ENEWAVE

Professional Audio System

恩瑞普——專(zhuān)業(yè)音頻系統(tǒng)

　　ENEWAVE聲系統(tǒng)工程詳解

　　今年5月的華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)已啟動(dòng)，大會(huì)圍繞“三元協(xié)同，共創(chuàng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型價(jià)值”的設(shè)計(jì)理念，“因聚而生，有能有為”的口號(hào)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)性?xún)r(jià)值和機(jī)會(huì)空間，在時(shí)代新局下共育新機(jī)，供應(yīng)價(jià)值，共享繁榮。同時(shí)ENEWAVE也為此次大會(huì)的啟動(dòng)提供一份力，就讓我來(lái)帶著你們了解華為生態(tài)大會(huì)的幕后生系統(tǒng)工程的詳解。

　　《華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)2021》主會(huì)場(chǎng)位于深圳會(huì)展中心內(nèi)1號(hào)展廳，整個(gè)1號(hào)展廳尺寸大概為120*120米，總面積14,400平方米，高度平均約20米左右，整個(gè)場(chǎng)館的容積已達(dá)到288,000立方米。場(chǎng)館超大的面積和容積，已經(jīng)可以劃入到大型場(chǎng)館行列，而面對(duì)如此大型的場(chǎng)館空間，音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別是揚(yáng)聲器點(diǎn)位的選擇和擴(kuò)聲方式變得尤為重要。

　　音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　功能定位

　　以滿足講演型會(huì)議為主，并兼顧晚宴演出使用。這就要求，需必須滿足基礎(chǔ)會(huì)議的語(yǔ)言清晰度，讓場(chǎng)地的數(shù)千參會(huì)者能都聽(tīng)清講的內(nèi)容，并保證具有足夠的系統(tǒng)聲壓級(jí)及動(dòng)態(tài)余量，確保演出功能使用的兼顧。

　　會(huì)場(chǎng)場(chǎng)地情況

　　首先 在設(shè)計(jì)之初，我們從華為拿到了本次生態(tài)大會(huì)會(huì)場(chǎng)的整體設(shè)計(jì)方案，從官方PPT方案的效果圖結(jié)合CAD圖紙來(lái)看，這并不是我們傳統(tǒng)意義上的會(huì)議及演出的舞臺(tái)定義。傳統(tǒng)舞臺(tái)無(wú)論室內(nèi)室外，可能多為鏡框式，即舞臺(tái)中心為主表演區(qū)，在舞臺(tái)兩側(cè)我們可以吊掛揚(yáng)聲器設(shè)備，根據(jù)需求吊掛線陣列或者點(diǎn)聲源或者更多類(lèi)型的揚(yáng)聲器設(shè)備，如果場(chǎng)地更大，需要補(bǔ)聲，我們也可以在后區(qū)等位置設(shè)計(jì)“延時(shí)塔”等點(diǎn)位實(shí)現(xiàn)后區(qū)補(bǔ)聲等等。

　　但 本次的華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)的舞臺(tái)設(shè)計(jì)，基本可以說(shuō)舞臺(tái)被一整面的LED視頻顯示所包圍，但這可能也是目前全球比較流行的科技類(lèi)公司的會(huì)議模式。

主屏幕尺寸

后部延展屏幕尺寸

　　從屏幕尺寸可見(jiàn)，主舞臺(tái)有多么龐大，且大家都知道LED位置我們是無(wú)法安裝揚(yáng)聲器的。

　　設(shè)計(jì)難點(diǎn)

　　混響時(shí)間長(zhǎng)，容易聽(tīng)不清。

　　常規(guī)吊掛點(diǎn)位被LED占據(jù)，且揚(yáng)聲器需隱藏安裝。

　　觀眾席點(diǎn)位多元化，后區(qū)還有輔助LED屏幕。

　　音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　針對(duì)以上在設(shè)計(jì)之初即了解到的難點(diǎn)，我們結(jié)合科學(xué)理論和豐富的大型會(huì)議及演出經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和論證。

　　那么，我們就來(lái)逐個(gè)攻破上面所列的三個(gè)難點(diǎn)：

　　混響時(shí)間長(zhǎng)，怎么保證聽(tīng)清楚？

　　何為混響時(shí)間？

　　混響時(shí)間公認(rèn)的定義是：聲能密度降為原來(lái)的1/10^6時(shí)所需的時(shí)間，相當(dāng)于聲壓級(jí)衰變60分貝。某頻率的混響時(shí)間是室內(nèi)聲音達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，聲源停止發(fā)聲后殘余聲音在房間內(nèi)反復(fù)經(jīng)吸聲材料吸收，平均聲能密度自原始值衰變到百萬(wàn)分之一(聲能密度衰減60dB)所需的時(shí)間，用T60或者RT表示。混響時(shí)間過(guò)短，聲音發(fā)干，枯燥無(wú)味，不親切自然;混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使聲音混雜。

　　用淺顯語(yǔ)言解釋一下，越大混響時(shí)間的房間，無(wú)論在里面說(shuō)話聊天還是用喇叭放啥，都感覺(jué)聲音混混的，小時(shí)候的報(bào)紙卷成的小號(hào)叫還是影視里的超級(jí)大喇叭。

　　混響大，不是唱歌挺好聽(tīng)的嘛!對(duì)啊!但說(shuō)話聽(tīng)不清啊!

　　我們?cè)诳匆幌玛P(guān)于混響時(shí)間的公式：

賽賓(sabine)公式

　　T60=KV/A

　　T60--------混響時(shí)間

　　K-----------與空間濕度有關(guān)的常數(shù)，一般取K=0.161s/m

　　V-----------閉室的容積

　　A-----------總吸聲量、賽賓值

　　關(guān)于混響時(shí)間的賽賓公式，我們不去過(guò)多推敲它或者什么數(shù)學(xué)物理等等的多維去計(jì)算啥，僅僅需要讀懂一件事。

　　V容積：房間越大，混響時(shí)間越大。(因?yàn)閂在公式的分子位置)

　　A總吸聲量：吸聲量越大，房間混響越小;反之吸聲量越小，混響越大。(因?yàn)锳在公式的分母位置)

　　那么問(wèn)題來(lái)了，場(chǎng)地整體容積有28.8萬(wàn)立方米，而因?yàn)樯钲跁?huì)展中心為大型展覽館，并不是劇場(chǎng)劇院或者多功能廳等，所以基本沒(méi)有考慮建聲部分的吸聲設(shè)計(jì)，所以整體系數(shù)基本可以認(rèn)為不到10%，當(dāng)然會(huì)議期間如果場(chǎng)地坐滿了觀眾，場(chǎng)地的地面可以有一定的吸聲量，也可以認(rèn)為地面的吸聲系數(shù)還不錯(cuò)。

　　我們來(lái)看一下，各類(lèi)型功能廳堂的混響時(shí)間設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)吧。如下圖：

　　如圖可見(jiàn)，一個(gè)滿足會(huì)議和演出兼顧的場(chǎng)地混響時(shí)間應(yīng)在1s-1.4s為最佳，但顯然深圳會(huì)展中心這個(gè)場(chǎng)地混響時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)值，根據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)工程師的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)該大概在3.2s左右。

　　那么我們?cè)撊绾谓鉀Q如此大混響條件下“聽(tīng)得清”的問(wèn)題呢？

　　語(yǔ)言清晰度設(shè)計(jì)的理論依據(jù)

　　輔音清晰度損失率百分比理論是1978年荷蘭人Peutz首先提出來(lái)的，是Peutz歷經(jīng)十年研究實(shí)踐的結(jié)果，美國(guó)聲學(xué)專(zhuān)家“唐.戴維斯”曾經(jīng)說(shuō)，這一理論每天都在聲系統(tǒng)工程中使用，檢驗(yàn)了公式的精度和實(shí)用性。Peutz這一跨世紀(jì)的貢獻(xiàn)，其本質(zhì)就是場(chǎng)館語(yǔ)言清晰度的百分比，理論公式如下：

　　AL=  200D2² × T60² × N     x100%      ——(1)

　　Q × V × M

　　STI=0.9482-0.1845xLN AL%              ——(2)

　　AL——為輔音清晰度損失率百分比

　　RASTI——語(yǔ)言可懂度傳遞函數(shù)

　　D2——為揚(yáng)聲器離最遠(yuǎn)觀眾席的距離;

　　T60——為廳堂混響時(shí)間

　　Q——為揚(yáng)聲器的指向性因子;

　　N ——為功率比，是由產(chǎn)生直達(dá)聲LD的功率LW，同產(chǎn)生LD之外的所有器件LW的功率比(即揚(yáng)聲器數(shù)量)

　　V ——場(chǎng)館的容積

　　M ——為臨界距離的修正值(除特例外一般選數(shù)值1);

　　理論和實(shí)踐證明，RASTI 越高，AL%越小，語(yǔ)言清晰度越高。

　　RASTI>0.6     即   AL%<6.6%     (非常好的清晰度)

　　RASTI>0.5           AL%<11.4%     (奧組委對(duì)場(chǎng)館要求)

　　RASTI≥0.45        AL%≤15%      (實(shí)際工作允許界限 )

　　從公式(1)和(2)可看出，要保證體育場(chǎng)館具有很高的語(yǔ)言清晰度，就要降低AL%，而想降低AL%，有兩點(diǎn)可做：

　　* 建聲：降低體育場(chǎng)館的混響時(shí)間T60

　　* 電聲：選取好性能，高Q值指向性因子的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，減少揚(yáng)聲器組數(shù)量N

　　PS( 建聲的改造不可能的，只是一場(chǎng)流動(dòng)的會(huì)議演出而已，那么，想提高所謂的RASTI(語(yǔ)言可懂度)只能電聲方向上努力了。)

　　回頭再看看這個(gè)復(fù)雜的公式，大家看看那些重要參數(shù)，哪些在分母，哪些在分子。就明白我們?cè)撛趺慈ブ贫ㄔO(shè)計(jì)方向，其實(shí)說(shuō)復(fù)雜就確實(shí)很復(fù)雜，說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)我們需要解決的無(wú)非就是少用點(diǎn)喇叭點(diǎn)位，盡量用覆蓋更準(zhǔn)確的揚(yáng)聲器，因?yàn)槌艘陨蟽牲c(diǎn)，其余的都是場(chǎng)地條件，我們也改變不了。

　　LED大屏擋住了我們很多合適掛喇叭的位置，怎么辦?

　　根據(jù) 第一點(diǎn)所述，我們已經(jīng)明確我們不會(huì)吊掛過(guò)多的揚(yáng)聲器組，現(xiàn)在我們面臨的第二個(gè)問(wèn)題就是整面的LED屏幕。

　　結(jié)合場(chǎng)地情況和工程CAD圖紙，經(jīng)過(guò)我們和甲方的協(xié)商，同意我們?cè)贚ED屏幕上方安裝吊掛揚(yáng)聲器設(shè)備，這樣既不遮擋屏幕，也可以算是隱蔽安裝了，因?yàn)榘祱?chǎng)屏幕都打開(kāi)的情況下，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)視覺(jué)和攝像出來(lái)的整體影像，都看不到喇叭的。但是實(shí)際情況也有限制，就是LED上方只能給我們預(yù)留兩層的Layer架子高度用于吊掛揚(yáng)聲器，因?yàn)閳?chǎng)地方要求，總高度不能高過(guò)14米。

先看圖吧……先看初版手稿……

　　我們分別設(shè)計(jì)三組主擴(kuò)線陣列音箱，分別如圖中紅色位置(中央聲道)，綠色位置(左右聲道)，兩組后區(qū)補(bǔ)聲線陣列延時(shí)塔音箱，如圖中藍(lán)色位置(補(bǔ)聲聲道)，需要注意的是文字標(biāo)準(zhǔn)的所謂左右中，僅僅表示的為位置，全部信號(hào)都是單聲道的MONO信號(hào)，因?yàn)闉榱吮ＷC語(yǔ)言清晰度，我們所做的相位關(guān)系的延時(shí)設(shè)計(jì)，全部參考舞臺(tái)后中心點(diǎn)位置發(fā)出，左中右三組信號(hào)全部為同一虛擬點(diǎn)位發(fā)出，以保證更好的語(yǔ)言清晰度設(shè)計(jì)。后區(qū)因?yàn)槭艿捷o助屏幕遮擋，故此加了補(bǔ)聲的線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

　　其中 ，左右位置的兩組線陣列，由于LED屏幕上高度限制，我們不得不拆分成兩組，一組6只雙10寸線陣列覆蓋近區(qū)，一組6只雙15寸線陣列覆蓋遠(yuǎn)區(qū)，這又有點(diǎn)類(lèi)似于點(diǎn)聲源揚(yáng)聲器的近區(qū)遠(yuǎn)區(qū)覆蓋的概念，所以在某些特定苛刻條件下，線陣列也可以?xún)?yōu)化組合，以參考點(diǎn)聲源分區(qū)覆蓋方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　低頻部分開(kāi)始的設(shè)計(jì)是都掛起來(lái)的，正如上面的手初稿繪圖一樣，后來(lái)到了現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)于甲方協(xié)商，最后讓我們擺在了舞臺(tái)兩側(cè)，通過(guò)與全頻系統(tǒng)對(duì)齊延時(shí)相位，也達(dá)到了不錯(cuò)的效果，開(kāi)始還擔(dān)心低音都在頂棚會(huì)不好呢，后來(lái)愉快的解決了!

　　經(jīng)過(guò) 初步設(shè)計(jì)，我們落實(shí)為CAD工程圖紙，更精確的予以施工方安裝吊掛和現(xiàn)場(chǎng)施工，圖紙如下：

　　當(dāng)然，全部設(shè)計(jì)我們采用聲場(chǎng)仿真軟件EASE進(jìn)行了詳細(xì)的聲場(chǎng)模擬分析：

　　在混響時(shí)間3.2秒的情況下，我們進(jìn)行了RASTI的模擬分析，結(jié)果如下：

　　本次設(shè)備全部采用ENEWAVE恩瑞普音響系統(tǒng)：

　　簡(jiǎn)單總結(jié)

　　通過(guò)《華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)2021》的項(xiàng)目，讓我們又一次復(fù)習(xí)了很多書(shū)本的內(nèi)容，并在又把所謂的過(guò)往經(jīng)驗(yàn)?zāi)贸鰜?lái)實(shí)戰(zhàn)一次。如混響時(shí)間，RASTI，聲道與通道，相位與延時(shí)，虛擬聲像點(diǎn)等等。

　　特別鳴謝

　　音響師 張斌 先生

　　ENEWAVE大中華區(qū)演藝服務(wù)中心 郭心佳 先生

　　ENEWAVE 華南區(qū)演藝服務(wù)中心 肖子龍 先生

　　ENEWAVE東北區(qū)技術(shù)服務(wù)中心 王圣杰 楊紹坤 先生

　　深圳市創(chuàng)銳實(shí)業(yè)有限公司 伍國(guó)彬 梁光潤(rùn) 伍嘉威 先生

　　本文作者 ENEWAVE應(yīng)用技術(shù)總監(jiān) 裴宇洲