平高出背景噪聲；另一方面，保證擴(kuò)聲范圍盡量不外溢，避免影響其他人。只有解決了這些難題，才能更好地滿足群眾文化活動的擴(kuò)聲需求。

復(fù)雜環(huán)境下的擴(kuò)聲需求

在沉浸式演出、實景演出、大型互動游戲等群眾文化活動中，群眾演員的活動范圍較大、肢體動作夸張，甚至需要根據(jù)劇情在水中、高臺、假山、洞穴中進(jìn)行表演。這種特殊環(huán)境下的表演對音響技術(shù)提出了更高的要求，演員不僅要聽清特殊聲音，還要和煙火、燈光等特效精準(zhǔn)配合，從而為觀眾提供高質(zhì)量的視聽體驗。這要求音響技術(shù)人員要合理選擇拾音設(shè)備和擴(kuò)音設(shè)備，并通過數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)聽音的臨場感。

混響過重與駐波問題

在體育館、簡易篷房、山洞、山谷等未經(jīng)聲學(xué)設(shè)計的室內(nèi)外活動空間中開展群眾文化活動時，由于多壁面效應(yīng)，聲音傳輸會產(chǎn)生反射聲和駐波效應(yīng)，使聲音混響時間過長且嚴(yán)重影響頻率均衡，同時還會存在顯著的混響染色效應(yīng)，甚至大幅度增強(qiáng)揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)之間的反饋。在這些環(huán)境中開展群眾文化活動雖然可以在一定程度上避免對外界造成噪聲污染，但會對群眾文化活動效果造成不利影響。例如，在聲場有缺陷的空曠體育館里播放音樂或進(jìn)行歌曲演唱、戲劇表演時，觀眾會感到聲音清晰度較差、節(jié)奏混亂，嚴(yán)重影響活動效果。傳統(tǒng)的模擬音響設(shè)備已經(jīng)無法滿足新時代下群眾文化活動的需求，而高科技擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)具備聲場智能監(jiān)測功能，能夠判斷拾音器的位置、揚(yáng)聲器的分布、反射聲的強(qiáng)度以及混響時間的變化。同時，通過調(diào)整擴(kuò)聲系統(tǒng)的波束指向和覆蓋范圍，可以實時優(yōu)化聲學(xué)傳播效果，保證重點(diǎn)區(qū)域能夠被清晰、充分的聲音覆蓋。這就要求數(shù)字化擴(kuò)聲系統(tǒng)具備強(qiáng)大的智能監(jiān)控與聲場控制能力，能夠準(zhǔn)確掌握演員的實時動態(tài)分布和觀眾人流量變化情況，從而合理規(guī)劃聲學(xué)覆蓋范圍，并采用數(shù)字化移頻等技術(shù)，在不影響表演效果的同時進(jìn)行回音消除處理，降低房間混響對聲音清晰度的影響。

聲壓需求較大

在開闊的大型廣場舉辦大規(guī)模的群眾文化活動時，由于表演場地較大，參演人數(shù)眾多，觀眾分布復(fù)雜，需要足夠高的聲壓級以覆蓋全場。這對擴(kuò)聲系統(tǒng)的平均聲壓級、輸出功率以及抗反饋能力都提出了較高的要求。擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)采用大功率放大器以及方向可控、聲場可控的專業(yè)線陣揚(yáng)聲器，以滿足群眾文化活動的需求。

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)是音頻處理技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)和揚(yáng)聲器陣列技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，具有方向控制精確、聲場控制自由等優(yōu)點(diǎn)。

波束成形技術(shù)日趨成熟

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)主要通過DSP算法實現(xiàn)對揚(yáng)聲器陣列的波束控制。目前，自適應(yīng)濾波器的波束成形技術(shù)日趨成熟，通過運(yùn)用波束成形技術(shù)，可以實時分析場景參數(shù)，自動生成最優(yōu)濾波器，精確控制波束方向和覆蓋范圍。另外，預(yù)設(shè)濾波器技術(shù)經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，可以實現(xiàn)波束的方向預(yù)定。隨著模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，各種濾波器可以實現(xiàn)精確設(shè)計，波束成形效果不斷提升。這為數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

智能控制技術(shù)不斷進(jìn)步

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能控制成為可能。針對復(fù)雜場景，可以設(shè)置多組傳感器，智能識別場景聲學(xué)特性；結(jié)合人群分布和活動需要，系統(tǒng)可以自動規(guī)劃聲學(xué)覆蓋方案。在活動過程中，可以進(jìn)行實時監(jiān)測和反饋，并對聲學(xué)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對復(fù)雜聲場的智能化控制。通過智能控制，可以大幅提升數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的易用性和效果。

網(wǎng)絡(luò)化集成方案日趨完善

數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用使得分布式系統(tǒng)集成成為可能。通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，可以將揚(yáng)聲器連接至中心控制器，進(jìn)行統(tǒng)一配置和監(jiān)控。相比傳統(tǒng)的復(fù)雜線纜連接，網(wǎng)絡(luò)化集成有效簡化了系統(tǒng)架構(gòu)。同時，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾能力，可以保證信號的實時穩(wěn)定傳輸。

模塊化設(shè)計逐步普及

模塊化設(shè)計是數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的重要設(shè)計方法。將功能單元設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)模塊，并定義統(tǒng)一接口，根據(jù)不同需求組合模塊，可以靈活實現(xiàn)多種系統(tǒng)配置。同時，模塊化設(shè)計也便于進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)與更新。目前，數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的模塊化設(shè)計尚處于起步階段，隨著模塊化設(shè)計的深入應(yīng)用，該系統(tǒng)的可配置性將顯著增強(qiáng)。

沉浸式音響系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

沉浸式音響系統(tǒng)是一種基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)字音頻系統(tǒng)，它通過特定的技術(shù)和設(shè)計，可以為聽眾創(chuàng)造身臨其境的聽覺體驗。這種系統(tǒng)通常被用于電影院、音樂廳、戲劇院等需要為觀眾提供高質(zhì)量聲音體驗的場所。將沉浸式音響系統(tǒng)應(yīng)用于群眾文化活動中，可以有效增強(qiáng)群眾的體驗感。

一些高端的沉浸式音響系統(tǒng)，如雅馬哈YSP-5600，其通過44個陣列單元，以聲音反射的方式營造三維聲場。該系統(tǒng)利用陣列喇叭單元組成聲束，并利用強(qiáng)大的數(shù)字音頻信號處理技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的時間延遲與方向控制，從而營造出環(huán)繞立體聲的效果。

總的來說，沉浸式音響系統(tǒng)通過多方向的聲音傳播和精確的聲音處理技術(shù)，為聽眾帶來了更加真實、生動的聽覺體驗。

面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計方案

聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

在室外場地開展群眾文化活動時，如社區(qū)、廣場、公園等，聲場設(shè)計應(yīng)根據(jù)參與活動人數(shù)、活動面積進(jìn)行合理規(guī)劃，同時還應(yīng)根據(jù)場地劃分設(shè)計擴(kuò)聲范圍和揚(yáng)聲器安裝位置，優(yōu)化揚(yáng)聲器覆蓋范圍，調(diào)整揚(yáng)聲器指向特性，避免聲音干擾和聲場外溢?？梢赃x用角度較窄、靈敏度合適的線陣系統(tǒng)，在保證有效區(qū)域內(nèi)有合適的升壓的同時避免對周邊居民造成影響。此外，考慮到天氣條件、環(huán)境噪聲和人群分布等因素，聲場設(shè)計還應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行實時調(diào)整和優(yōu)化。

為了確保聲場設(shè)計的有效性和準(zhǔn)確性，應(yīng)借助專業(yè)的聲學(xué)測量儀器和軟件工具對擴(kuò)聲系統(tǒng)進(jìn)行精確的測量和分析。通過測量不同位置的聲壓級、頻響和指向性等參數(shù)，可以評估擴(kuò)聲系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并及時進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

此外，聲場設(shè)計還應(yīng)考慮參與者的聽覺舒適度和健康問題。過大的音量和較差的音質(zhì)可能會對參與者的聽力造成損害，甚至引發(fā)其他健康問題。因此，群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)需要根據(jù)參與者的需求和實際情況，合理控制音量和保證音質(zhì)，提高參與者的聽覺舒適度。

總之，在室外場地開展群眾文化活動的過程中，聲場設(shè)計是一項非常重要的工作。通過合理的聲場設(shè)計，可以為參與者提供更加舒適、清晰的聲音效果，提升活動的吸引力，提高群眾滿意度。

在體育館、臨時篷房、旅游景區(qū)等地開展群眾文化活動時，可以使用數(shù)字控制多點(diǎn)擴(kuò)聲的音響系統(tǒng)滿足活動需求。為了精確評估場地聲學(xué)特性，可以采取現(xiàn)場測試與理論計算相結(jié)合的方法?，F(xiàn)場測試應(yīng)覆蓋人群分布情況，在相應(yīng)的位置布設(shè)聲級計，測量各個位置的混響時間、清晰度等，并對場地材質(zhì)進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)測試，為理論計算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立場地的三維聲學(xué)模型，利用聲學(xué)仿真軟件進(jìn)行計算和分析，評估場地的混響分布、聚焦點(diǎn)和衰減規(guī)律，為后續(xù)方案設(shè)計提供參考。

考慮到群眾文化活動的特點(diǎn)，聲源布置應(yīng)遵循覆蓋均衡、局部增強(qiáng)的原則。全場覆蓋采用線陣列集群布局，覆蓋死角采用補(bǔ)充聲源，重要區(qū)域采用近場聲源提高局部聲音質(zhì)量。線陣列通過調(diào)整方向性，可以實現(xiàn)聲音定向控制，避免聲音過度衰減或反射造成影響。室外場地拾音應(yīng)布設(shè)防風(fēng)屏障，減少風(fēng)噪聲干擾，保證傳聲質(zhì)量。

此外，聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計還應(yīng)建立精確的三維聲學(xué)模型，仿真分析聲源布置方案的效果。通過逐點(diǎn)法和線插值法模擬聲壓分布，可以評估聲學(xué)指標(biāo)。系統(tǒng)搭建完成后，還應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場測試，驗證方案的實際效果。

電子系統(tǒng)設(shè)計

針對不同的使用場景，可以選用不同類型的話筒，如手持話筒、頭戴式話筒、懸掛式話筒等，并配以相應(yīng)的無線發(fā)射機(jī)等設(shè)備。數(shù)量不多的人聲收音優(yōu)先采用手持無線話筒或頭戴式話筒，以兼顧靈活性和聲音采集質(zhì)量。將有線話筒應(yīng)用于群體性表演收音，可以實現(xiàn)全方位音頻采集。

在數(shù)字信號處理方面，采用高性能DSP處理芯片，可以實現(xiàn)多通道混音器、數(shù)碼延遲器、均衡器、信號壓限器等的功能，優(yōu)化音質(zhì)。配套使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以保證音頻數(shù)字化處理的高保真度。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)方面，采用Dante等技術(shù)可以實現(xiàn)多通道、低延遲傳輸，同時設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配器，實現(xiàn)資源分配與管理，確保信號穩(wěn)定、可靠。

功放選用高效數(shù)字放大器，實現(xiàn)輸出功率精確控制。同時配備線性放大器，保證高保真度。揚(yáng)聲器采用勵磁組合優(yōu)化的線陣列，通過波束控制技術(shù)實現(xiàn)聲音定向，實時調(diào)整覆蓋范圍。合理鋪設(shè)揚(yáng)聲器，保證關(guān)鍵區(qū)域的聲壓和覆蓋滿足活動需求。

此外，還應(yīng)建立集中式監(jiān)控系統(tǒng)，對音頻信號進(jìn)行全程監(jiān)控，實現(xiàn)對系統(tǒng)的集中控制，包括音量調(diào)節(jié)、聲音定向、故障報警等，從而保障活動順利進(jìn)行。

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)場地結(jié)構(gòu)和觀眾分布情況，可以選用吊裝或地面安裝兩種方式。吊裝機(jī)械采用機(jī)械臂、吊架，可以實現(xiàn)精確調(diào)整，同時方便維護(hù)。地面安裝采用移動支架，可以實現(xiàn)快速布置，覆蓋死角。

線陣揚(yáng)聲器設(shè)計模塊化機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組裝方式，可以快速拆裝組合，實現(xiàn)不同的陣列組態(tài)。模塊內(nèi)含控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對揚(yáng)聲器單元的精確控制，電子系統(tǒng)通過內(nèi)部接口實現(xiàn)對陣列波束的整形。模塊外殼采用防水、防塵且具有一定屏蔽性能的材料制成。

室外場地需考慮防風(fēng)設(shè)計。增強(qiáng)機(jī)械臂、吊架和移動支架的穩(wěn)定性，防止傾倒。

在機(jī)械系統(tǒng)調(diào)試過程中，精確控制揚(yáng)聲器的俯仰角和方位角，調(diào)整聲波傳輸方向，保證達(dá)到覆蓋要求。在線陣內(nèi)部，校驗各模塊之間的信號耦合和干涉。使用前進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)測試，保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

在安裝過程中，嚴(yán)格遵循安裝規(guī)程，保證信號線材接口的可靠接續(xù)，確保電子系統(tǒng)正常工作。完成安裝后，進(jìn)一步完善維護(hù)預(yù)案，對重要部位制訂例行檢查方案，以保障活動期間系統(tǒng)安全運(yùn)行。

綜上所述，面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)需要進(jìn)行聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、電子系統(tǒng)設(shè)計和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。通過科學(xué)合理的設(shè)計，可以實現(xiàn)清晰、均衡的聲音傳播和最佳聽覺效果，為群眾提供良好的聽音體驗。

隨著群眾文化活動形式日益豐富，對擴(kuò)聲系統(tǒng)的技術(shù)要求也越來越高。傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲設(shè)備已經(jīng)無法滿足新時代群眾文化活動的需求。數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)借助先進(jìn)的波束控制、回音消除、智能控制等技術(shù)，可以針對群眾文化活動的復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境提供出色的擴(kuò)聲效果。本文在分析群眾文化活動聲學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了面向群眾文化活動的數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計方案，包括聲學(xué)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)三個方面，以期為群眾文化活動領(lǐng)域擴(kuò)聲技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

（作者單位：銅川市群眾藝術(shù)館）