初探现代剧场扩声系统的冗余设计

摘要：本文首先介绍了扩声系统的技术要求，提出了系统设计和配置的欠妥性，进而分析了数字扩声系统的几种类型，分别介绍了优缺点，使大家对扩声系统的冗余设计有了清晰的认识。

关键词：剧院；扩声系统；冗余设计；

中图分类号： TU242.2 文献标识码： A 文章编号：

引言

目前国内一些剧场扩声系统的设计、使用尚存在着一定的问题，以致其没有很好地为演出声音艺术服务，造成技术与艺术有些脱节的现象，无法完全实现演出声音艺术效果。为满足剧院内多种形式节目对扩声系统安全性的要求，全面、可靠的冗余系统是不可或缺的。

1扩声系统的技术要求

扩声系统的四要素是：响度与传声增益、稳定性、音质以及方向感。在设计扩声系统时，必须满足这4个方面相应的技术要求。

1.1响度与传声增益

扩声系统响度的确定，一般在音乐或讲话声最小的时候，扩声系统给出的声级至少应比室内固有噪声级高出10dB ，才不致被噪声掩蔽。一般厅堂假设具有50dB的本底噪声，包括外界传入的噪声与厅堂内的低语声或不可避免的动作所发出的噪声，所以节目的低潮片断至少应有60dB的响度级。一般音乐节目动态范围平均为40dB，所以节目的高潮片断可达100dB 。这种设计和安排，是考虑到声音应在痛域的120dB 以下，才能被人耳所接受。

1.2稳定性

扩声系统的稳定性是由声反馈所决定的。不论是在厅堂还是在广场，扩声系统本身使用的传声器，将暴露在系统扬声器组的辐射声场中，它接受三方面传来的声音：讲话人的直达声；扬声器系统的重放声；由室内、室外反射体引起的反射声。这样就容易造成声反馈，从而引起啸叫。由于低频绕射现象显著，因而往往在低频段易产生啸叫。但有时由于厅堂内的混响时间在某个频段特别长，也有可能在此频段上引起啸叫。通常，改变系统中传声器或扬声器系统的位置，采用有指向性的扬声器或传声器，布置吸声材料或使用移频器、反馈抑制器等，也可以对啸叫有一定的控制。

1.3音质

为了保证较好的音质，扩声系统除了应有较小的系统失真外，声场的频率响应、语言清晰度、系统的功率储备等指标都应满足一定的要求。语言扩声和音乐扩声，这二者所要求的技术参数是不同的。因为语言扩声主要要求的是语言的清晰度、可懂度，而音乐扩声则需要音质好、动态范围大、声像感强。

2系统设计和配置的合理性欠妥

2.1多声道系统使用不当

剧场扩声系统设计应该是多样化的，要依据使用目的而定。多声道系统是剧院声系统的一种，在国内外的剧场特别是“旅游剧场”中有较广泛的应用，取得了良好的声音效果。但并不意味着所有剧场的扩声系统都可做成多声道系统。对于听音来说，多声道最终应该归结到双耳听音机理上，即都应该归结在基本的左、右或左、中、右声道中，以保证声像的一致性。多声道系统也称作立体声混响系统、室内声学增强系统或声场控制系统，这就是说，多声道系统的出现，除基本的左、右或左、中、右声道，主要的目的在于改善声学环境，对建声设计做一些辅助和弥补，以得到更好的听音音质。一些剧场基本声道配置过多。据说有的剧场扩声系统多达几十个声道，总体上看，这种设计弊多利少，会使声道之间合理的主辅配合难以把握。如果业主方不将这几十个声道系统的配置向演出使用方交待清楚，势必会造成调音师手忙脚乱，导致系统失调，使电平、频率、相位、增益等系统特性处于紊乱状态，破坏了演出声音应有的音质音色。

理论上，扩声系统通常是把讲话者的声音对听者进行实时放大的系统，讲话者和听者通常在同一个声学环境中。在一个特定的剧场演出环境里，观众听到的声音应感觉来自前方的舞台上，扩声系统应为实现此效果进行设计。扩声系统的主声道数量取决于扩声方式。单声道扩声时，只能有一个主声道；双声道扩声时，只能有左右两个主声道L 、R ；三声道扩声时，只能有左、中、右三个主声道L 、C 、R ，实际上，中间声道C 用以辅助左右声道，以声像定位调节功能为主，其音量的大小必须服从左右声道L 、R 音量的需要。这三者的使用原理相同，都是模拟人的双耳听音方式，或者说模拟现场观众听音与舞台演员声音的方位关系。至于补声、声像位置调节、返送、监听、效果、延时、声音处理、立体声混响等系统声道，都要服从主声道的需要和技术要求。在演出现场观众席的任何一个位置上，观众听到的声音都要以主声道的声音为主，其他声道均为辅，这才是正确的。

2.2同种功能配置过多

在有些扩声系统中，功能繁多而重叠，闲置功能远远多于使用功能，一些系统功能的利用率极低。如果闲置功能调试不到位，或设置不当，都会破坏扩声系统主声道的最佳性能，引起声压级过大、严重的声音反馈、声道音量平衡失调、电平失配。例如有些剧场盲目追求最大声压级，造成扬声器系统配置重复，扬声器的布置位置及延时的时间缺乏准确性，功率放大器的配置功率余量过大，这样做不仅造成资源浪费，而且导致剧场的声压级过大、声场混乱、音质下降，严重影响演出的质量和效果。另有一些剧场既配有完整的模拟扩声系统，也配有完整的数字系统，功能强大，而利用率却很低。并且，在模拟系统与数字系统交叉使用时，常有系统配接不当、调试不到位的情况发生，影响了演出的声音质量。

3数字扩声系统

随着信息技术和国内国内经济的快速发展，人们对声音的质量要求越来越高。数字音频的出现，改变了我们对扩声系统的认识。大同小异的模拟调音台被各式各样的数字台所替代，除了最基本的混缩功能之外，数字调音台还内置了门、压缩、限幅、效果、均衡、延时等多种处理模块，其强大的功能足以替换几乎所有网络音频传输技术的出现，使得复杂的模拟传输时代无法面对的一系列问题：如远距离传输、多线路的布线困难、传输干扰、自动冗余、数据共享等问题，模拟时代困扰音频工程师的众多问题迎刃而解。通过高精度的数模转换器将模拟的音频信号进行采样转换成由二进制代码编写的数字信号。数字信号在所有设备间以二进制代码的形式被传播，所以在理论上来讲信号是非常干净的，没有任何本底噪声，初始信号得到了很好地保存。

3.1数字音频传输技术介绍

要利用现有技术进行扩声系统的冗余设计，我们首先要了解一下现有成熟的数字音频技术。自开始发展到现在，AV行业先后出现了十几种依赖专有系统的数字音频传输技术，每种技术都有各自的特点，主要有以下几种成熟的技术。

按照其网络拓扑结构，数字音频传输技术可分为点对点、链形、环网型和星形四种。

3.2点对点型传输系统

点对点型传输结构是在两台设备间通过单线路连接实现音频传输，是最简单的结构形式。基于AES10协议的数字总线技术MADI采用这种结构形式，它支持56路24bit采样率的音频单向传输。点对点型传输结构通过倍增传输设备和线路即可实现冗余设计。

3.3链型传输系统

链型传输结构是将设备进行简单的级联实现数字音频传输，是一种手拉手结构。这种传输结构的优点是网络连接容易；她的缺点是，除了两端设备之外，任一设备发生故障，都将使传输网络一分为二。冗余设计方法是将链两头的设备进行连接，形成环形网络。

3.4环网型传输系统

环网型数字音频传输系统其本身就是一种冗余结构，网络中的数据流可以在环中顺时针或逆时针方向传输。其优点在于环中的某条线路出现故障，不会影响该线路两端设备的数据正常传输，环中的某个设备出现故障，不会影响网络中其他设备的正常使用。缺点是添加或减少设备必须重新接线。

4结束语

剧院扩声系统是为舞台表演艺术服务的 扩声要依据剧院的使用功能定位，给出具有针对性的系统设计和系统配置以适应不同表演艺术形式的使用需要。同时音频工程师在系统设计时，应对剧院的规模、用途、资金等情况进行综合分析，合理选用满足该剧院实际使用的冗余结构扩声系统。

参考文献：

[1] GB50371-2007 《厅堂扩声系统设计规范》

[2] 袁湛泉. 调音与听音评价. 演艺设备与科技，2006（6）

[3] 王福津. 改变室内声学特性的电声方法. 音响技术，2006（9，10，11）

[4] 陈永旭. 音响系统设计参考手册. 北京：电子工业出版社，1990