我國體育場館擴聲設(shè)計概要-廣院版

我國體育場館擴聲設(shè)計概要-廣院版第一頁，共42頁。一．當(dāng)前體育場館擴聲系統(tǒng)建設(shè)的主要特點

1．更加注重最終擴聲效果由于目前建設(shè)的體育場館大都需要滿足大型體育比賽的開、閉幕式或文藝演出及群眾集會的需要，同時隨著國家相關(guān)設(shè)計及驗收標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，目前體育場館的擴聲系統(tǒng)在音質(zhì)、音色、響度以及主觀聽覺感受等方面，都有了較大的提高，同時，觀眾席和場地的效果差別也越來越小。第二頁，共42頁。一．當(dāng)前體育場館擴聲系統(tǒng)建設(shè)的主要特點

2．系統(tǒng)可靠性要求越來越嚴(yán)格新建的體育場館，大都為了舉辦奧運會、亞運會、全運會、城運會等大型綜合性比賽以及專項的國際比賽，因此，其擴聲子系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，根據(jù)相關(guān)技術(shù)水平的發(fā)展，系統(tǒng)及設(shè)備熱備份、功放及信號傳輸故障自動檢測等功能逐漸應(yīng)用于各類新建系統(tǒng)當(dāng)中。第三頁，共42頁。一．當(dāng)前體育場館擴聲系統(tǒng)建設(shè)的主要特點

3．多級自動優(yōu)先播出功能為應(yīng)付火災(zāi)等突發(fā)事件，在舉辦比賽或進(jìn)行大型集會時，體育場館的擴聲系統(tǒng)均需要與消防報警中心、指揮控制中心等地進(jìn)行聯(lián)動播出，且必須保證系統(tǒng)具備自動多級播出功能。同時，還應(yīng)具備現(xiàn)場調(diào)整分區(qū)播出的能力，避免大面積廣播時引起更大的混亂。第四頁，共42頁。一．當(dāng)前體育場館擴聲系統(tǒng)建設(shè)的主要特點

4．聲污染的控制對于體育場而言，其建筑結(jié)構(gòu)通常不會完全封閉，一旦擴聲系統(tǒng)揚聲器設(shè)置不盡合理，則會使場內(nèi)直達(dá)聲大量外溢，形成聲污染。因此，建筑規(guī)劃人員充分考慮人口聚集數(shù)量、全年風(fēng)向變化等因素，做好體育場的選址和結(jié)構(gòu)處理工作；另一方面，擴聲系統(tǒng)設(shè)計人員也應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)掌握國外的先進(jìn)理念和技術(shù)，通過合理配置系統(tǒng)，最大限度地控制聲外溢。第五頁，共42頁。二．體育場館擴聲系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1．基本的擴聲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖由于體育場館內(nèi)聽音區(qū)的范圍非常大，因此，其擴聲系統(tǒng)的難點更多地體現(xiàn)在聲場設(shè)計上，在系統(tǒng)主要構(gòu)成環(huán)節(jié)上則與其他擴聲系統(tǒng)并無太大區(qū)別。第六頁，共42頁。

由于現(xiàn)代體育場館大都需要承辦重要的國際賽事，因此在系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性以及音質(zhì)方面的要求也不斷提升，采用備份方式是目前工程技術(shù)人員提高系統(tǒng)安全性的一個通常的手段，根據(jù)資金投入的情況，備份亦可分為“局部環(huán)節(jié)備份”和“全通道備份”。此外，為進(jìn)一步降低信號傳輸衰減、保證信號質(zhì)量（尤其是功率放大器輸出信號的質(zhì)量），能極大縮短功率放大器和揚聲器之間距離的多功放機房配置也越來越多地得到應(yīng)用（尤其是在體育場系統(tǒng)中），由此產(chǎn)生的數(shù)字化遠(yuǎn)程信號傳輸亦成為目前體育場館擴聲系統(tǒng)的常用配置方式。2．衍生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第七頁，共42頁。2．衍生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第八頁，共42頁。2．衍生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第九頁，共42頁。三．?dāng)U聲系統(tǒng)主揚聲器的布局方式、特點

通常來講，體育場的揚聲器布局大都采用三種方式：集中式、分散式以及集中與分散相結(jié)合的方式；體育館則通常采用兩種方式：集中式和分散式。

集中布局方式的通常做法是采用大功率、長沖程的揚聲器系統(tǒng)，集中組成揚聲器陣列，向各個方向的聽音區(qū)進(jìn)行覆蓋。體育場中，大都將該陣列吊裝于西側(cè)看臺（主席臺方向）中央上部位置的馬道下，無棚蓋的體育場則通常安裝于西側(cè)看臺（主席臺方向）的后部頂端；而體育館中，則通常吊裝于場地中央上方位置的馬道下。1．集中方式：第十頁，共42頁。集中式布局的優(yōu)點如下：在主席臺講話時，觀眾的聲像一致感相對較好。接近于點聲源發(fā)聲，聲音達(dá)到聽音區(qū)位置的時間基本一致，易于控制、調(diào)整。除揚聲器所吊掛的看臺以外，其他看臺所受到的反射聲干擾較小。通常來講，集中式揚聲器組與擴聲機房的距離相對較短，線路所造成的損耗較小。由于揚聲器數(shù)量相對較少，因此，相對于分散式，具有較好的性價比。第十一頁，共42頁。第十二頁，共42頁。第十三頁，共42頁。集中式布局的缺點如下：為滿足超遠(yuǎn)距離覆蓋的需要，對單只揚聲器系統(tǒng)的要求較高，揚聲器可選擇的范圍較小。如若揚聲器指向性控制不當(dāng)或體育場的密閉性不好，則會產(chǎn)生較大的聲外溢現(xiàn)象，造成聲污染。體育場中，由揚聲器組對面看臺（通常為東看臺）及其棚蓋或看臺所造成的反射聲干擾，將對主席臺方向（通常為西看臺）產(chǎn)生較大影響。體育場中，由于通常選用號角揚聲器，因此，音質(zhì)相對較差，同時，當(dāng)遇有大風(fēng)天氣時，則會產(chǎn)生“高頻飄移”現(xiàn)象，影響揚聲器的遠(yuǎn)距離覆蓋。遇有大型開、閉幕式文藝表演時，距離集中覆蓋揚聲器較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)如有演員參與演出，則其聽到的聲音會有數(shù)百毫秒的延時，因此，必須采用旗語等方式對其表演進(jìn)行指揮，否則肯定會造成演員之間動作的不一致。第十四頁，共42頁。集中式布局的缺點如下：馬道或吊裝棚架需要有足夠的載荷能力，且揚聲器組安裝以及角度調(diào)整非常困難。受建筑結(jié)構(gòu)影響，可能會產(chǎn)生少量的聽音盲區(qū)。第十五頁，共42頁。2．分散方式：

分散布局方式的通常做法是選用恰當(dāng)?shù)膿P聲器系統(tǒng)，根據(jù)聽音區(qū)位置分布和建筑結(jié)構(gòu)特點，分散布置、分別覆蓋不同的聽音區(qū)。分散方式同樣具有其優(yōu)缺點。

第十六頁，共42頁。2．分散方式：第十七頁，共42頁。2．分散方式：第十八頁，共42頁。第十九頁，共42頁。第二十頁，共42頁。第二十一頁，共42頁。第二十二頁，共42頁。分散式布局的優(yōu)點如下：單只揚聲器的要求較低，聲學(xué)特性指標(biāo)容易達(dá)到，可選擇的范圍大。相對于集中式布局，分散的揚聲器距離觀眾席較近，直達(dá)聲較強，反射聲的干擾小，有利于提高清晰度；同時，聲功率較小，使聲音不易外瀉，降低聲污染。馬道或吊裝棚架的載荷較小，且揚聲器安裝以及角度調(diào)整較為容易。通過適當(dāng)?shù)膿P聲器配置和布局，可以保證聽音區(qū)內(nèi)沒有聲音死區(qū)，聲場均勻度較好。揚聲器系統(tǒng)覆蓋范圍清晰，易于進(jìn)行分區(qū)分組控制。第二十三頁，共42頁。分散式布局的缺點如下：由于看臺高低不同或揚聲器所吊裝的馬道位置的高低不同，使得聲音到達(dá)觀眾席位置的時間可能不同，容易造成聲場交叉干涉現(xiàn)象，同時需要細(xì)分揚聲器組并增加控制手段以調(diào)整系統(tǒng)延時，控制調(diào)整相對復(fù)雜。對所有觀眾席而言，并沒有一個大致的聲像位置，聲像一致性較差。揚聲器數(shù)量較多，管線路由復(fù)雜，施工量大，且個別揚聲器距離控制機房會很遠(yuǎn)，線路衰減大，需要加大線纜直徑。第二十四頁，共42頁。3．集中與分散相結(jié)合方式：

集中與分散相結(jié)合的布局方式，大都應(yīng)用在體育場擴聲系統(tǒng)中，其通常做法是在西看臺（主席臺方向）上方設(shè)置集中揚聲器組，分別向東看臺、南看臺、北看臺以及場地區(qū)域進(jìn)行覆蓋，而西看臺區(qū)域，則選擇適用的揚聲器進(jìn)行分散布局、分區(qū)覆蓋，同時在集中揚聲器組被遮擋而形成的聽音盲區(qū)內(nèi)，也配置適當(dāng)?shù)膿P聲器進(jìn)行補充。第二十五頁，共42頁。

集中與分散相結(jié)合的方式，除了避免了部分聽音盲區(qū)外，并沒有從根本上改善集中式或分散式存在的其他缺點。而且，分散布局的揚聲器與集中布局的揚聲器組之間產(chǎn)生了一定頻段范圍內(nèi)的延時問題，這將影響到分散布局覆蓋區(qū)域內(nèi)的語言清晰度。因此，如何調(diào)整分散布局的揚聲器的延時將成為工程技術(shù)人員必須面對的一個嚴(yán)峻問題，而且這種布局方式所產(chǎn)生的通常是水平距離延時，在調(diào)整一個分散布局的揚聲器與集中揚聲器組之間延時的同時，還要兼顧其與相鄰的兩個分散揚聲器之間的延時情況，調(diào)整起來異常繁瑣，非常容易造成分散布局揚聲器之間的延時現(xiàn)象。不建議采用，如要采用，也應(yīng)該以集中擴聲為主，分散的揚聲器僅僅作為主揚聲器覆蓋盲區(qū)的補充。第二十六頁，共42頁。四．揚聲器的選擇原則：滿足聲壓級、頻率傳輸特性等硬性指標(biāo)的需要。良好的指向性控制能力，指向角準(zhǔn)確，且邊緣衰減效應(yīng)好。在預(yù)算允許情況下，選用全頻系統(tǒng)，盡可能提高音質(zhì)。充分考慮重量、吊掛等安裝便利性條件以及防水防潮等使用條件。

第二十七頁，共42頁。四．揚聲器的選擇方法：理論計算及計算機模擬通過揚聲器指向性因數(shù)（Qd值）來推導(dǎo)混響半徑Dc，獲取揚聲器最直達(dá)聲覆蓋的最大可用距離。通過揚聲器指向角，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)、吊掛角度等確定揚聲器覆蓋區(qū)域。通過揚聲器最大聲壓級（SPL），計算揚聲器在覆蓋區(qū)域的最大聲壓級。第二十八頁，共42頁。四．揚聲器的選擇方法：理論計算及計算機模擬計算機仿真模型的準(zhǔn)確性揚聲器安裝位置及角度的可實現(xiàn)性

廠商提供的相關(guān)揚聲器性能數(shù)據(jù)的可靠性

第二十九頁，共42頁。1．功率信號的傳輸饋線阻抗要計入功率放大器的內(nèi)阻，較長的饋線將使內(nèi)阻增大，功放的阻尼系數(shù)將減小，這將影響到功放的瞬態(tài)相應(yīng)，使音質(zhì)變差。饋線過長，則會使相關(guān)信號的一部分功率損耗在傳輸饋線上，若功放裕量不夠，則無法充分發(fā)揮揚聲器性能。若如饋線過長，電路傳輸中的“集膚效應(yīng)”則容易引起信號的高頻衰減，影響音質(zhì)。五．信號傳輸?shù)谌摚?2頁。定壓傳輸方式：由于在傳輸線上的電壓較高、電流較小，因此傳輸距離較遠(yuǎn)，同時可以選用相對較細(xì)線徑的電纜。但由于在信號流程中增加了升壓、降壓兩個環(huán)節(jié)，所以，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及最終音質(zhì)均會受到一定的影響。目前，在新建的體育場館項目中，出于對音質(zhì)方面的重視，已基本不采用此種傳輸方式。定阻傳輸方式：在定阻傳輸中，為避免上述的功放內(nèi)阻增大、線纜功率損耗以及“集膚效應(yīng)”所造成的高頻衰減等問題，一方面需要選用線徑較大、支數(shù)較多（多股導(dǎo)線并聯(lián)）的電纜，以有效降低線纜阻抗、減小“集膚效應(yīng)”；另一方面應(yīng)盡量縮小功率放大器和揚聲器之間的距離，采用多功放機房的布局方式，根據(jù)具體建筑情況，在每一組揚聲器附近盡可能就近設(shè)置配套的功率放大器機房。有源揚聲器系統(tǒng)：在體育場館內(nèi)采用有源揚聲器亦可成為一種不錯的選擇，它完全不存在上述功率信號傳輸?shù)母鞣N問題，只是需要遠(yuǎn)程監(jiān)控?fù)P聲器的工作狀態(tài)。第三十一頁，共42頁。2．音頻信號的傳輸

正常情況下，話筒（MIC）以及線路（LINE）信號可通過普通音頻安裝電纜進(jìn)行傳輸，如對音質(zhì)要求較高，也可采用4芯星絞電纜并加大線徑，以提高信號的抗干擾能力。但如果電纜長度過長，如體育場中在場地遠(yuǎn)端布放信號接口或在不同看臺區(qū)域設(shè)置分控機房等，則建議采用光纜進(jìn)行信號傳輸。但設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)造價、場地功能等予以綜合考慮。例如圖3所示的系統(tǒng)架構(gòu)中，筆者認(rèn)為從主機房至分控機房的信號傳輸應(yīng)采用光纜，而遠(yuǎn)端場地接口由于很少有機會使用，所以其至主機房之間采用光纜傳輸則可能不具備太好的性價比，所以，直接采用模擬電纜也罷。第三十二頁，共42頁。1．體育展示的需要

體育展示的廣義概念是指在奧運會等大型體育比賽中，根據(jù)體育項目的競賽規(guī)則、規(guī)程和傳統(tǒng)慣例，通過現(xiàn)場廣播、圖像顯示屏、記分屏等介質(zhì)，利用音樂、視頻影像、現(xiàn)場文藝表演和現(xiàn)場評論等方法的精確編排，展示體育精神，烘托現(xiàn)場氛圍的一種綜合性表現(xiàn)手法。體育展示的控制位置最好設(shè)置在賽場邊，以便于有關(guān)工作人員充分感受比賽氛圍，并隨時調(diào)整播出內(nèi)容。六．其他需要注意的問題第三十三頁，共42頁。需配置流動性的音頻調(diào)控設(shè)備（小型調(diào)音臺等），并能方便地與主系統(tǒng)連接，以便根據(jù)體育展示需要，在現(xiàn)場內(nèi)流動使用。體育展示需要多只話筒，話筒最好為頭戴式，以便向觀眾提供多種語言的現(xiàn)場情況播報，并通過現(xiàn)場播音調(diào)動場內(nèi)氣氛。應(yīng)配置硬盤式即時播放設(shè)備，在某些對抗性較強的比賽（如籃球等）中，根據(jù)場上需要，迅速、即時地播出相匹配的節(jié)目信號片斷（如加油聲、進(jìn)攻和防守的提示等），以提高觀眾及運動員情緒。個別有現(xiàn)場表演的項目（如籃球?qū)氊愒诒荣悤和Ｆ陂g的舞蹈等），可適當(dāng)配置一定的DJ設(shè)備。第三十四頁，共42頁。2．媒體運行的需要

媒體坐席的擴聲控制：

根據(jù)國際慣例，媒體座席（包括電視解說員席、文字工作者席等）通常位于看臺的黃金位置，處于其他觀眾席當(dāng)中。但根據(jù)媒體工作的具體需要，該部分座席通常希望主擴聲系統(tǒng)的音量盡可能的小，以便于媒體工作人員全身心投入工作，在電視解說員席部分，甚至要求最好聽不到現(xiàn)場擴聲信號，以保證其解說效果。充分了解體育場館的功能，最好能請業(yè)主方確定今后場館運行中媒體座席的大致區(qū)域。盡量選用指向性控制能力好、指向角較窄的揚聲器覆蓋相關(guān)區(qū)域，揚聲器覆蓋范圍的劃分要盡可能地細(xì)致。最好做到每一組或每一個揚聲器均獨立可控，以便于后期調(diào)整。第三十五頁，共42頁。

現(xiàn)場擴聲對媒體轉(zhuǎn)播拾音的干擾：

在進(jìn)行體育比賽的轉(zhuǎn)播和錄制時，電視媒體單位通常會在比賽現(xiàn)場設(shè)置大量的拾音器，以獲取現(xiàn)場的同期聲，使電視轉(zhuǎn)播更有現(xiàn)場感。這些拾音器將不可避免地拾取到這些擴聲信號，一旦不同的拾音器拾取的擴聲信號有較大時差時，則會在電視媒體的現(xiàn)場聲中聽到明顯的“雙聲”或“多重聲”現(xiàn)象，形成了主擴聲系統(tǒng)對媒體用拾音器的干擾。在場地范圍相對較大的體育場中，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的幾率會更大。其實這個問題的產(chǎn)生，歸根結(jié)底是由于每一組揚聲器距離其覆蓋范圍之間的距離數(shù)值不同所造成的，所以，設(shè)計人員應(yīng)均衡布置全場的揚聲器系統(tǒng)，使全場內(nèi)每一組揚聲器與其覆蓋區(qū)域之間的距離大致相當(dāng)，這樣就可以避免上述問題。由此也不難發(fā)現(xiàn)，采用集中式擴聲（尤其是體育場內(nèi)，采用以西看臺為中心的集中式擴聲），將很難回避上述問題。第三十六頁，共42頁。3．單項體育運動的具體需求

比賽不同，對場館的具體要求也有所不同。尤其是花樣游泳、體操、馬術(shù)中的盛裝舞步等需要音樂配合的賽事。在此僅以花樣游泳為例，對其具體需求加以簡單說明。必須配備能夠提供足夠聲壓的水下?lián)P聲器系統(tǒng)。運動員聽到的聲音會經(jīng)常在水下?lián)P聲器和主揚聲器之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者重放的聲音，對運動員而言不能有較大時差，因此需要配備一定的延時設(shè)備以校正時差?；佑斡就ǔＳ涩F(xiàn)場裁判掌握比賽開始時間并播放相關(guān)的比賽音樂，擴聲系統(tǒng)需準(zhǔn)備一個內(nèi)置各種放音設(shè)備的小型流動機箱，并在現(xiàn)場裁判處預(yù)留與主系統(tǒng)的接口。由于比賽人員來自世界各地，節(jié)目載體亦有所不同，同時，為避免因節(jié)目轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生信號時長變化等原因而造成的不必要的糾紛，原