国家大剧院歌剧院扩声系统方案设计

1、国家大剧院歌剧院扩声系统方案设计1 概述1.1 使用要求及采用的设计规范 使用要求：本歌剧院以歌舞剧的演出为主，兼顾其它大型舞台节目的表演。 国家规定的相关扩声系统设计规范主要包括：剧场建筑设计规范（jgj57-2000）；厅堂扩声特性指标（gyj25-86）； 设计方案和设计思想：设计方案上吸收了近三年来国际、国内重要厅堂的设计经验，吸收了他们的设计思想，并将其中的优点充实到我们的设计中来。1.2 设计思想和方案概述1.2.1 设计思想本扩声系统应成为一个较为完善的开放性的平台，满足各种高质量演出的需要。同时能够提供丰富的接口，具有良好的灵活性和可扩展性，以满足本厅作为一个“过路性”剧场的要

2、求。所使用的设备均为国际上知名的并在著名场所使用过的，安全可靠的产品。1.2.2 方案概述1 主扩声系统采用左中右三通道加次低频全场覆盖的扬声器布置方案，能够达到较好的立体声还音效果；2 为有效提高次低频段覆盖的均匀性，次低频扬声器采用集中加分散式的布置方式；3 舞台扩声系统（舞台监听系统）包括固定安装于舞台上空的扩声系统，流动扩声系统（地板返送系统），流动式效果声系统，无线监听系统；4 设置了较为完备的效果扬声器系统；5 设置了较为完备的信号分配和交换系统，核心部分放置于交换机房；6 设置了较为完备的无线传声器系统，接收机可在主要工作点流动使用；7 信号传输以方便、高效为原则，舞台部分以模拟

3、传输为主，其余部分以数字传输为主。系统中各主要工作点均同时具有数字和模拟接口；8 采用一台数字调音台作为主调音台或现场调音台，另一台数字调音台作为返送调音台，内置输入输出矩阵，控制通路上包含完整的信号处理功能；9 现场调音位和返送调音位设置较完备的接口，方便使用；10 主要周边设备均安装于流动机柜内，方便在各工作点流动使用；11 系统处理器部分采用数字系统控制矩阵，系统简洁、可靠，操作方便；12 本系统设计操作方便，稳定可靠，兼顾各种条件下使用的方便性，数字设备的关键部分均有热冗余的考虑。2 方案描述2.1 根据目前的资料，本扩声设计依据的主要建筑参数为：观众厅容积：约18700立方米；观众厅

4、人数：约2500人；混响时间：1.5秒左右（中频）背景噪声：不劣于nr20。2.2 主扩声系统在观众厅内的声学技术指标，达到或优于gyj25-86中规定的音乐扩声一级指标。其中：最大声压级：1006300hz内平均声压级108db；传输频率特性：以1006300hz的平均值为0db，在此频带内4db；传声增益：1254000hz内平均值-8db；声场不均匀度：1000hz&6300hz8db；100hz10db；主观听音：清晰、音质良好。2.3 系统各部分功能描述如下：2.3.1 观众厅主扩声扬声器系统：观众厅主扩声扬声器系统分左、中、右三个声道及一组独立控制的中低频和次低频扬声器，观众厅中央

5、声道主扩声扬声器置于台口上方，左右声道扬声器分别暗装于台口两侧的技术用房（对场内开口）内，下皮距观众席地面约5米，各声道均匀覆盖整个观众席。这种三声道各自覆盖全场的扩声方式空间感良好，适于音乐节目演出的需要。左中右声道采用带号筒负载的中高频两分频扬声器箱+独立的低频扬声器箱分区覆盖观众区，能够较好地改善声场的不均匀度。其中中央声道设置7只meyersound msl-3a全频扬声器，另有4只meyersound msl-2a全频扬声器作为补充扬声器；左右声道各设置6只meyersound msl-3a全频扬声器，另有2只meyersound msl-2a全频扬声器作为补充扬声器。独立的低频通道

6、分采用分频段覆盖的方式，将低频分为中低频（约70200hz）和次低频（约70hz以下）两段，采用不同的扬声器分段覆盖。中低频部分采用双12吋扬声器箱，次低频采用双18吋扬声器箱。为了改善以往系统实践中低频段的不均匀度较大的现象，此次我们采用集中加分散式的布置方式，在台口上方中央通道扬声器附近布置一部分作为主扬声器（2只meyersound ds-2p和3只meyersound 650-p），在台口两侧原sidefill扬声器安装位置分散布置多只作为辅助扬声器（每侧各1只meyersound ds-2p和3只meyersound 650-p）。主扬声器和辅助扬声器均有独立的通路进行控制，经过合理

7、的调整，辅助扬声器能够加强主扬声器主瓣以外观众席区域的声能，从而达到改善声场不均匀度的目的。2.3.2 前区补充扬声器系统为降低主扩声扬声器的声像高度，改善前区观众的听感，于台唇等距离设置7只小型扬声器箱。2.3.3 舞台扩声系统：舞台扩声系统主要为在舞台上的演员服务，由于演出型式多变，情况差别很大，需要满足多方面的使用需要，主要包括以下几个部分： 固定安装的提供整个舞台声场覆盖的扬声器系统； 在歌舞剧演出中主舞台两侧的“sidefill”形式的流动式扬声器系统覆盖整个主舞台演出区域作为一般演员的舞台监听； 主要演员的无线监听系统； 独立使用的舞台地面流动扬声器系统； 位于主舞台和后舞台之间的

8、用于舞台效果声的流动式扬声器系统；为满足以上要求，我们采用固定与流动相结合的形式，配备了较为完善的舞台扩声系统，主要包括： 舞台上固定安装8只两分频扬声器箱供主舞台、侧舞台和后舞台扩声之用，以保证舞台上有良好的听闻条件。具体分布如下：固定安装于台口附近的灯光吊杆上或台口两侧柱光架上的覆盖主舞台的扬声器系统（4只）。固定安装于侧舞台墙面或台口两侧柱光架上的覆盖左右侧舞台的扬声器系统（2只）。固定安装于后舞台与主舞台之间的天桥上覆盖后舞台的扬声器系统（2只）； 另外独立配置12路流动扬声器通路，配备了12只全频前级两分频扬声器箱，既可以置于地面做流动舞台扩声扬声器使用，也可以安装在支架上作为“si

9、defill”提供主舞台的舞台舞台扩声，还可以安装于主舞台和后舞台之间的两侧位置作为舞台效果声扬声器使用，总之，可以方便、灵活地覆盖表演区，满足各种性质演出的需要。 配备8套完整的无线监听系统，每个通道均有独立的压缩限幅器，全部设备安装在一套流动机柜内，机柜设有独立的卡侬接口和37芯多芯电缆接口，在舞台上、控制机房和交换机房内均可使用，具有很高的灵活性，方便各种演出条件下使用。为了便于各种演出条件下舞台流动扩声系统的接入使用，我们设置了一套舞台扩声信号交换、接口系统，详述如下：自扩声机房、现场调音位、返送调音位来的各24路舞台扩声通路均汇至台口附近的交换机房的塞孔排，另外，用于舞台扩声扬声器（

10、包括固定安装和流动）通路控制的15路系统控制器通路的输入汇集于交换机房的塞孔排上。同时，在各主要舞台/乐池综合插座箱和安装在侧舞台墙面的返送插座盒内设置总数为32路的舞台扩声信号输出插座，在功放机柜的面板上的设置功放输出跳线板，舞台/乐池的综合插座箱和返送插座盒的各返送功放信号来自该功放输出跳线板。这样，调音师可以根据演出需要，通过对交换机房的塞孔排和返送功放输出跳线板的跳线的设置，实现多种连接方式： 将调音台来的舞台固定扩声信号通过跳线送至系统控制器输入端（ch1ch3），经过系统控制器的调整和功放的放大，直接送至固定安装的舞台扩声扬声器，满足整个舞台扩声的需要； 将调音台来的任意舞台扩声通

11、路信号的接入系统控制器的舞台扩声通路，经过系统控制器的调整和功放的放大，再通过舞台扩声功放输出跳线板的跳接送至任意一个综合插座箱或返送输出盒的输出接口，通过流动电缆接入舞台流动扬声器箱； 将调音台来的舞台扩声通路信号直接送至各综合插座箱或返送输出盒的舞台流动扩声输出接口，通过流动电缆送至无线监听系统的流动机柜； 将调音台来的舞台扩声通路信号直接送至各综合插座箱或返送输出盒的舞台流动扩声输出接口，通过流动电缆送至置于现场的第三方流动舞台扩声系统的功放机柜，扩展流动舞台扩声扬声器的数量。2.3.4 效果声系统：本剧场的效果声系统由86只同轴扬声器、2只大功率全频扬声器和2只大功率次低频扬声器及其相

12、应功放、数字式系统控制器组成。扬声器均匀地分布于观众厅顶棚、侧墙、后墙及挑台下吸顶，扬声器的布置方式基本与法方所作设计基本相同。控制通路共48个独立通路，录制好的效果声信号通过24轨硬盘录音机重放进入调音台混合调整后，通过数字系统控制器内部的软跳线，分配到不同的扬声器通路上。在观众厅吊顶中部单独吊挂一组大功率全频扬声器系统（包括2只全频扬声器箱），作为高声压级信号输出的通路。此外，通过调音台的设置，可将效果声信号输出至舞台流动扬声器系统作为舞台效果声的信号源，也可将主扩声信号经调整后分配至效果声通路，作为主扩声系统的补充。数字系统控制器设置的调整可以通过计算机或外置控制器或定制的外接顺序器方便

13、的进行，详述如下： 在扩声机房和现场调音位均设置rj45网络接口接入位于交换机房内的系统控制器，将与系统控制器配套使用的专用遥控器联入该网络，可直接调出预设的各种状态，实现不同演出条件下软跳线的改变； 可将一台计算机接入该遥控器的串行接口，实现图形方式下的实时控制； 通过对该串口控制字的编程（例如amx系统），实现集控系统对本控制器的遥控； 系统控制器还配备了8路ttl遥控接口，可以通过简单的电路开关实现触发式的遥控以改变状态。如上所述，舞台监督和调音师可以通过多种形式对效果扬声器系统的设置进行调整，以适应不同条件下演出的需要。2.3.5 传声器点的设置：在本剧场内举行的演出形式多样，对于传声

14、器的接入方式要求各有不同，本着便于在各种条件下传声器接入的考虑，我们采用固定与流动相结合的方式。详述如下： 在舞台的上下场口、左右后墙上设置了4个综合插座箱，各48路传声器输入，共有192路。在乐池内左右两侧的墙上共设置了两个综合插座箱，各24路传声器输入，共48路。在主舞台两侧上方的工作走道内各设置8路传声器输入用于拾取合唱声或现场录音，共16路。在二层挑台前沿设置4路传声器输入，观众厅顶棚一道面光灯槽内设置4路传声器输入以拾取现场声。共有260路传声器输入通路。 为便于在舞台各处方便的使用传声器，各在舞台和乐池的综合插座箱内的传声器接口一半为独立的卡侬插座，可直接连接单通道传声器电缆，另一

15、半传声器接口为37芯多芯接口，通过流动式的多芯插座板接入，可以方便的在舞台上使用有线传声器。2.3.6 无线传声器：作为演出歌舞剧的场所，本剧场对无线传声器的要求较高，归纳起来有如下几个特点： 数量应能满足歌舞剧演出的需求； 射频信号的传输应高度稳定可靠，不易受干扰； 接收机应能方便的在场内各点流动使用，以方便各种条件下的使用； 传声器头的配备应种类齐全，其数量应多于接收机的数量。为此，我们在系统中配备了16通路的无线传声器系统，详述如下： 4套（8通路）为德国sennheiser em3532u双通道接收主机，4套（8通路）为美国shure u4d双通道接收主机，他们均为目前国际上较为流行的

16、高档产品，传声器头和发射机部分也分别是各自品牌的最高档产品。其中，sennheiser手持传声器及发射机配备8套，胸配式传声器及发射机配备8套，头戴式传声器及发射机配备4套；shure手持传声器及发射机配备8套，胸配式传声器及发射机配备8套，头戴式传声器及发射机配备2套，数量上基本能够满足大型演出的需要。 为方便流动使用，将sennheiser天线分配器和接收机安装于一套小型流动机柜内，在舞台台口左右假台口上各明装一根接收天线，通过天线放大器的放大处理后，进入交换机房内机柜上的天线分配器，分出的四组射频信号分别引至舞台综合插座箱、扩声机房、现场调音位和交换机房，方便无线传声器接收机在以上各处流

17、动使用。shure的设置与此完全相同。2.3.7 信号交换/分配系统：为了保证舞台上的传声器信号及其它音频信号、各工作点之间的联络音频信号能够更为便利、高效、高质量的在各工作点之间传输，我们设计了一套信号交换/分配系统，详述如下： 在台口附近设置独立的交换机房，各综合插座箱来的传声器（包括无线传声器）信号，各主要工作点的联络信号均汇集于此。具体说来：从综合插座箱来的260路传声器信号，去综合插座箱的96路舞台流动扩声信号，去扩声机房、现场调音位和返送调音位的各96路传声器信号，自扩声机房、现场调音位、返送调音位a和返送调音位b来的各24路舞台扩声信号，负责处理舞台固定和流动扩声扬声器通路的19

18、输入、16路输出信号，去扩声机房的24路信号，另外，还包括当流动无线传声器机柜置于该机房时的16路输出信号和当无线监听流动机柜置于该机房时的8路输入信号。以上所有信号（不包括传声器输出信号）均可以通过塞孔排的跳线进行交换。 为了保证需要传声器信号的主要工作点都能获得稳定可靠、高质量的信号，系统配备了96通路的无源分线系统一套，由24台四通路无源分线器组成。该分线系统将信号一分为三，第一路去主调音点（扩声机房或现场调音位），为直通通路，可加幻像电源，第二路去返送调音位，第三路备用，后两路为隔离变压器输出通路。输出信号的切换通过置于机柜内面板上的37芯多芯插座进行。 为避免由于交换机房至扩声机房的

19、线路过长影响传声器信号的传输质量，设计中将扩声机房数字调音台的传声器输入模块安装于交换机房内，通过光纤与扩声机房连接。 该信号交换/分配系统具有如下优点：n 扩声系统的主要信号的交换和分配均放置在一个机房（交换机房），令系统变得相对简洁明了，避免了在多处进行交换设置，方便操作人员的使用；n 无源分线系统保证了各点均能获得高质量的传声器信号，由于没有有源器件，可靠性较高，同时，无需像有源分线器那样要在分线器上设置幻象供电，方便使用。2.3.8 主扩声调音台：系统设置一台高质量的全数字式扩声调音台作为主扩声调音台，型号为ssl c200。该调音台具有如下特点： 强大的处理能力（96路控制通路，12

20、路主输出，2路节目输出，24路fx返回，12路辅助输出，48路多轨录音输出）， 数量庞大的输入数出通路（最多至512路输入，512路输出，支持模拟、aes/ebu、madi等格式的信号）； 用户友好的界面，操作方式与模拟调音台相同； 通道内置均衡、压限、延时等功能； 支持5.1环绕声处理； 同国际上相同档次的顶级数字式扩声调音台相比，该调音台的音质具有较强的优势。2.3.9 现场调音位：为了方便大型文艺演出时架设现场调音台的需要，在一层观众席中部设置了现场调音位，并配置了各种类型的信号接口，能够满足多种演出形式的需要： 当使用系统配备的主调音台或其它相应的数字调音台时，将调音台流动输入输出接口

21、、控制界面和流动周边设备机柜搬到现场调音位通过预留的数字光纤接口实现与系统的连接。 当调音师使用系统所配备的模拟调音台或第三方模拟调音台时，可以充分利用现场调音位所预留的模拟接口（自交换机房来的96路传声器信号，去扩声机房的24路主输出信号，去交换机房的24路舞台扩声输出信号），方便地实现相应的功能而无需架设临时性电缆。2.3.10 返送调音位：在舞台上、下台口附近各设置独立的返送调音位，并配置了相应的信号接口。同时，系统还配备了一台独立使用的数字调音台作专用的返送调音台，型号为yamaha pm1d，该调音台具有如下特点： 强大的处理能力（96路控制通路，24路主输出，2对立体声输出，12路

22、矩阵输出，32路插入输出，内置8路效果器和24路图示均衡器）； 数量庞大的输入数出通路（最多至144路输入，96路输出，支持模拟、aes/ebu等格式的信号）； 用户友好的界面，操作方式与模拟调音台相似； 通道内置均衡、压限、噪声门、延时等功能； 系统体积小，重量轻，方便流动使用；同时，该调音台在应急状态下也可作为主调音台的备份调音台使用。通过交换机房塞孔排跳线的设置，将6路返送调音台输出信号跳接至系统处理器的模拟信号输入端，可保证主调音台不能工作的情况下替代主调音台的大部分功能，保证主扩声系统的正常使用。2.3.11 数字系统控制矩阵：本扩声系统在调音台与功放之间采用集增益、均衡、压限、切换

23、、分频、滤波等功能于一体的数字系统控制矩阵。矩阵由若干相对独立的控制器组成，每台控制器有8通道输入，8通道输出，这些控制器通过五类线联网，共同组成一个完整的矩阵系统，基本取消了以往传统模拟系统里形式各样、使用复杂的各种处理设备，由于采用了数字dsp技术，减少了繁复的接线，整个系统组成更加简洁、可靠。通过计算机，可以对控制器内的设置进行方便、快捷的修改、调整，调节灵活方便。并可以根据使用场合（歌剧、晚会等等）的不同，预先设置好不同的参数，在需要时方便地调用。而在正常使用状态下，控制器可以不依赖外部控制计算机而独立工作。所有的数字处理器置于交换机房或功放机房内，除舞台扩声通路外，所有输入均为aes/ebu接口，以保证整个扩声系统通路只有一次模数/数模转换。2.3.12 功放机房：系统内所有独立的功率放大器均放置于位于中央通道主扩声扬声器安装位附近的的功放机房，减少了功放至扬声器的距离，能够获得更好的效果。 2.3.13 周边处理设备：系统还配备了足够数量的周边处理设备，包括： 两台高质量的效果器（10通路