ENEWAVE

Professional Audio System

恩瑞普——專業音頻系統

　　ENEWAVE聲系統工程詳解

　　今年5月的華為中國生態大會已啟動，大會圍繞“三元協同，共創數字化轉型價值”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價值和機會空間，在時代新局下共育新機，供應價值，共享繁榮。同時ENEWAVE也為此次大會的啟動提供一份力，就讓我來帶著你們了解華為生態大會的幕后生系統工程的詳解。

　　《華為中國生態大會2021》主會場位于深圳會展中心內1號展廳，整個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，整個場館的容積已達到288,000立方米。場館超大的面積和容積，已經可以劃入到大型場館行列，而面對如此大型的場館空間，音響系統的設計，特別是揚聲器點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

　　以滿足講演型會議為主，并兼顧晚宴演出使用。這就要求，需必須滿足基礎會議的語言清晰度，讓場地的數千參會者能都聽清講的內容，并保證具有足夠的系統聲壓級及動態余量，確保演出功能使用的兼顧。

　　會場場地情況

　　首先 在設計之初，我們從華為拿到了本次生態大會會場的整體設計方案，從官方PPT方案的效果圖結合CAD圖紙來看，這并不是我們傳統意義上的會議及演出的舞臺定義。傳統舞臺無論室內室外，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，根據需求吊掛線陣列或者點聲源或者更多類型的揚聲器設備，如果場地更大，需要補聲，我們也可以在后區等位置設計“延時塔”等點位實現后區補聲等等。

　　但 本次的華為中國生態大會的舞臺設計，基本可以說舞臺被一整面的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公司的會議模式。

主屏幕尺寸

后部延展屏幕尺寸

　　從屏幕尺寸可見，主舞臺有多么龐大，且大家都知道LED位置我們是無法安裝揚聲器的。

　　設計難點

　　混響時間長，容易聽不清。

　　常規吊掛點位被LED占據，且揚聲器需隱藏安裝。

　　觀眾席點位多元化，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，我們結合科學理論和豐富的大型會議及演出經驗，進行方案的設計和論證。

　　那么，我們就來逐個攻破上面所列的三個難點：

　　混響時間長，怎么保證聽清楚？

　　何為混響時間？

　　混響時間公認的定義是：聲能密度降為原來的1/10^6時所需的時間，相當于聲壓級衰變60分貝。某頻率的混響時間是室內聲音達到穩定狀態，聲源停止發聲后殘余聲音在房間內反復經吸聲材料吸收，平均聲能密度自原始值衰變到百萬分之一(聲能密度衰減60dB)所需的時間，用T60或者RT表示。混響時間過短，聲音發干，枯燥無味，不親切自然;混響時間過長，會使聲音混雜。

　　用淺顯語言解釋一下，越大混響時間的房間，無論在里面說話聊天還是用喇叭放啥，都感覺聲音混混的，小時候的報紙卷成的小號叫還是影視里的超級大喇叭。

　　混響大，不是唱歌挺好聽的嘛!對啊!但說話聽不清啊!

　　我們在看一下關于混響時間的公式：

賽賓(sabine)公式

　　T60=KV/A

　　T60--------混響時間

　　K-----------與空間濕度有關的常數，一般取K=0.161s/m

　　V-----------閉室的容積

　　A-----------總吸聲量、賽賓值

　　關于混響時間的賽賓公式，我們不去過多推敲它或者什么數學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)

　　那么問題來了，場地整體容積有28.8萬立方米，而因為深圳會展中心為大型展覽館，并不是劇場劇院或者多功能廳等，所以基本沒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%，當然會議期間如果場地坐滿了觀眾，場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。

　　我們來看一下，各類型功能廳堂的混響時間設計標準吧。如下圖：

　　如圖可見，一個滿足會議和演出兼顧的場地混響時間應在1s-1.4s為最佳，但顯然深圳會展中心這個場地混響時間遠遠大于這個值，根據我們現場工程師的測量結果，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“聽得清”的問題呢？

　　語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首先提出來的，是Peutz歷經十年研究實踐的結果，美國聲學專家“唐.戴維斯”曾經說，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用性。Peutz這一跨世紀的貢獻，其本質就是場館語言清晰度的百分比，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——語言可懂度傳遞函數

　　D2——為揚聲器離最遠觀眾席的距離;

　　T60——為廳堂混響時間

　　Q——為揚聲器的指向性因子;

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

　　V ——場館的容積

　　M ——為臨界距離的修正值(除特例外一般選數值1);

　　理論和實踐證明，RASTI 越高，AL%越小，語言清晰度越高。

　　RASTI>0.6     即   AL%<6.6%     (非常好的清晰度)

　　RASTI>0.5           AL%<11.4%     (奧組委對場館要求)

　　RASTI≥0.45        AL%≤15%      (實際工作允許界限 )

　　從公式(1)和(2)可看出，要保證體育場館具有很高的語言清晰度，就要降低AL%，而想降低AL%，有兩點可做：

　　* 建聲：降低體育場館的混響時間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，只是一場流動的會議演出而已，那么，想提高所謂的RASTI(語言可懂度)只能電聲方向上努力了。)

　　回頭再看看這個復雜的公式，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，其實說復雜就確實很復雜，說簡單點我們需要解決的無非就是少用點喇叭點位，盡量用覆蓋更準確的揚聲器，因為除了以上兩點，其余的都是場地條件，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 第一點所述，我們已經明確我們不會吊掛過多的揚聲器組，現在我們面臨的第二個問題就是整面的LED屏幕。

　　結合場地情況和工程CAD圖紙，經過我們和甲方的協商，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，因為暗場屏幕都打開的情況下，無論現場視覺和攝像出來的整體影像，都看不到喇叭的。但是實際情況也有限制，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，因為場地方要求，總高度不能高過14米。

先看圖吧……先看初版手稿……

　　我們分別設計三組主擴線陣列音箱，分別如圖中紅色位置(中央聲道)，綠色位置(左右聲道)，兩組后區補聲線陣列延時塔音箱，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，因為為了保證語言清晰度，我們所做的相位關系的延時設計，全部參考舞臺后中心點位置發出，左中右三組信號全部為同一虛擬點位發出，以保證更好的語言清晰度設計。后區因為受到輔助屏幕遮擋，故此加了補聲的線陣列揚聲器系統。

　　其中 ，左右位置的兩組線陣列，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寸線陣列覆蓋近區，一組6只雙15寸線陣列覆蓋遠區，這又有點類似于點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，線陣列也可以優化組合，以參考點聲源分區覆蓋方式進行設計。

　　低頻部分開始的設計是都掛起來的，正如上面的手初稿繪圖一樣，后來到了現場經過于甲方協商，最后讓我們擺在了舞臺兩側，通過與全頻系統對齊延時相位，也達到了不錯的效果，開始還擔心低音都在頂棚會不好呢，后來愉快的解決了!

　　經過 初步設計，我們落實為CAD工程圖紙，更精確的予以施工方安裝吊掛和現場施工，圖紙如下：

　　當然，全部設計我們采用聲場仿真軟件EASE進行了詳細的聲場模擬分析：

　　在混響時間3.2秒的情況下，我們進行了RASTI的模擬分析，結果如下：

　　本次設備全部采用ENEWAVE恩瑞普音響系統：

　　簡單總結

　　通過《華為中國生態大會2021》的項目，讓我們又一次復習了很多書本的內容，并在又把所謂的過往經驗拿出來實戰一次。如混響時間，RASTI，聲道與通道，相位與延時，虛擬聲像點等等。

　　特別鳴謝

　　音響師 張斌 先生

　　ENEWAVE大中華區演藝服務中心 郭心佳 先生

　　ENEWAVE 華南區演藝服務中心 肖子龍 先生

　　ENEWAVE東北區技術服務中心 王圣杰 楊紹坤 先生

　　深圳市創銳實業有限公司 伍國彬 梁光潤 伍嘉威 先生

　　本文作者 ENEWAVE應用技術總監 裴宇洲