技術(shù)革新助力群眾文化活動煥發(fā)新活力

隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，群眾文化活動日益豐富多樣，其形式和場地類型也越來越多樣化。街道、社區(qū)廣場、公園、體育館、旅游景區(qū)等都是群眾文化活動的聚集地。隨著全民文化素質(zhì)的提高，群眾文化活動對擴聲系統(tǒng)提出了更高要求，傳統(tǒng)模式下的模擬擴聲設(shè)備已很難滿足群眾需求，數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)作為一種先進的擴聲技術(shù)，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。首先，分析了群眾文化活動的特點；其次，介紹了數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點；最后，結(jié)合實際提出對群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴聲系統(tǒng)設(shè)計方案，以期為該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

群眾文化活動音響系統(tǒng)特點分析

群眾文化活動場地類型多樣，其聲學環(huán)境特征具有明顯的特點。室外活動場地通常較開闊，存在較強的環(huán)境噪聲，群眾文藝團隊在開展如廣場舞、健身操、合唱等文化活動時為了提高信噪比，傳統(tǒng)的模擬擴聲系統(tǒng)只能以提高擴聲功率來滿足活動需求。健身館、體育館、旅游景區(qū)和其他室內(nèi)活動場地建聲條件較差，存在較多的混響和聲駐波問題，這給擴聲系統(tǒng)的設(shè)計帶來較大挑戰(zhàn)。具體來看，群眾文化活動存在以下幾個聲學特點。

強環(huán)境噪聲

群眾文化活動場所的環(huán)境噪聲具有強度大、頻帶寬等特點。街道上行駛的汽車、嘈雜的人群，加上廣場舞、交誼舞、合唱隊、戲曲班等不同群眾文藝團隊不同的聲音相互影響，致使各自活動無法正常開展，還會產(chǎn)生比音量、搶場地甚至互相攻擊等不良現(xiàn)象，引起負面的社會影響。如何有效解決各群眾文藝團隊文化活動需求，既能夠聽清音樂或教練、領(lǐng)隊的聲音，也不對周邊人群和居民造成影響，對傳統(tǒng)擴聲系統(tǒng)的聲場控制和輸出功率提出了挑戰(zhàn)。一方面，擴聲系統(tǒng)需提供更高的聲壓輸出，使擴聲電平高出背景噪聲，才能保證活動正常進行；另一方面，保證擴聲范圍盡量不外溢、不影響其他人的正常工作和生活，這是傳統(tǒng)擴聲設(shè)備難以解決的問題。只有解決了這些難題，才能滿足群眾文化活動的擴聲要求。

復雜環(huán)境下擴聲

在群眾文化活動中，如沉浸式演出、實景演出以及大型互動游戲等文體活動，參加演出的群眾演員活動范圍廣、肢體動作夸張，甚至需根據(jù)劇情在水中、高臺、假山、洞穴中進行表演。在此特殊環(huán)境下表演時，要求演員能聽清諸如爆破、槍炮聲等聲音的同時，還要與煙火、燈光等特效精準配合，這樣才能給分布在不同位置的觀眾提供良好的視聽效果。這對音響技術(shù)的要求會更復雜，要求音響技術(shù)人員合理選擇拾音設(shè)備、擴音設(shè)備并通過數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)聽音的臨場感。

嚴重混響與駐波

通常，群眾文化活動參演人數(shù)和觀眾人數(shù)眾多且活動頻繁。在體育館、簡易篷房、山洞、山谷等未經(jīng)聲學設(shè)計的室內(nèi)外活動空間，由于多硬壁反射，聲音傳輸會產(chǎn)生大量反射聲和駐波效應(yīng)，使聲音混響時間過長且嚴重影響頻率均衡。同時，存在顯著的混響染色效應(yīng)，甚至大幅度增加揚聲器與麥克風之間的反饋。這些環(huán)境下進行的群眾文化活動，雖然一定程度上避免了對外界的聲污染，但由于這些環(huán)境下聲學條件較差，對參與文化活動的廣大群眾的聽音造成了很大影響。例如，在聲場有缺陷的空曠體育館里播放音樂或進行歌曲演唱、戲劇表演時，能感覺到聲音清晰度變差、節(jié)奏混亂，嚴重影響藝術(shù)效果。鑒于以上情況，傳統(tǒng)的模擬音響設(shè)備在聲音調(diào)整方面，僅憑人工經(jīng)驗難以應(yīng)對這些頻繁變化的場景。高科技擴聲系統(tǒng)需要具備聲場智能監(jiān)測功能，判斷拾音器位置、揚聲器分布以及反射聲強度和混響時間的變化。在此基礎(chǔ)上，擴聲系統(tǒng)能夠通過調(diào)整波束指向和覆蓋范圍，實時優(yōu)化聲學傳播效果，保證重點區(qū)域有清晰、充分的聲音覆蓋。這需要數(shù)字化擴聲系統(tǒng)具備強大的智能監(jiān)控與聲場控制能力，要求擴聲系統(tǒng)能夠準確掌握演員的實時動態(tài)分布和觀眾人流變化情況，才能合理規(guī)劃聲學覆蓋范圍，并采用數(shù)字化移頻等技術(shù)，在不影響參與者藝術(shù)發(fā)揮的同時，進行回音消除處理，降低房間混響對聲音清晰度的影響。

較大聲壓需求

在開闊的大型廣場舉辦大規(guī)模群眾文化活動，具有表演范圍較大、參演人數(shù)眾多、觀眾分布復雜等特點，需要提供足夠高的音壓級以覆蓋全場。根據(jù)表演場地、觀眾區(qū)域大小與人數(shù)，對擴聲系統(tǒng)的平均音壓級提出了較高要求。這對擴聲系統(tǒng)的功率輸出和抗反饋能力提出了挑戰(zhàn)，需要采用大功率放大器以及方向可控、聲場可控的專業(yè)線陣揚聲器來滿足活動需求。

數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)是音頻處理技術(shù)、計算機控制技術(shù)和揚聲器陣列技術(shù)的有機結(jié)合，具有方向控制精確、聲場控制自由等優(yōu)點，其發(fā)展現(xiàn)狀如下。

波束成形技術(shù)日趨成熟

數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)通過DSP算法實現(xiàn)對揚聲器陣列的波束控制，這主要依賴于波束成形技術(shù)的成熟。目前，基于自適應(yīng)濾波器的波束成形技術(shù)已較為成熟，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。此外，預(yù)設(shè)濾波器技術(shù)經(jīng)過長期優(yōu)化，可以實現(xiàn)預(yù)定波束方向和形狀以滿足一般需求。隨著模擬技術(shù)和運算能力的進步，各類濾波器可以進行精確設(shè)計，使波束成形效果不斷提升，這為數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

智能控制技術(shù)不斷進步

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計使得智能控制成為可能。針對復雜場景，可以設(shè)置多組傳感器，智能識別場景聲學特性；結(jié)合人群分布和活動需要，系統(tǒng)可以自動規(guī)劃聲學覆蓋方案。在活動進行中，還可實時監(jiān)測反饋，對設(shè)備聲學和電子參數(shù)進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對復雜聲場的智能化控制。這種智能控制技術(shù)可以大幅提升數(shù)字化陣列擴聲系統(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)技術(shù)的應(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)將分布的揚聲器連接至中心控制器，進行統(tǒng)一配置、監(jiān)控。相比傳統(tǒng)的復雜線纜連接，網(wǎng)絡(luò)化集成大幅簡化了系統(tǒng)架構(gòu)。同時，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾素力，可以保證信號的實時可靠傳輸，這推動了數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化集成發(fā)展。

模塊化設(shè)計逐步普及

模塊化設(shè)計是數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的重要設(shè)計理念。將功能單元設(shè)計為標準模塊，并定義統(tǒng)一接口，再根據(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，模塊化也便于系統(tǒng)維護與更新。目前，各關(guān)鍵部件的模塊化設(shè)計處于初步階段，隨著模塊化理念的深入，系統(tǒng)可配置的靈活性將大幅提高。

沉浸聲設(shè)備的廣泛應(yīng)用

沉浸式音響系統(tǒng)是一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的數(shù)字音頻系統(tǒng)，能通過特定的技術(shù)和設(shè)計，為聽眾打造身臨其境的聽覺體驗。該系統(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。將其引入群眾文化活動和實景演出，可以為文旅融合新業(yè)態(tài)提供更好的藝術(shù)體驗。

在沉浸式音響系統(tǒng)中，聲音不只是從前方傳來，而是從多個方向同時傳來，形成了全方位、三維的聲音包圍感。這種聲音包圍感通常通過使用多個揚聲器和特定的聲音處理技術(shù)來實現(xiàn)。一些高端的沉浸式音響系統(tǒng)，如雅馬哈的YSP-5600，通過44個陣列單元以聲音反射的方式營造三維聲場。這些系統(tǒng)利用陣列喇叭單元組成聲束，投射在四周墻面與天花板上，并通過強大的數(shù)字音頻信號處理技術(shù)進行準確的時間延遲與方向控制，營造出環(huán)繞立體聲的效果。

此外，為了打造沉浸式音響系統(tǒng)，還需要進行精心設(shè)計和布局。例如，在溶洞、體育館、山谷里合理隱蔽安裝主擴聲系統(tǒng)，通常會選擇覆蓋整個觀眾席的多個揚聲器組，以確保每個位置的觀眾都能聽到清晰的聲音。同時，在山腳、洞窟頂端安裝環(huán)繞揚聲器也是必不可少的，它們可以提供額外的聲音細節(jié)，增強沉浸感。

總體而言，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)，能為聽眾帶來更加真實、生動的聽覺體驗。

面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴聲系統(tǒng)設(shè)計

聲學系統(tǒng)設(shè)計

在室外諸如社區(qū)、廣場、公園等群眾文化活動場地，聲場設(shè)計需要根據(jù)參與活動人數(shù)、活動面積的不同，合理規(guī)劃文化活動場地，并根據(jù)場地劃分設(shè)計擴聲范圍、揚聲器安裝位置，優(yōu)化揚聲器覆蓋范圍，調(diào)整揚聲器指向特性，避免聲音干擾和聲場外溢?？煽紤]選用角度較窄、靈敏度適合的線陣系統(tǒng)，在保證有效區(qū)域擁有合適升壓的同時，不會對周邊團隊和居民造成影響。此外，考慮到不同的天氣條件、環(huán)境噪聲和人群分布等因素，聲場設(shè)計還需要靈活應(yīng)對，進行實時調(diào)整和優(yōu)化。

為了確保聲場設(shè)計的有效性和準確性，需要借助專業(yè)的聲學測量儀器和軟件工具，對擴聲系統(tǒng)進行精確測量和分析。通過測量不同位置的聲壓級、頻響和指向性等參數(shù)，可以評估擴聲系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在問題和不足，并及時進行調(diào)整和改進。此外，聲場設(shè)計還需要考慮參與者的聽覺舒適度和健康安全問題。過高的聲音強度和不良的音質(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，需要根據(jù)參與者的需求和實際情況，合理控制聲音強度和音質(zhì)，確保參與者的聽覺舒適度和健康安全。

總之，在室外群眾文化活動場地中，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、清晰和有力的聲音效果，提升活動的吸引力和參與度。同時，相關(guān)人員也需不斷學習和探索新的聲學技術(shù)和方法，為聲場設(shè)計提供更多可能性和創(chuàng)新空間。

在體育館、臨時篷房、旅游景區(qū)等較為復雜的活動場所，可以使用數(shù)字控制多點擴聲的音響系統(tǒng)，實現(xiàn)演出等群眾文化活動需求。為精確評估場地聲學特性，將采取現(xiàn)場測試與理論計算相結(jié)合的方法?，F(xiàn)場測試將覆蓋典型的人群分布情況，在相應(yīng)位置布設(shè)聲級計，測量各點的混響時間、清晰度等參數(shù)。同時，對場地材質(zhì)進行聲學參數(shù)測試，提供理論計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立場地的三維聲學模型，利用聲學仿真軟件進行理論計算和分析，評估場地的混響分布、聚焦點和衰減規(guī)律，為后續(xù)方案設(shè)計提供依據(jù)。

考慮到復雜活動場所中群眾文化活動的特點，聲源布置將遵循覆蓋均衡、局部增強的原則。全場覆蓋采用線陣列集群布局，采用補充聲源覆蓋死角區(qū)域，重要區(qū)域采用近場聲源局部提高聲音質(zhì)量。通過調(diào)整線陣列方向性，實現(xiàn)聲音定向控制，避免因聲音過度衰減或反射帶來影響。室外場地拾音應(yīng)布設(shè)防風屏障，減少風噪聲干擾，保證傳聲質(zhì)量。

在方案優(yōu)化中，將建立精確的三維聲學模型，仿真分析聲源布置方案的效果。通過逐點法和線插值法模擬聲壓分布，評估聲學指標，并進行多方案對比優(yōu)化。實際系統(tǒng)搭建后，還將進行現(xiàn)場測試，驗證方案的實際效果，作為后期優(yōu)化的依據(jù)。

電子系統(tǒng)設(shè)計

針對不同使用場景，將選用手持話筒、頭戴式話筒、懸掛式話筒等不同類型的話筒，并配以相應(yīng)的無線發(fā)射機等設(shè)備。數(shù)量不多的人聲收音優(yōu)先采用手持無線話筒和頭戴式話筒，以兼顧靈活性和聲音采集質(zhì)量。同時，配備有線話筒進行科學布置，主要用于樂器、合唱等群體性表演收音，以實現(xiàn)全方位音頻采集。

數(shù)字信號處理方面，將采用高性能DSP處理芯片，通過多通道混音器、數(shù)碼延遲器、均衡器、信號壓限器等優(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，保證音頻數(shù)字化處理的高保真度。數(shù)字傳輸系統(tǒng)方面，采用Dante等技術(shù)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。

功率放大器選用高效數(shù)字放大器，實現(xiàn)輸出功率的精確控制。同時，配備線性放大器，保證高保真度。揚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)聲音的定向，實時調(diào)整覆蓋范圍。室外場地將使用防水防塵型材。揚聲器鋪設(shè)合理，保證關(guān)鍵區(qū)域的聲壓和覆蓋滿足要求。此外，還將建立集中式監(jiān)控系統(tǒng)，對音頻信號進行全程監(jiān)控，并實現(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，保障活動順利進行。

機械系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)場地結(jié)構(gòu)和觀眾分布情況，采用吊裝和地面安裝兩種方式。吊裝機械采用機械臂、吊架，實現(xiàn)精確調(diào)整，方便維護。地面安裝采用移動支架，可快速布置，能覆蓋臨時區(qū)域的死角。室外場地則需考慮防風設(shè)計。加強對機械臂、吊架和移動支架的穩(wěn)定性，防止傾倒。

線陣揚聲器通過設(shè)計模塊化機械結(jié)構(gòu)，采用標準化的模塊組裝方式，可快速拆裝組合，實現(xiàn)不同的陣列組態(tài)。模塊內(nèi)含控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對揚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、防塵且具備一定屏蔽性能的材料制成。

在機械系統(tǒng)調(diào)試中，將精確控制揚聲器的俯仰角和方位角，調(diào)整聲波傳輸方向，保證覆蓋要求。在線陣內(nèi)部，校驗各模塊之間的信號耦合和干涉。使用前進行靜態(tài)和動態(tài)測試，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

在安裝過程中，嚴格遵循安裝規(guī)程，保證信號線材接口的可靠接續(xù)，確保電子系統(tǒng)的正常工作。完成安裝后，進一步完善維護預(yù)案，對重要部位制訂例行檢查方案，以保障活動期間安全運行。

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

隨著群眾文化活動形式的日益豐富，對擴聲系統(tǒng)技術(shù)要求也越來越高。傳統(tǒng)模擬擴聲設(shè)備已難以滿足群眾需求。數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)以其先進的波束控制、回音消除、智能控制等技術(shù)，可為群眾活動的復雜聲學環(huán)境提供出色的擴聲效果。本文在分析群眾文化活動聲學特點的基礎(chǔ)上，重點介紹了數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出面向群眾活動場景的數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)設(shè)計方案，從聲學系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等各個方面進行了細致設(shè)計，以期為群眾文化活動的擴聲技術(shù)發(fā)展提供借鑒。隨著數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)的不斷成熟，相信其能在滿足群眾文化活動擴聲需求方面大放異彩。

（作者單位：銅川市群眾藝術(shù)館）