音乐厅扩声系统设计方案.docx
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音乐厅扩声系统设计方案
音乐厅扩声系统设计方案
音乐厅主要用于举办各类音乐表演、歌舞表演、艺术表演等活动，是学校单位重要的综合活动场所。
对灯光、音响就有着较高的要求，扩声系统设计是否合理就直接影响整个音乐厅的音响效果。
对音响公司来说，售前的方案就尤为重要，也是很多小型音响公司头疼的工作环节，笔者不才，分享一个做过的案例，还请行业大神指点。
本次项目建设的音乐厅长:
22米、宽26米、平均高11米，约有观众席位440座。
舞台区域台口宽26米、台深13米、台高0.9米。
1.扩声系统的构建
1.1.扩声系统需求分析
扩声系统需解决系统演出扩声时保证声音丰满、有足够的声压级且不失真、准确的声像定位；语言扩声时确保语言清晰度，足够的响度和均匀度。
1.2.扩声系统建设目标
为满足音乐厅的使用需求，音乐厅扩声系统声学指标要求达到GB/T28049-2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》中文艺演出类扩声系统特性一级标准，见下表：
等级
一级
最大声压级（dB）
额定通带80~8kHz内大于或等于106dB
传输频率特性
以80~8000Hz的平均声压级为0dB，在此频带内允许范围：
-4dB~+4dB：
40~80Hz和8000~16000Hz允许范围见图
传声增益（dB）
100~8000Hz的平均值大于或等于-8dB
稳态声场不均匀度（dB）
100Hz时≤10dB，1000Hz时≤6dB，8000Hz时≤8dB
语言传输指数
＞0.5
早后期声能比（可选项）
500~2000Hz内1/1倍频带分析的平均值≥3dB
系统总噪声级
NR-20
2.扬声器配置要求
▲音乐厅对于扩声系统的还原度要求较高，扬声器扩声方式宜采用集中扩声，不宜采用集中加分散式扩声；
▲音响控制室布置在观众厅最后，且音乐厅较大，若采用传统扬声器会出现带功线路长、阻尼系数大的情况，从而造成低频的听感拖滞无力，因此建议采用有源扬声器；
主扩声采用了左右两声道立体声扩声方式，在台口上方左、右声道吊装布置线性阵列主音箱，每边都能覆盖整个观众席；
台唇内设有拉声像扬声器，用于声像下移，左右补充超低频扬声器。
主席台配置舞台流动返听扬声器。
2.1.主扩声扬声器
主扬声器采用左、右两声道立体声扩声方案，各声道能独立控制调节，根据场地情况，配置如下。
（1）主扬声器配置要求
名称
扬声器配置
数量
安装位置
左声道主扬声器
线性阵列有源扬声器
4只
台口上方左侧、吊装
右声道主扬声器
线性阵列有源扬声器
4只
台口上方右侧、吊装
（2）主扩扬声器技术要求
Ø全频扬声器，声压级满足观众厅扩声需求；
Ø频响宽，频响曲线平滑；
Ø指向性强，声场约束性好；
Ø覆盖角度要求：
单只水平90°（±5°）。
2.2.拉声像扬声器
音乐厅为控制扩声声场的均匀度主扬声器的安装高度较高，对于最前区的观众有声音压顶的感觉，且会造成声像定位错误，因此在舞台下台唇内藏拉声像扬声器，利用人耳听觉的时域掩蔽效应把声像定位下拉到台上人员嘴型的水平高度。
（1）拉声像扬声器配置要求
名称
扬声器配置
数量
安装位置
台唇扬声器
二分频全频
有源扬声器
4只
台唇内藏
（2）拉声像扬声器技术要求
Ø全频扬声器，声压级满足前排观众席扩声需求；
Ø频响宽，频响曲线平滑；
Ø水平扩散角度宽，覆盖范围较广；
Ø覆盖角度要求：
水平100°（±10°）。
2.3.超低频扬声器
提高扩声低频能量，特别是100Hz以下频率的能量，增加声音的震撼力和厚度。
（1）超低频扬声器配置要求
名称
扬声器配置
数量
安装位置
左声道
超低频扬声器
超低频有源扬声器
1只
台口左侧，吊装
右声道
超低频扬声器
超低频有源扬声器
1只
台口右侧，吊装
（2）超低频扬声器技术要求
Ø单18寸超低频扬声器；
Ø低频下限优于35Hz（-10dB）；
Ø高声压级，满足扩声低频重放需要。
2.4.舞台返听扬声器
（1）舞台返听扬声器配置要求
名称
扬声器配置
数量
安装位置
舞台流动返听扬声器
全频有源扬声器
4只
舞台流动摆放
（2）舞台返听扬声器技术要求
Ø专业舞台返听扬声器，适合地面摆放；
Ø频响宽，频响曲线平滑；
Ø声压级满足舞台区域扩声需要；
Ø覆盖角度要求：
水平80°（±10°）
2.5.控制室内监听音箱
为满足调音师在音控室的监听要求，在音控室配置1对监听音箱。
3.信号源的配置
根据音乐厅使用需求，需配置一批常用的有线、无线话筒，满足日常使用需要，主要包含：
序号
设备名称
数量
单位
1
手持式无线话筒
8
支
2
头戴式无线话筒
10
支
3
电容式乐器话筒
15
支
4
大振膜合唱话筒
5
支
5
CD播放机
1
台
6
DVD播放机
1
台
7
媒体播放机
1
台
4.扩声系统管理要求
扩声系统配置数字调音台1套，符合正常使用需求。
（1）调音台功能要求
●本机具有彩色触摸屏提供图形控制，操作直观；
●即插即用输入/输出机架，用一条网线就可以将机架部署到100米以外的位置。
（可拓展）
●可以安装标准音频输入/输出卡，包括Dante、MADI、EtherSound和Allen&Heath的ACE协议；（可拓展）
●存储库、场景和Show记忆可通过USB传输；
（2）调音台技术要求
●不少于32路输入，24路输出。
●所有输入通道全处理功能，包括微调、极性、高通滤波器、断点插入、门限、4段参量均衡、压缩器和延时；
●所有输出通道全处理功能，包括断点插入、参量均衡、图示均衡、压缩器与延时；
（3）舞台接口箱技术要求
●不少于24路输入，12路输出。
●用一条网线就可以将机架部署到100米以外的位置。
5.控制室设置与系统供电
（1）控制室安装音源设备、调音控制台。
（2）音响系统总供电容量25KW，总控制在音控室内，分控制在舞台一侧机房内。
（3）为便于调音师观察舞台现场情况，音控室面向舞台侧建议开观察窗，窗口尺寸不小于宽1.2米*高1米，底边距地0.8~1米。
（4）音控室内建议铺设防静电地板，地板下净高不小于20CM。
6.扩声系统完整性\合理性\科学性说明
扩声系统的组成是由信号源（拾音器、播放器），调音台（信号放大、混合、分配），信号处理（周边设备），功率放大器和扬声器组成，声音信号会逐一经过每一个环节，所以决定声音品质的不仅仅是其中一个设备，而是整个系统，或者说声音的品质是受系统中最差的设备局限的，因此系统的整体平衡和素质是最为关键的。
我们在符合招标文件技术规定的基础上，更考虑了系统的整体平衡和素质，确保系统每一个环节的设备都是高品质的，被大量专业扩声工程实际应用并得到广大音响系统工程师、音响师、技术人员所认可推崇的设备：
Ø拾音器：
本系统选用了德国SENNHEISER公司的2000系列无线话筒，美国SHURE公司的有线话筒；
a）德国Sennheiser是世界级的巨头，为全世界的使用者呈献质量最佳、最动听的声音盛宴。
无论是在家里或是在户外；在舞台上、在录音室里或是在音乐骑师的控制台上；又或是在博物馆、音乐厅；都能发现Sennheiser的踪影。
创始人弗利兹森海塞尔早在二战前就建立了“无线电与电声技术研究所”，在二战中因为成功地复制了当时被战火摧毁的“电子巨人”MD1（一种具有无线发射的话筒，是当时最先进的指挥设备），成为弗利兹森海塞尔的命运转折点，随后其独立设计的MD2因为品质优良胜于MD1，很快就在电台和录音界流行起来，所以Sennheiser在无线电技术和电声技术上都有着绝对的领导地位；
b）美国舒尔有限公司成立于1925年，是公认的世界领先麦克风和音频电子产品制造商。
多年来，公司设计和生产了各种各样高质量的、供消费者及专业人士使用的音频产品，为进入个人音频世界提供了媒介。
舒尔多样化的产品包括国际水平的麦克风、高级无线音频系统、高质量的唱头、混音器、数字信号处理器、以及个人监听系统。
舒尔能成为世界麦克风名牌，当归功于舒尔创办人（S.N.Shure）倡导的“全面质量管理经营哲学和完善的售后服务。
舒尔能稳守麦克风领导者的先驱角色，是长久耕耘和积累的结果。
今天的舒尔，依然贯彻着“ThePerformanceNeverEnds（创业无止境）”的信念，创造着更美好的明天。
Ø调音台：
本系统采用了英国ALLEN&HEATH公司的QU系列数字调音台，具有32路单声道输入和24条输出母线,保证声音品质的同时又提高了系统的扩展性和灵活性；
a）自1969年成立以来，Allen&Heath已为世界设计出众最实用的调音台（最近一次统计的数据已超过了160000台）。
“让全球的每一个白天和夜晚，都有Allen&Heath的调音台在认真工作，为人们提供更加方便和舒心的生活”，是其四十三年来秉持的信念和追求的目标。
英国ALLEN&HEATH公司设计出大量创新实用的音频混音设备，并因其杰出的性能、功能和构造质量赢得广泛的称赞。
GL系列双功能音频调音台具有具备优良的模拟音频性能和直观方便简单的操作，并且提供了大量最新的现场演出需要的功能（例如耳机监听和灵活的矩阵输出、外部环境生效录音、调音师进场/耳机监听的灵活的矩阵输出）。
同时，新的GL系列保持着英国ALLEN&HEATH公司坚固机身、全金属外壳、插卡式独立通道模块结构等标志性特点。
这些得益全部源自于英国ALLEN&HEATH公司最新的生产方法和音频电子技术的进步。
Ø处理器：
本系统采用了美国Symetrix公司的数字处理器，该设备共计有8路输入8路输出，具备均衡、压限、分频、陷波、滤波、延迟等处理模块；
美国Symetrix（思美）公司总部位于美国西雅图，是一家专业音频处理器生产厂商，其涉足音频产品领域已经有超过30年的历史。
思美公司新近开发的SymNet系列产品是基于DSP处理的音频矩阵系统，包括8×8、12×12，以及基于CobraNet网络产品。
SymNetAudioMatrix数字音频矩阵处理中心包括数字调音台，音频周边设备（均衡、压缩、分频、延时等）。
从最初生产模拟产品到现在网络数字音频产品，思美一直追求技术领先。
从单一的专为演播室设计的音频处理器，发展到现在能够应用在各种场所的多种型号的网络数字音频处理器，思美的产品种类更加丰富。
思美的成功源于对产品质量和性能的执着追求，不仅对硬件产品进行寿命测试，使顾客无后顾之忧，而且在软件支持上不遗余力。
因为数字音频处理产品对软件的要求很高，思美尽量做到在软件的开发、功能的创造上为客户提供方便。
Ø扬声器：
本系统采用了美国QSC公司的有源扬声器，QSC是世界知名品牌，在国内外扩声工程中被大量应用，清澈的高音、饱满的中频、迅速有力的低频是该扬声器的特点。
美国QSC公司成立于1968年，是世界公认的专业音频的领导厂商，总部位于美国加州的CostaMesa。
40多年来，QSC致力于专业音频产品的研发、生产、销售和服务，产品线从专业功放开始，逐渐拓展到扬声器、数字处理产品，今天已经成为一个完整的音频后级解决方案供应商。
提供稳定、可靠的系统和产品是QSC多年来一直秉承的企业核心价值，在产品质量上的不懈追求和努力铸就了今天QSC无可争议的市场口碑。
7.EASE声学分析报告
7.1.概述
建声、电声系统声学特性计算机辅助设计应用计算机对厅堂建声和扩声系统声学特性进行辅助设计的实用系统软件源于八十年代中期的美国，以后国际上有名的公司相继开发出能适应不同品牌扬声器数据库的CAD软件，并不断完善计算方法和结果展示。
最具代表性的有：
美国JBL公司的CADP2、荷兰菲利浦公司的THEPHDPROGRAM、美国BOSS公司的THESPEAKER、美国MARKIV’S集团的ACOUSTACADD和日本TOA公司与日本东京大学联合开发的CAD软件等。
而今国际上最具盛名并广泛采用的是德国人在九十年代中期开发的通用数据库EASE（ElectroAcousticSimulatorforEngineers）设计软件。
7.2.扩声系统特性指标
本音乐厅扩声系统声学指标要求达到GB/T28049-2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》中文艺演出类扩声系统特性一级标准，见下表：
等级
一级
最大声压级（dB）
额定通带80~8kHz内大于或等于106dB
传输频率特性
以80~8000Hz的平均声压级为0dB，在此频带内允许范围：
-4dB~+4dB：
40~80Hz和8000~16000Hz允许范围见图
传声增益（dB）
100~8000Hz的平均值大于或等于-8dB
稳态声场不均匀度（dB）
100Hz时≤10dB，1000Hz时≤6dB，8000Hz时≤8dB
语言传输指数
＞0.5
早后期声能比（可选项）
500~2000Hz内1/1倍频带分析的平均值≥3dB
系统总噪声级
NR-20
图1.文艺演出类一级传输频率特性范围
7.3.本扩声系统计算分析结论
（1）混响时间
从建声特性上讲，厅堂的混响时间对语言的清晰度有着至关重要的影响，所以厅堂最后装修之前，一定要明确混响时间的要求，也可以说在建声条件上要利用室内装修等手段将混响时间控制在我们预先计算的范围内，混响时间短，则语言清晰度高。
而且为使放音场地具有均匀的频率响应，即在高、中、低频段的吸声量不能有太大的差导，而获得最佳的厅堂房间的频响曲线，通过EASE封闭空间计算总空间体积，各个频段的混响时间建声处理不好容易存在没有规律和过长情况，在声音重放时在建声上会严重影响语言的清晰度，为使系统在工作之前能有一个最佳的建声条件，从而获得我们期望的最佳混响时间频率响应曲线，这个混响时间频率响应曲线，我们通过EASE设计软件获得，用来作为对我们期望的混响时间结果预测的参考，从而为厅堂装修时的建声条件的设定提供指导性参考。
我们通过EASE声学仿真设计软件，对厅室的混响时间进行计算，结果如下：
（2）扬声器布局
本次扩声系统我们采用集中的方式对厅堂扩声。
下图为扬声器摆位图：
扬声器三维模型布置图
扬声器布置图四视图
（3）总声压级（TOTALSPL）和声场不均匀度
此扩声系统根据《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》（GB/T28049-2011）文艺演出类扩声系统声学特性指标（一级）进行设计。
100Hz总声压级图
100Hz声压级分布率图
200Hz总声压级图
200Hz声压级分布率图
400Hz总声压级图
400Hz声压级分布率图
630Hz总声压级图
630Hz声压级分布率图
1000Hz总声压级图
1000Hz声压级分布率图
2000Hz总声压级图
2000Hz声压级分布率图
4000Hz总声压级图
4000Hz声压级分布率图
6300Hz总声压级图
6300Hz声压级分布率图
结论：
本方案中扩声系统设备及设备匹配完全满足《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》（GB/T28049-2011）文艺演出类扩声系统声学特性指标（一级）进行设计。
（4）辅音清晰度损失率（ALCONS）
辅音清晰度损失率Alcons是以辅音发音损失的百分率作为衡量标准，分数越低，说明辅音发音损失越小，因此语言清晰度越高。
如下表：
ASE仿真结果得出AL%为6%-10%，厅堂也达到了良好的声音重放音质。
（5）快速语言传递指数（STI）
我们参考STI的设计标准：
此指数0.4—0.45为可以，0.45—0.5为好，0.5-0.55为良好，0.55-0.6优良，0.6—0.9为优秀。
STI的指数在0.54-0.64之间，能够达到优良的语音清晰度。
升级会员 