浅析剧场的扩声技术

在各类剧场中，美学设计和声学设计会出现许多矛盾，尤其是中国，往往剧场的“参观性”要优先考虑，但建筑设计的缺陷，难以靠后期电声设计来弥补。因此，要想保证扩声系统的最终效果，对建筑设计必须有一些基本要求。例如：小型剧场观众厅每座容积的设计必须符合：歌剧 4.5~7.0m3/座；戏曲、话剧3.5~5.5m3/座；多用途（不包括电影）3.5~5.5m3/座。


剧场观众厅体形设计，应使早期反射声声场分布均匀、混响声场扩散，避免声聚焦、回声等声学缺陷；声学装饰应防止共振缺陷；剧场楼座下挑台开口的高度与挑台深度比，宜大于或等于1:1.2，楼、池座后排净高应大于或等于2.8m；剧场观众厅声学设计应包括伸出式舞台空间；剧场作音乐演出时，宜设置舞台声反射罩或声反射面。
# [3 V9 e' X, G2 p' |0 [

; w9 d& s! f# Z/ c0 q在小型剧场观众厅歌舞的混响时间应为1.3~1.6s，其频率特性为125Hz：1~1.35s、250Hz：1~1.15s、2000Hz：0.9~1s、4000Hz：0.8~1s、8000Hz：0.7~1s；话剧、戏曲、多用途、会议的混响时间应为1.1~1.4s，其频率特性为125Hz：1~1.2s、250Hz：1~1.1s、2000Hz：0.9~1s、4000Hz：0.8~1s、8000Hz：0.7~1s。并且，观众席背景噪声一般应优于NR25，最低不能低于NR35。
9 q+ x- N9 a- U4 A$ E/ C+ w* r- g

& C  l+ O% X1 K+ r0 T# K  D扩声系统宜采用与舞台照明负荷分开的变压器供电，电源总容量为功放额定功率总和的两倍以上；应设独立接地母线，单点接地，其接地电阻不大于1Ω。
8 L  U2 I) O1 w* N+ M8 l" k
, l2 @7 Z7 n2 }8 j# v8 K9 q
一个完整的小型剧场扩声系统，应该包括：观众席扩声、舞台扩声与监听、舞台监督、背景音乐广播几个部分。
) z' Q9 m: ]' g
* Y$ X0 s# ?* |! p  b
在额定带宽及正常工作电平条件下，从话筒输出端到功放输出端，频率响应必须好于 0~-1dB，总谐波失真应小于0.1%，信噪比好于通路中最差单机设备3dB。剧场扩声系统设计，其声学特性指标必须按照文艺演出类国家一级标准执行，其最大声压级：在额定通带内大于或等于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8000~1600Hz范围允许以-6dB/oct衰减、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时小于或等于10dB；1000Hz 时小于或等于6dB；8000Hz 时小于或等于 8dB、早后期声能比（可选项）（dB）：500 ～ 2000Hz 内1/1倍频带分析的平均值大于或等于 +3dB、系统总噪声级：NR-20。


剧场扩声系统应保证听众有足够的声压级，声音清晰、声场均匀、声像一致。其扩声系统设计应提供完整的图纸及说明文件。包括管道图、设备布置图、系统原理方框图、设备的选型和配置及接线图等。

剧场扩声系统信号的传输，根据规模、投资和需求，可分为模拟、模拟数字结合和数字三种形式。模拟系统设备之间均宜采用平衡传输方式，不管其距离的远近，最大限度地减少外界噪声的干扰。声控室与舞台（主席台）之间应预留各种类型和足够数量的线缆。剧场应设置舞台监听调音位，可设在上场口或下场口附近，有适当的空间供安置监听调音台及处理器等设备，预留各种类型和足够数量的信号通道接口。应分别在台口、乐池、侧台附近和观众席等处按功能需要设综合接口箱，包括传声器插座、返送扬声器插座，内通插座，以及外接设备预留电源等；插座点位置应避开舞台主表演区。其扩声系统议选用三声道（左 / 中 / 右）全场覆盖加单独次低音通道的形式，并在耳光、台唇位置设置拉声像扬声器，部分主扬声器无法提供足够直达声的位置，应设置补充扬声器，并配备能单独对其馈给信号进行时间和频率特性调整的信号处理设备。
, S/ j$ y& D0 H& J+ D

) _0 {$ V3 t0 f3 K剧场必须需要设置服务于演职人员的舞台返听扬声器系统。舞台返听系统宜包括固定安装返听扬声器系统、流动返听扬声器系统和返听耳机。可根据投资和使用需求，在观众厅的顶棚、侧墙、后墙或舞台上设置一定数量的效果声扬声器系统。应在技术用房（主要是声控室、灯光控制机房和舞台机械控制机房）、化妆间和演职员休息室、前厅、观众休息厅及观众入口处等需要调度或现场扩声信号的房间区域，宜设置小型广播扬声器系统，系统的做分区广播，主控设备应设置于舞台监督位或导控室并进行集中控制。本广播系统在服务区的最大声压级宜大于等于 90dB。应设置独立的内部通讯系统，在声控室、灯光控制机房、舞台机械控制机房及主要化妆间等用房设置内部通讯台分站；在舞台、乐池、追光位、面光桥、现场调音位及功放机房等技术用房设置内部通讯插座面板；以有线系统为主，以无线系统作为补充；系统主机设置在舞台监督位或导控室。


剧场设置独立的视频监视系统，监视系统的观察范围包括主舞台、上下场口、后舞台、乐池、主要观众席和主要观众休息厅、观众入口处等区域；化妆间、演职员休息室及迟到观众入口处等宜设置监视点；监视系统的主控设备宜设置于舞台监督位或导控室，声控室内设置分控点。根据使用特点，可考虑预留与其它系统进行信号交换的音频信号接口，供转播或电视电话等其它传输系统选用，如有此需求，可在舞台用电考虑预留10kW 外接设备用电。 还应设置塞控信号跳线系统，原则是常用状态不需要跳线，特殊使用或系统调试测量时，才使用跳线。最后系统设计要充分考虑系统升级和扩展。


剧场扩声系统的扬声器选型，必须采用先进的技术作为辅助设计手段，以避免重大设计失误。
& l( [$ h4 N5 {4 a

剧场扩声系统，是所有扩声系统中要求最高的，需要原汁原味地还原各种表演形式。我们知道在自然界里发出的任何单一声响都来自于点声源，及发声源来自于一点上，例如歌唱、乐器、鸟鸣、雷声、语音等等。我们在设计扬声器还原这些声音的时候扬声器的单一单元无法覆盖如此广阔的范围，所以常规扬声器分为高音单元和低音单元，通常高音单元在上、低音单元在下，这就违反了自然界的发声方式，因为它的声音不是从一点发出。
/ z  F5 F7 _1 x3 h  t# n! F
$ g# x4 v/ |  g( I# v
几十年来世界上所有的扬声器厂商都在致力于点声源技术的研究，他们用音响阵列的方式，加以用处理器大幅度的参数修正来达到点声源的效果，但这只适于户外大型场地的阵列式悬挂，不能满足于室内环境，尤其是建声不好的室内场所。而单只扬声器的纯物理性点声源只有TC GROUP旗下的英国TANNOY扬声器品牌可以做到。现在世界上除 TANNOY 以外采用同轴技术的著名厂商有 EAW、L-Acoustics、MEYER等等。

& A, B# Q' ]3 j% x
同轴扬声器具有更自然的声音、更准确的相位、更清晰的声音、更受控的散射、更有效的覆盖、更低的失真、更稳定的系统、更高散热效率。

) V, n4 I$ O/ h: c2 Q% `
TANNOY的VQ系列扬声器，采用高性能点声源技术，号筒设计有多种角度选择，适合剧场固定安装使用，其驱动单元用到两个同轴心的环形振膜，并与有独特工程设计的天佑会堂演出场景技术聚焦BUSINESS技术研发BUSINESSPoint-Source Waveguide(点 声源声波导向)号筒形成耦合，分频点避开人声频段，保证了关键频率范围内声音重现的相位一致性。
% Q4 l8 p$ F( K* g" m5 Z8 b

功放和处理器选型，首先是功率匹配，在剧场扩声中，推荐功率放大器的有效功率为扬声器有效功率的2倍，这样可以保证扬声器的最佳工作动态范围。另外需要注意，功率放大器与主扬声器系统之间的连线功率损耗应小于主扬声器系统功率的10%，次低频扬声器系统的连线功率损耗宜小于5%。

: M0 D, m5 }7 \2 y
; |: m0 b9 ^- {, c来自瑞典的 Lab.gruppen 功放具有专利的TD类放大技术，将D类数字功放的效率 和传统B类功放的纯净音质融为一体，并具有R.SMPS稳压开关电源、Intercooler高效冷却系统、VHF超高频保护、VPL? 电压峰值限制器等多项核心领先技术。

剧场扩声对可靠性要求较高，而扬声器和功放的部分损坏，不会导致严重演出事故，但如果处理器或者调音台故障，可能导致演出中断，因此，推荐在剧场中使用带DSP处理和备份的功放，能够避免演出事故。
# h! J; N, L( {) u7 x# j) P& Y- Z1 E

: D4 d. h; U% p/ X& s* f数字调音台取代模拟调音台是不可逆转的趋势，并且数字调音台在噪声、动态范围、场景切换等方面具有模拟调音台不可比拟的优势，同时考虑到可靠性，剧场扩声首选数字调音台+模拟调音双备份的模式，其输出分别到功率放大器的数字输入端和模拟输入段，热备份无缝切换，调音师也可根据个人喜好选择使用模拟调音台或数字调音台操作。
# _. `3 c/ y- m0 |( X

3 ~: L$ O7 m7 K. L1 x剧场扩声数字调音台首选性价比极高的VENUE品牌SC48调音台，它具有一流的音质与牢不可摧的稳定性。VENUE SC48是一套全能的现场扩声系统，它将所有I/O、数字信号处理和触觉型控制功能集成到一个单一调音台中，堪称迄今为止价格最平易、最易携带的 VENUE 系统。调音台悉数保留了VENUE最盛名的所有优点，包括录音级插件的支持、Pro Tools LE?的无缝对接、超强的演出文件便携性，另外还引入多个创新的工作流程，大大简化了混音操作，让您专注于混音制作，不会因调音台的操作而分心。
3 W9 |$ {2 Q5 b) R/ ]
  U6 U* @# c* N% J) k
8 {; W% H8 H: U8 E7 x6 @+ f剧场应配置足够数量的无线话筒和有线话筒，以满足不同类型演出的拾音需要。


主要传声器应选择有利于抑制声反馈的产品，如：BLUE、SENNHEISER、AKG、SHURE、DPA 等，并配备高品质话筒架，如德国K&M品牌。其中无线话筒还要考虑手持、领夹、头戴等多种形式，目前剧场比较流行使用的无线话筒是SENNHEISER 2000系列，天佑会堂也配置了2000 系列8通道手持，4通道领夹，和4通道头戴无线系统。


剧场扩声系统，应考虑设置信号分配系统，方便多点工作和系统备份的需要，在天佑会堂，采用分线系统，将信号分给数字调音台、模拟备份调音台和返送调音位。
2 X0 ~9 o( r! \- _9 _% _
  x) ^: ~$ a% {
- }$ z! f) w) D8 i现代剧场除了考虑 CD 机、硬盘机等音源设备以外，均还需要考虑录音和多轨的音源播放需要，因此，剧场需要配置ProTools 音频工作站及相应接口，用于多轨数字录音和编辑，可结合多通道效果声扬声器，经过离线编辑，实现各种丰富的效果声表现。特别是 ProTools 可与VENUE实现无缝对接，是现代剧场专业音频设备的首选。
1 F5 k* R5 ^$ K+ C) f7 G
) s5 y) F9 h  _1 F2 ?, ?8 @/ t0 i
除此之外，剧场还需要考虑系统配备专业的效果器等周边设备，适合剧场使用的效果器品牌有TC Electronic和LEXICON等众多产品，用户可根据需要进行选择。
( I' B: X& L2 ^  b/ ~% b

在系统安装过程中，当然安全永远是第一位要考虑的，包括人身安全和设备安全，剧场施工过程中，安全要考虑防火、防盗、防坠落和成品保护。


施工应按正式设计文件和施工图纸进行，不得随意更改，若确需局部调整和变更的，必须征得设计单位同意，并办理相关手续，预留敷设的管道、孔洞、线槽及预埋件等应符合设计要求；扬声器系统的安装位置、预留条件及重量负荷等应符合设计要求。施工现场应该有严格的管理制度。


根据剧场扩声系统工程的特点和现场实际情况，在施工过程中应该先进行各类预埋件和布线施工，再进行扬声器系统的安装施工，最后进行声控室和功放机房设备的安装施工；各类接线箱（盒）的安装应平整、牢固，面盖板开合灵活，外形和表面应完好；线管的管径尺寸应符合设计要求，设计无要求时，直线管路的管径的利用率为50％～ 60％，弯管路的利用率应为 40％～ 50％；线缆的布放应自然平直，不应扭绞，不应受外力挤压和损伤；剧场扬声器一般因该隐蔽安装，扬声器系统安装完毕后，其水平角、俯角、仰角的调整范围应符合设计要求，并具备可靠的安全保障措施；机柜的布置和安装应符合设计要求，设计无要求时，机柜背面距墙距离宜不小于0.6m，机柜正面宜留有不小于1.5m 的距离。
) g# }1 C3 E; P0 [2 T5 S
$ g. e' l9 g; ?6 ^7 ~2 A
当然完整的扩声系统应该包括系统调试，系统调试应在空场条件下进行。

在安装施工全部完毕后应该进行系统调试，调试前应检查各类设备的型号及安装位置应符合设计要求；供电电压应与各类设备标注的工作电压相符；设备连线的规格、型号和接插位置应正确，功放输出端子与扬声器输入端子极性相符； 通电前各类设备电源开关应处“关闭”状态，各功能旋钮、按键置于初始位置；功率放大器输出控制旋钮应处在衰减最大的位置。数字处理设备应先进行单机加电，按其操作规程完成应用软件的安装、设置和调整，若需依靠网络环境支持，需连接到计算机控制网络，并确保联机正常。应准备好系统调试用的仪器、仪表和节目源标准样品。电气指标测量应包括系统设备的总谐波失真、频率响应、信噪比。声学特性指标测量应包括最大声压级、传输频率特性、传声增益和稳态声场不均匀度。系统调试过程中，应使系统处于最佳设定状态，对系统设备参数的调整和设定宜与音质的主观听音效果相结合。系统调试结束后，应出具调试报告。
4 w5 H4 Y8 x  u$ v
* e) u5 m! F* g2 o
! b' ~7 L$ N2 t1 b同样，剧场扩声系统培训非常重要，再好的设备没有经过合理安排的培训，也不好达到预期使用效果。业主需要尽早确定操作人员，在施工阶段就参与工作，提前熟悉情况。培训包括：基本专业知识、系统组成、设备操作、故障排查等。当扩声系统工程施工完毕，应整理以下资料并予以交接：扩声系统工程施工竣工图、隐蔽工程随工验收记录表、扬声器系统安装质量随工验收记录表、声学特性指标测试报告、系统试运行记录、接地，绝缘电阻测试记录、设备、材料质量合格证明、设备、材料进场检验记录、施工变更洽商记录、扩声系统工程施工日志、各种设备的设置软件。
. X3 N+ v) u6 ]8 c+ z7 \  @

当然，一个好的系统，离不开科学的使用和负责的维护。我们需要制定严格的操作规程，比如：开关机的顺序，除尘、机房饮用水安全等等。系统需要定期进行维护，每年与集成商和设备代理商配合，进行必要的设备检查和软件升级，才能保证系统长期安全运行。