華為中國生態(tài)大會(huì )2021啟動(dòng)——幕后的音頻工程

來(lái)源：ENEWAVE恩瑞普編輯：lsy631994092 2021-06-04 09:51:02 加入收藏

ENEWAVEProfessionalAudioSystem恩瑞普——專(zhuān)業(yè)音頻系統ENEWAVE聲系統工程詳解今年5月的華為中國生態(tài)大會(huì )已啟動(dòng)，大會(huì )圍繞“三元協(xié)同，共創(chuàng )數字化轉型價(jià)值”...

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恩瑞普——專(zhuān)業(yè)音頻系統

　　ENEWAVE聲系統工程詳解

　　今年5月的華為中國生態(tài)大會(huì )已啟動(dòng)，大會(huì )圍繞“三元協(xié)同，共創(chuàng )數字化轉型價(jià)值”的設計理念，“因聚而生，有能有為”的口號。數字化轉型的趨勢性?xún)r(jià)值和機會(huì )空間，在時(shí)代新局下共育新機，供應價(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(zhù)你們了解華為生態(tài)大會(huì )的幕后生系統工程的詳解。

　　《華為中國生態(tài)大會(huì )2021》主會(huì )場(chǎng)位于深圳會(huì )展中心內1號展廳，整個(gè)1號展廳尺寸大概為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，而面對如此大型的場(chǎng)館空間，音響系統的設計，特別是揚聲器點(diǎn)位的選擇和擴聲方式變得尤為重要。

　　音響系統設計

　　功能定位

　　以滿(mǎn)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(mǎn)足基礎會(huì )議的語(yǔ)言清晰度，讓場(chǎng)地的數千參會(huì )者能都聽(tīng)清講的內容，并保證具有足夠的系統聲壓級及動(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

　　首先在設計之初，我們從華為拿到了本次生態(tài)大會(huì )會(huì )場(chǎng)的整體設計方案，從官方PPT方案的效果圖結合CAD圖紙來(lái)看，這并不是我們傳統意義上的會(huì )議及演出的舞臺定義。傳統舞臺無(wú)論室內室外，可能多為鏡框式，即舞臺中心為主表演區，在舞臺兩側我們可以吊掛揚聲器設備，根據需求吊掛線(xiàn)陣列或者點(diǎn)聲源或者更多類(lèi)型的揚聲器設備，如果場(chǎng)地更大，需要補聲，我們也可以在后區等位置設計“延時(shí)塔”等點(diǎn)位實(shí)現后區補聲等等。

　　但本次的華為中國生態(tài)大會(huì )的舞臺設計，基本可以說(shuō)舞臺被一整面的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)，主舞臺有多么龐大，且大家都知道LED位置我們是無(wú)法安裝揚聲器的。

　　設計難點(diǎn)

　　混響時(shí)間長(cháng)，容易聽(tīng)不清。

　　常規吊掛點(diǎn)位被LED占據，且揚聲器需隱藏安裝。

　　觀(guān)眾席點(diǎn)位多元化，后區還有輔助LED屏幕。

　　音響系統設計

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

　　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(cháng)，怎么保證聽(tīng)清楚？

　　何為混響時(shí)間？

　　混響時(shí)間公認的定義是：聲能密度降為原來(lái)的1/10^6時(shí)所需的時(shí)間，相當于聲壓級衰變60分貝。某頻率的混響時(shí)間是室內聲音達到穩定狀態(tài)，聲源停止發(fā)聲后殘余聲音在房間內反復經(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?；祉憰r(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(cháng)，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(huà)聊天還是用喇叭放啥，都感覺(jué)聲音混混的，小時(shí)候的報紙卷成的小號叫還是影視里的超級大喇叭。

　　混響大，不是唱歌挺好聽(tīng)的嘛!對啊!但說(shuō)話(huà)聽(tīng)不清啊!

　　我們在看一下關(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，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學(xué)物理等等的多維去計算啥，僅僅需要讀懂一件事。

　　V容積：房間越大，混響時(shí)間越大。(因為V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。(因為A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，而因為深圳會(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計，所以整體系數基本可以認為不到10%，當然會(huì )議期間如果場(chǎng)地坐滿(mǎn)了觀(guān)眾，場(chǎng)地的地面可以有一定的吸聲量，也可以認為地面的吸聲系數還不錯。

　　我們來(lái)看一下，各類(lèi)型功能廳堂的混響時(shí)間設計標準吧。如下圖：

　　如圖可見(jiàn)，一個(gè)滿(mǎn)足會(huì )議和演出兼顧的場(chǎng)地混響時(shí)間應在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)間遠遠大于這個(gè)值，根據我們現場(chǎng)工程師的測量結果，應該大概在3.2s左右。

　　那么我們該如何解決如此大混響條件下“聽(tīng)得清”的問(wèn)題呢？

　　語(yǔ)言清晰度設計的理論依據

　　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)踐的結果，美國聲學(xué)專(zhuān)家“唐.戴維斯”曾經(jīng)說(shuō)，這一理論每天都在聲系統工程中使用，檢驗了公式的精度和實(shí)用性。Peutz這一跨世紀的貢獻，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

　　D2——為揚聲器離最遠觀(guān)眾席的距離;

　　T60——為廳堂混響時(shí)間

　　Q——為揚聲器的指向性因子;

　　N ——為功率比，是由產(chǎn)生直達聲LD的功率LW，同產(chǎn)生LD之外的所有器件LW的功率比(即揚聲器數量)

　　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值指向性因子的揚聲器系統，減少揚聲器組數量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)復雜的公式，大家看看那些重要參數，哪些在分母，哪些在分子。就明白我們該怎么去制定設計方向，其實(shí)說(shuō)復雜就確實(shí)很復雜，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，盡量用覆蓋更準確的揚聲器，因為除了以上兩點(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)多的揚聲器組，現在我們面臨的第二個(gè)問(wèn)題就是整面的LED屏幕。

　　結合場(chǎng)地情況和工程CAD圖紙，經(jīng)過(guò)我們和甲方的協(xié)商，同意我們在LED屏幕上方安裝吊掛揚聲器設備，這樣既不遮擋屏幕，也可以算是隱蔽安裝了，因為暗場(chǎng)屏幕都打開(kāi)的情況下，無(wú)論現場(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上方只能給我們預留兩層的Layer架子高度用于吊掛揚聲器，因為場(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……

　　我們分別設計三組主擴線(xiàn)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)，兩組后區補聲線(xiàn)陣列延時(shí)塔音箱，如圖中藍色位置(補聲聲道)，需要注意的是文字標準的所謂左右中，僅僅表示的為位置，全部信號都是單聲道的MONO信號，因為為了保證語(yǔ)言清晰度，我們所做的相位關(guān)系的延時(shí)設計，全部參考舞臺后中心點(diǎn)位置發(fā)出，左中右三組信號全部為同一虛擬點(diǎn)位發(fā)出，以保證更好的語(yǔ)言清晰度設計。后區因為受到輔助屏幕遮擋，故此加了補聲的線(xiàn)陣列揚聲器系統。

　　其中，左右位置的兩組線(xiàn)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(xiàn)陣列覆蓋近區，一組6只雙15寸線(xiàn)陣列覆蓋遠區，這又有點(diǎn)類(lèi)似于點(diǎn)聲源揚聲器的近區遠區覆蓋的概念，所以在某些特定苛刻條件下，線(xiàn)陣列也可以?xún)?yōu)化組合，以參考點(diǎn)聲源分區覆蓋方式進(jìn)行設計。

　　低頻部分開(kāi)始的設計是都掛起來(lái)的，正如上面的手初稿繪圖一樣，后來(lái)到了現場(chǎng)經(jīng)過(guò)于甲方協(xié)商，最后讓我們擺在了舞臺兩側，通過(guò)與全頻系統對齊延時(shí)相位，也達到了不錯的效果，開(kāi)始還擔心低音都在頂棚會(huì )不好呢，后來(lái)愉快的解決了!

　　經(jīng)過(guò) 初步設計，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場(chǎng)施工，圖紙如下：