章丘市體育館擴聲系統

王希坤

（山東同力科技發展有限公司，山東 濟南 250002）

1 工程概述

章丘市體育館位于章丘市唐王山路以北，羊步嶺路以南，西環路以東，占地面積36000 m2，建筑面積13 986 m2，為三層框架結構，擁有5000個坐席。該體育館為二級甲類中型體育館，設計使用年限為50年。在第十一屆全國運動會（以下簡稱“全運會”）期間承擔了男子排球和女子排球的比賽項目。

2 擴聲系統的設計原則及依據

承辦“全運會”排球比賽是章丘市歷史上承接的規模最大、規格最高的體育賽事，市委市政府高度重視，曾專門召開擴聲系統設計論證會。根據體育館全運會賽場的重要用途，并結合工程工期緊、任務重等特點，承擔音響設計的山東同力科技發展有限公司提出擴聲系統的設計原則，獲得通過。

設計原則是：

（1）可靠性。系統的架構應合理、穩定、可靠，所選用的設備應經過足夠的類似業績實踐考驗，確保整個系統穩定工作。

（2）靈活性。應考慮比賽中對擴聲系統信號傳輸的需求；同時，也應滿足在“全運會”結束后體育館運營的需要。

（3）經濟性。系統應在滿足功能及指標要求的基礎上，選用性價比高的產品，以節省費用。

3 擴聲系統聲學設計指標及要求

體育館用于舉行體育競賽、一般性大型集會（如團體操等語言和綜合文藝）等，其固定安裝的擴聲系統基本功能為語言擴聲和音樂重放，要求保證語言清晰度，同時，兼顧團體操音樂伴奏、賽間和開閉幕式音樂重放，的使用要求。

根據業主提出的相關功能和技術參數要求，并依據現有的國家標準與規范，系統滿足JGJ/T131-2000《體育館聲學設計及測量規程》中的擴聲系統一級指標要求，觀眾區場地指標如下：

（1）最大聲壓級：105 dB；

（2）傳輸頻率特性：以250 Hz～4 kHz平均聲壓級為0 dB，此頻帶內允許±4 dB的變化，63 Hz～125 Hz和4 kHz～8 kHz的允許變化范圍應符合包絡框的要求；

（3）傳聲增益：250 Hz～4 kHz平均不小于-10 dB；

（4）聲場不均勻度：中心頻率為1 kHz、4 kHz時，大部分區域不大于8 dB；

（5）系統噪聲：系統不產生明顯可察覺的噪聲干擾（如交流噪聲等）。

4 相關特性及擴聲系統的組成

體育館整體造型為圓形，直徑約96 m；內部為三層框架結構；頂部為圓形，采用PTFE膜結構工程覆蓋。圓形的結構極易產生聲聚焦及顫動回聲等嚴重影響清晰度的情況發生，音響設計與聲學設計單位緊密協作，多次進行溝通探討，盡量實現建聲與電聲的完美結合，確保達到擴聲系統的設計指標及功能需求。

4.1 觀眾區揚聲器系統

針對體育館較差的聲學條件，為了達到擴聲系統設計目標，揚聲器系統的選取至關重要。揚聲器系統應具備較高指向性控制能力，以最大程度避免出現聲干涉情況。經過EASE軟件模擬計算，及合理使用安裝條件和建筑整體美觀要求等因素，最終選用美國EV品牌的FRX+系列室內版揚聲器系統。在中等箱體情況下，全號筒加載、同軸設計和足夠的輻射表面，使EV FRX+PI音箱在低至250 Hz時仍能保證優秀的覆蓋角度控制能力，9只揚聲器系統吊掛于馬道內圈，分區覆蓋東西南北四個方向的看臺。圖1為吊裝的揚聲器系統。

4.2 比賽場地揚聲器系統

比賽場地揚聲器系統由兩只EV品牌的EVI-15全頻揚聲器組成，分別吊裝于馬道北側和南側。EVI-15為具有可變強度（VI號角）揚聲器，專為要求長距離投射或有需要延遲聲源的環境而設計。EVI系列對于需要方形覆蓋場地的固定安裝音響工程來說，是一個十分經濟的解決方案。在一般的室內空間，由揚聲器系統到最后排聆聽者的距離，普遍是前排坐席的2倍～3倍長，存在著低清晰度及低可懂度的問題，但VI號角卻能提供6 dB～8 dB聲壓增益覆蓋，很好地解決了這一問題。EVI揚聲器系統是用18 mm厚的13層樺木制造，外箱是漆有紋表面及不銹鋼面罩。

4.3 流動擴聲系統

考慮到體育館多樣的需求，擴聲系統特別配備了4只EV的SXA250有源揚聲器系統。賽事中，兩只放置于運動員檢錄口處，兩只放置于主席臺區域，提供返送功能；賽后運營中，可以將4只音箱放置于比賽場地，為文藝排練等提供補聲。

4.4 信號拾取部分

根據國家規范及體育館的使用要求，館內設置了音頻信號接入箱，各箱內的音頻信號線匯集到3層擴聲機房后，接入音頻跳線盤，可以根據不同的要求，靈活快捷地設置信號路由。其中，在一層比賽大廳共設置了6臺音頻接入箱，每個接入箱提供四位音頻信號，可方便記者席、流動音響的接入、音頻測試等要求。在運動員檢錄處設置了兩個地面插座，內各留一路輸出音頻，供有源音箱接入，在運動員入場時可以進行廣播通知。在主席臺席設置了兩個插座箱，可提供8路音頻接口；另外，在記者席及裁判位各設置一個插座箱，每個可以提供4路音頻接口。信號綜合插座箱設置見表1。

4.5 信號源

4.5.1 傳聲器

系統配備了4套德國Sennheiser品牌的EW335G2無線手持傳聲器和2套EW322 G2無線領夾傳聲器，并特別為主席臺及裁判發言需要，配備了6套EV的PC-18/XLR鵝頸會議系統傳聲器，該傳聲器3種指向性可調，語言清晰自然。另外，考慮到今后的運營需要，還配備了2只美國SHURE的SM58有線傳聲器。

4.5.2 節目源

配備了1臺日本PIONNER的DV-300 DVD機，1臺日本SONY MDS-JE480 MD機，1臺日本TASCAM CD-160 CD播放機，1臺SONY TC-WE475 雙卡座，可以滿足目前節目源的重放及錄制需要。

表1 體育館擴聲系統信號綜合插座箱設置表

5 調音臺

調音臺選用英國ALLEN & HEATH公司GL2800-832，它具備32單通道輸入，每通道可獨立的幻象供電與相位轉換，8 個編組，可聲像定位接入到左右信道與主信道。該調音臺經過音響設計單位眾多工程選用發現其工作穩定，本底噪音低且性價比較高。為了進一步提高系統的安全性，特為調音臺增設了一臺電源，實現電源部分的一主一備，這樣通過極少的投資，大大提高了系統的可靠性。

6 信號處理

信號處理部分是整個系統的關鍵，系統調試中均衡、延時等參數都要通過其調整。經過綜合考慮最終選用EV品牌的N8000網絡數字媒體處理矩陣。

N8000采用模塊化開放式結構形式，包括主機和AI-1模擬輸入卡、MI-1話筒輸入卡、AO-1模擬輸出卡、DI-1數字AES/EBU輸入卡，以及CM-1 COBRANET擴展卡。根據系統需求的不同，可以靈活的選配以上各卡，用戶可避免為多余功能浪費資金，最大程度節省費用。

本工程選配了1張MI-1傳聲器輸入卡，1張AI-1音頻輸入卡，2張AO-1模擬輸出卡，這樣，整個處理系統就具備了8通道的傳聲器輸入、8通道的音頻輸入及16通道的模擬輸出的能力。其中，傳聲器輸入卡連接到跳線盤，在調音臺萬一出現故障時只需拔下跳線，傳聲器即刻從調音臺輸入端跳接到MI-1傳聲器卡輸入端，傳聲器信號繞過調音臺直接從N8000內部自動混音處理后，由A0-1模擬輸出卡輸出至功放，這樣，只是加入了一張MI-1傳聲器輸入卡就實現備份的功能，提高了系統的可靠性和經濟性。圖2為體育館音頻控制操作界面，圖3為N8000外觀。

N8000的配置工作可以通過WEB、IRIS-Net的以太網連接、RS-232接口或是普通的USB連接來進行。此外，N8000可以通過CAN bus總線與任何兼容的IRIS-Net硬件，諸如EV公司的RL/RT功放系列等，為具有更大的靈活性，用簡單的邏輯信號和一些接點閉合實現雙向控制。IRIS-Net軟件可以提供一種寬廣陣列的DSP工具，設計人員可以控制并快速配置各種情況下的音頻信號、濾波器、延時器及均衡參數，以及許多其他的便捷功能。

系統中還配備了DBX2231均衡器和SABINE FBX2420雙通道反饋抑制器各一臺，將其輸入輸出端連接到跳線盤，以作一些特定臨時場合的聲音處理。

7 功率放大器

音響系統功率放大器選用美國EV Contractor Percision精確系列，該功率放大器采用高效的H類功放設計，充分降低產生的熱量。作為高性能功率放大器，精確系列特有EV非線性信號監測器實現出色的動態能力，可以把功率放大器的總諧波失真限制在1%內，消除了可損壞功率放大器的嚴重削波，并且具備超過平均額定功率30%的瞬時輸出功率，這樣保證了揚聲器與功率放大器之間的匹配。另該系列功率放大器具備遙控開啟和調整開啟延時時間的能力，這樣，通過N8000背部的GPIO（普通用途輸入輸出）控制端口連接，可以實現在軟件上對CPS功放的開啟和關閉，操作非常方便。

8 結語

圖4為本項工程的擴聲系統流程圖。

擴聲系統于2009年6月通過了驗收，測試結果如下：

（1）最大聲壓級：106 dB；

（2）傳輸頻率特性：以250 Hz～4 kHz平均聲壓級為0dB，此頻帶內觀眾區平均聲壓級變化為± 4 dB。

（3）傳聲增益：250 Hz～4 kHz平均值為-8 dB；

（4）聲場不均勻度：1 kHz為8 dB，4 kHz為7 dB。

所有指標已達到或優于設計指標，并且場內整體音色柔美，層次感強；在全運會比賽期間，全負荷工作情況下，穩定可靠；有源音箱的選用靈活方便，業主對整個系統的效果很為贊賞；全運結束后，體育館又承接了全國男子排球聯賽、章丘市市民大聯唱等活動。

回顧系統從設計施工到驗收使用整個過程，也有不盡人意之處，比如，若能在訂貨階段選用白色揚聲器系統，將會使整個揚聲器組與建筑本身融入一體。在今后的工程中要更加重視細節，注意對工程各方面的控制。