太原智波會展中心多功能廳音視頻系統工程解決方案探析

王睿恬，孫東生，魏增來

（北京奧特維科技有限公司 中國電子科技集團公司第三研究所，北京 100015）

引 言

太原智波會展中心多功能廳，面積約1000 m2，可容納觀眾700人，其主要職能為舉辦各類會議、講座、培訓、技術論壇等活動，同時滿足公司年會、聯歡演出、數字電影放映等娛樂休閑需求，是進行內外交流、建設企業文化的重要場所。因此，其音視頻系統工程的設計和建設極為關鍵，對最終的現場聽覺、視覺效果將起到決定性作用。

1 多功能廳音視頻系統設計需求和面臨問題

1.1 設計需求

（1）該系統工程應包括如下子系統：擴聲系統、視頻采集及顯示系統、電影放映系統、電子會標系統、舞臺機械及幕布系統、舞臺燈光系統、卡拉OK點播系統、集中控制系統等。

（2）由于該廳是企業自用，其設計還要充分考慮性能價格比以及使用操作的便利性，要符合“少投入、多產出”的企業精神，實現最佳性能價格比；另外要準確定位，最大限度降低使用難度和后期維護投入。

1.2 面臨問題

（1）經費投入和功能需求之間的矛盾：本系統需要滿足大中型會議、演講、培訓及技術論壇、環繞立體聲電影放映、卡拉OK、群眾性綜合文藝演出、遠程視頻會議等需求，功能要求非常多。而業主單位的總體要求是：滿足功能、技術先進、使用方便、投入適當。

（2）多功能、專業化與企業自用性質之間的矛盾：本廳需求眾多，完成上述功能必定需要大量專業設備，對后期使用維護的要求也較高，但本廳畢竟是企業自用場所，無論使用人員還是維護管理的專業性，都無法達到較高水準。因此，本音視頻系統設計的架構要盡可能簡約、使用操作盡可能方便。

（3）會議多媒體播放與數字高清電影放映系統整合所產生的矛盾：根據以上功能需求，本系統一方面要滿足高清數字電影放映功能；另一方面要兼顧大中型會議和培訓活動的多媒體播放需求。在有限資金的條件下，如何選擇投影顯示設備以及確定安裝方式和安裝位置，需要慎重考慮。

（4）電影銀幕的安裝位置和建筑結構之間的矛盾：本廳舞臺區域的高度不足，臺框下沿距舞臺臺面約為4.8 m，電影銀幕的布置安裝受到很大影響。如果幕布放在舞臺后部，舞臺臺口上方對投射的圖像會造成部分遮擋，除非縮小投影面積，而本廳進深較大，投影面積的縮小又會影響后區觀眾的觀感，尤其是放映電影時，無法體驗大畫面的視覺震撼效果；而幕布如果固定安裝在舞臺前部，則會遮擋整個舞臺，使本廳基本喪失會議和演出功能；如若采用升降式安裝，由于舞臺上部空間不足，只能選用電動卷幕，那么，又會出現大幅面積軟幕產生的卷邊和斜紋等問題。因此，電影銀幕的安裝位置與方式是本系統設計的另一主要難點。

（5）主揚聲器系統聲場擴散與整個廳堂高度不足的矛盾：本廳進深較大，從舞臺前部至觀眾席后排約32 m，而由于本廳的高度不足，成扁平狀，且吊頂造型對舞臺主揚聲器系統形成了一定的遮擋，使主揚聲器系統的聲場擴散產生了一些問題，需要在設計實施中予以解決。

（6）工程進度與系統設計之間的矛盾：工程設計人員接到本設計任務時，本廳的內部裝修已展開，整個廳堂布局已確定，吊頂結構件已基本安裝完畢，甚至個別側墻面的內裝飾板都已封閉，本系統的設計實施必須在現有條件下展開，這極大地限制了系統的設計和實施。

2 多功能廳系統方案設計難點與解決方案

2.1 系統方案

（1）系統框架及音視頻信號控制處理

本系統中，音頻部分采用模擬調音臺搭配自動增益調音臺及數字音頻處理器的方式進行音頻控制及處理，顯示部分采用模擬復合視頻矩陣及RGB矩陣的方式進行信號調度，目的是使系統架構更加簡潔實用、操作更加簡單、且具備更高的性能價格比。

本系統的調音臺選用的是ALLEN&HEATH公司32路專業現場演出擴聲調音臺 GL3800-32，輸入輸出的接口數量完全滿足企業用綜合文藝演出的需要。音頻處理器則選用兩臺英國BSS公司生產的BLU100數字音頻處理器，可以充分對信號進行調整處理，還可以在處理器中設置不同的使用模式，如會議模式、演出模式、電影模式等，在具體使用時通過集中控制系統直接調用即可，簡單、方便、快捷且不容易出現誤操作。

視頻系統中，用于信號調度的矩陣設備是整個系統的核心，因此，本系統全部采用以色列KRAMER公司的產品，其信號處理頗具高保真度和工作穩定性。在本廳的控制室內，共設置了三套矩陣設備，分別為8×8的復合視頻矩陣、16×16的復合視頻矩陣以及8×8的RGB矩陣，其中前者作為整個會展中心的信號調度中心，使本中心內各個會議室系統之間的音視頻信號互聯互通，可以滿足多功能廳與各個會議室之間的音視頻信號的自由調動；后兩套矩陣則作為該廳的信號交換核心，實現本廳內復合視頻信號及計算機RGB信號的調度分配。上述所有矩陣通過集中控制系統實現聯動，確保使用操作的便利性。

多功能廳音視頻系統的信號流程架構圖如圖2所示。

（2）揚聲器系統布局與選型

前置主揚聲器系統：為盡量提高系統性價比，設計人員確定了主揚聲器系統同時兼顧會議、演出及電影放映等不同場合使用的原則。本設計方案中，在舞臺臺口上方兩側及中部各配置了兩只英國TANNOY公司生產的大功率揚聲器系統VQ 60和VQ 85DF，每兩只組合在一起，分別作為左、中、右主揚聲器系統。其中VQ 60主要用于覆蓋觀眾席中、后排區域；而VQ 85DF則作為中高頻單位與VQ 60配合使用。兩只揚聲器系統組合后可以有效地覆蓋整個廳堂，而且其大動態、大聲壓級的擴聲特性可以很好地表現數字影片震撼的音頻效果。此外，為了更好地滿足文藝演出的需要，并充分展示影片的低音效果，在臺口兩側各布置一只同品牌的VS 218DR型雙18英寸超低音揚聲器系統，其峰值聲壓級達到了145 dB，完全可與上述全頻主揚聲器系統匹配，并將整個系統的低頻下限延展至38 Hz。

理論上講，上述每組的VQ 60及 VQ 85DF揚聲器系統應該上下垂直布局，以形成最佳的覆蓋角度銜接組合，但正如此前所述，相對于進深來講，本廳堂整體高度不足，舞臺臺框也較低，如果主揚聲器系統組采用垂直布局方式，吊頂對觀眾席后區的聲擴散將形成障礙，嚴重影響后區的聲場覆蓋。因此，在現有建筑條件下，經慎重考慮并與揚聲器廠商充分溝通后，工程技術人員最終將每組的兩只揚聲器系統左右水平布局，并將VQ 60倒置，使高頻號角盡量避開吊頂的遮擋，從而保證聲音更易擴散至后場區域。

拉聲像揚聲器系統及返送揚聲器系統：由于上述主揚聲器系統安裝于舞臺上方，因此，前幾排觀眾會在聽覺上感覺聲音來自頭頂，聲像一致感較差。為解決此問題，設計方案在舞臺兩側耳房內距地1.5 m處各隱蔽安裝了一只 Tannoy V15 全頻揚聲器系統，通過透聲裝飾面板進行補聲，其峰值聲壓級為135 dB，與覆蓋前區的VQ 85DF完全匹配，用以拉低聲像。此外，本設計方案中，在舞臺上布置了4只同軸返送揚聲器系統 Tannoy V12，由調音臺提供4通道饋送，但做多接口預留。所有預留接口均設置在舞臺上的多個綜合接口盒內，在演出期間可以根據演員、樂手的具體位置靈活使用，為他們提供相應通道的返聽擴聲；而在舉行會議期間也可以布置于主席臺前方，為主席臺提供返送聲音。

環繞聲揚聲器系統：在會場左右兩側裝飾造型內及后墻距地2.2 m高的位置均勻布置了共11只Tannoy雙同軸揚聲器系統Di8 DC，用作環繞聲及補聲。其作用是：第一，電影放映時作為環繞立體聲使用，可根據影片實際情況，與主揚聲器系統配合實現5.1或7.1聲道擴聲，從而更好地表現影片的環繞聲效果；第二，當該廳堂用于會議或演出時，可以作為輔助揚聲器系統使用，增大后場區域聲能，與主揚聲器系統配合可為會場提供更好的聲場不均勻度。上述環繞揚聲器系統與主揚聲器系統選用同一品牌，目的是保證系統音質的一致性。

根據此前所述的各系統共用揚聲器系統的原則，在電影放映時，前置主揚聲器系統、拉聲像揚聲器系統以及環繞揚聲器系統相互配合，即可形成一套適用于5.1及7.1聲道的電影還音系統，這是一個充分實現資源共享、節約成本的設計思路。

（3）視頻及多媒體顯示系統

視頻圖像采集：為拍攝到舞臺的正面圖像，此類廳堂的主攝像機一般安裝在廳堂的中軸線位置。但針對本廳堂而言，因其建筑結構的自身特點，如果將主攝像機吊頂安裝，則會對主席臺就座人員形成俯拍，畫面效果不佳；而如果采用流動安裝形式，攝像機的信號電纜、電源電纜以及控制電纜等會對攝像機的安裝形成較大困擾，同時也會對人員走動造成影響。因此，最好的方式將攝像機安裝在廳后墻中部，以攝取主席臺就座人員的標準正面半身圖像。由于此廳進深較長，為保證能采集到足夠的近景特寫，主攝像機需要選用長焦距的產品。為此，配置SONY公司 Z700高清攝像機，安裝于本廳后墻的中央位置距地1.8 m處，與主席臺上正常就座人員形成約6°俯角，從視覺效果上，根本覺察不出俯視問題。

Z700型高清攝像機可以同步輸出HD-SDI格式的1080P高清信號和CV格式的標清信號，在視頻會議中，高清信號可以直接將采集到的會場高清圖像信息通過視頻會議系統傳送至遠端會場，也可以通過本系統矩陣調度系統實現二層多功能廳與其他廳堂之間的信號調用，既兼顧了多種使用功能，又保證了較好的性能價格比。此外，在廳堂前場和后場區域對角位置各配置1套SONY公司的BRC300專業攝像機，吊頂安裝，用于對整個廳堂進行掃場拍攝，采集整個會場的圖像，豐富圖像信息。

高清電影放映系統的設備選型和電影機安裝的位置與方式：本系統設計之初，業主單位通過對其他幾家AV系統集成商的方案征集，對本廳堂的視頻顯示部分提出了三個方案，供設計方參考，大致如下：

● 采用3三套投影機，在觀眾席上方正面吊裝，進行拼接融合，投射在舞臺內的同一幕布上，共同承擔會議多媒體信息與電影畫面的顯示；

● 采用2套投影機吊裝在觀眾席上方，分別投射在主席臺左右兩側的電動卷幕上，或在兩側墻位置安裝3×3的LCD拼接屏，承擔會議多媒體信息的顯示；同時在控制機房設置一套數字電影投影機， 并另行配置電影幕，承擔電影播放功能；

● 采用2～3臺投影機吊裝在舞臺后區，采用背投方式，進行拼接融合，兼顧會議多媒體信息顯示及電影播放。

上述3種設計思路，均存在各自的問題，如：在觀眾廳或舞臺吊裝投影機的方式不但影響多功能廳的整體美觀，而且高亮度投影機的運行噪音較大，會對觀眾或與會人員造成一定影響；在舞臺后部進行背投的方式需占用較大的舞臺空間，使本來就很局促的舞臺空間更不便利用；拼接融合方式的系統調試及使用維護都較為麻煩，而且使用一段時間后容易形成色彩及亮度的差異；LCD拼接屏存在約7 mm的拼接縫隙，影響觀看效果等等。因此，設計人員經認真思考后，確定了“以控制室內的高清電影投影機作為主顯示設備，兼顧電影放映和講座、報告時多媒體信息播放；同時在舞臺兩側墻設置背投式投影機，用以會議輔助顯示”的原則，將電影放映系統與會議顯示系統有機地結合起來，一機二用，不但解決了安裝空間、運行噪聲等問題，還大大節約了系統成本。

方案中，在控制機房內配置了Barco公司的 DP-2000M+數字電影機以及配套的多格式轉換器作為主顯示終端設備。在完全滿足電影播放亮度要求的前提下，也可以使培訓內容投射到投影幕，滿足會議等要求。

輔助顯示系統：當主席臺上設置成排的會議桌時，與會人員會對電影投影幕的顯示產生遮擋，因此，設計人員在舞臺兩側墻的耳光處各設置了一套背投顯示系統，用于輔助顯示。由于本廳堂進深較大，后排觀眾距離較遠。所以，該背投的尺寸需盡可能地加大，但由于耳光的空間有限，正常的反射結構只能保證約120英寸左右的顯示尺寸。因此，工程技術人員專門設計了一套反射結構架，有效地利用了耳光內的空間，將投影尺寸加大到約140英寸。這兩套背投系統不但可在主席臺布局對主顯示畫面產生遮擋時輔助顯示相關會議內容，也可在舉行視頻會議時用來顯示本端會場和遠端會場的圖像。此外，為了方便主席臺就座人員觀看，在臺下還布置了2套55英寸流動液晶電視，通過地面接口盒接入信號，為主席臺人員提供相關顯示內容。

電影銀幕的選型及布置：本系統的投影幕設計成可升降的電動卷幕，安裝于舞臺大幕和二道幕之間的位置，從而兼顧本廳電影放映與會議顯示兩種功能的需要。在放映電影時，其位置基本接近舞臺前沿，可以較少地受到舞臺臺口上方遮擋的影響，為觀眾提供相對較大尺寸的畫面；而在舉辦演講、報告或講座時，其位置恰好位于報告人或演講人之后，也可將相關內容投射至此屏幕，為臺下觀眾提供大尺寸畫面的信息；而當整個舞臺采用成排的會議桌布局時，則可將此幕收起，并在舞臺后部天幕上設置相關會議背景，從而不影響整個舞臺的使用功能。本設計采用了法國ORAY公司的電動投影幕（參見圖4），其下卷軸配重設計和碳纖維卷軸材質，使上述卷邊及斜紋問題得到了有效的抑制，確保了屏幕的平整度。此外，通過其與舞臺吊桿的結合，實現了電動二次升降，便于今后的檢修及維護。

（4）音源及其它周邊處理設備

會議拾音方面，系統配置了12套鐵三角公司的鵝頸傳聲器用于對主席臺人員的語言拾音。這些鵝頸傳聲器通過自動增益調音臺直接引至模擬調音臺進行擴聲，既能夠靈活地設置各個傳聲器電平的大小比例，也可以有效地控制整個電平增益，抑制嘯叫的發生。

無線傳聲器采用無線手持傳聲器4套、無線腰包4套及領夾傳聲器頭、頭戴傳聲器頭各4套，可以滿足演唱、語言、歌舞等各種形式的需要。會議時，利用頭戴式傳聲器作為演講人或報告人的主拾音器，手持無線傳聲器亦可作為觀眾提問用拾音器。另外，系統還配置了多套多用途動圈傳聲器，用于合唱、樂器等拾音使用。

系統中，其它節目源設備配備有CD卡座一體機、M P3硬盤錄放機、DVD刻錄機及卡拉OK點播系統各一套。其中的卡拉OK點播系統包括音視頻計算機服務器、固定有線點播觸摸屏以及流動無線點播觸摸屏等，有線屏安裝于控制機房內，無線屏可在整個多功能廳內流動使用，從而方便地實現2萬余首國內外知名歌曲的點播。此外，考慮到本廳堂演出功能及電影放映功能的需要，系統中還配置了專業立體聲數字混響器以及多通道電影解碼器等周邊設備。

（5）舞臺燈光系統

作為多功能廳堂，系統工程師在設計燈光系統時考慮到了不同使用方式的特點，在滿足各自使用要求的情況下，通過設備兼顧，進一步提高了系統的性能價格比。

根據現場建筑結構和實際使用情況，分別布置了一道演出用面光和一道會議用面光；同時在舞臺上方設置三道燈桿，分別吊掛了兩道演出用頂光、兩道會議用頂光、兩道演出用逆光以及部分側光和天排演出燈光。此外，還在一道和二道燈桿上吊裝了8臺演出用搖頭電腦效果燈（參見圖5）。

在演出過程中，一道面光用以滿足演員正面布光的需要；頂光燈具和逆光燈具在舞臺上方電動燈光吊桿上均勻布置，通過不同朝向為舞臺區域提供頂光及逆光；在舞臺兩側設置的側光燈，用于刻畫演出人員及景物的左右輪廓；天地排燈光投射在天幕上，突出天幕的布景。上述布光燈具均選用三基色LED燈，色彩調整方便快捷，同時功耗更小、壽命更長。同時，位于一道及二道吊桿上的兩排電腦搖頭燈，通過電腦燈控臺，可任意調整變換燈具的投射角度、亮度、圖案、光束大小及顏色等，可進一步突出演出效果。此外，在放映室內還布置了兩套遠程追光燈。

當本廳用作會議時，舞臺前方設計有一道三基色會議面光燈，與舞臺上方布置的一道及二道三基色會議頂光燈同時使用，為主席臺區域提供照明，主要服務于第一、二排就座的人員，以滿足召開視頻會議時的照度及色溫要求。同時，如有必要，演出用三基色LED燈光也可以作為會議時的補光，用于擴大照明區域，并提高照度。

（6）舞臺機械及幕布系統

本系統中，舞臺設有電子會標一道、大幕一道、二道幕一道、天幕一道、左右側幕各兩道以及相應的頂部橫條幕，配置簡捷但功能明確、齊備，所有幕布均使用無極調速大幕機進行電動拉幕。電子會標設在臺口內側，采用升降式雙基色條屏，用于展示會議標語，突出會議主題，也可起到避免舞臺上方的功能區域進入觀眾視野范圍的作用；同時，可根據需要自由升降，并可在演出時進行相關信息提示，如歌詞等。

舞臺上方配有各種電動吊桿，可對燈光燈具、LED會標和橫幅進行電動升降。以上幕布系統、舞臺吊桿系統除可通過自身控制設備予以控制外，均可通過集中控制系統進行控制，雙控制鏈路使得系統更加安全、穩定。同時，舞臺上無論是電動升降燈桿還是電動升降幕布桿都給將來的維護和檢修帶來諸多便利。

（7） 集中控制系統

本系統功能多，需要經常調整變換使用模式。為進一步降低操作的復雜性，系統中加入了強大的集中控制系統，通過無線觸摸屏、有線觸摸屏以及多鍵控制面板等，可以方便地控制各種使用模式的轉換、系統設備的電源開關及各種動作、整體音量的大小、幕布及各道吊桿的開合和升降以及各組音視頻信號的路由調用等。

2.2 系統具體問題的解決

（1）本系統通過采用簡捷、實用的系統架構，揚聲器系統和投影機等設備的兼顧使用及資源共享，合理的投資分配等手段，在總體造價不足500萬元的情況下，主要設備均采用了相對高端的著名產品，成功地解決了經費投入和功能需求之間的矛盾。

（2）采用簡捷、實用的系統架構和兼顧共享的各種主要設備，使得系統后期維護變得更加簡單；同時，模擬調音臺搭配自動增益調音臺及數字音頻處理器的主控方式，易于學習掌握，另外可以預置多種使用模式；系統引入強大的集中控制系統，通過編寫相關程序，由工程技術人員將復雜的操作予以解決，具體操作人員只需進行簡單的程序調用即可，解決了多功能、專業化與企業自用之間的矛盾。

（3）以高清電影投影機搭配多格式轉換器為主、兩側140英寸背投式投影機為輔的顯示方案，避免了投影機吊裝影響美觀及產生噪聲問題，解決了會議多媒體播放與數字高清電影放映系統整合所產生的矛盾。

（4）采用安裝于大幕和二道幕之間、下卷軸方式的可升降電動卷幕，確保了軟幕的平整度，從而解決了電影銀幕的安裝位置和建筑結構之間的矛盾。

（5）通過TANNOY VQ 60揚聲器系統和VQ 85DF揚聲器系統的橫向配合使用，并將VQ 60揚聲器系統倒置安裝，組合后可以有效地覆蓋整個廳堂，基本解決了主揚聲器系統聲場擴散與整個廳堂高度不足的矛盾。

（6）本項目中，業主單位的虛心傾聽、耐心協調和項目承建團隊豐富的經驗、認真負責的態度以及高效率的工作，使工程進度與系統設計之間的矛盾得以解決。

3 存在問題

任何工程項目的建設必定存在不足之處，此項目也不例外，尤其是在本項目音視頻系統介入較晚的情況下，雖然其中有些不足與本系統的設計無關，但筆者仍希望在此進行簡要說明，以期與大家共同探討，以利于改進。

其一，多功能廳內的共振問題：建筑裝飾選材會對最終的擴聲效果帶來比較大影響，本廳的表面裝飾材料大部分為鋁板，由于固定牢固度的問題，在揚聲器系統大音量工作時，某些部分會產生振動，尤其在低音區域更為明顯。

其二，舞臺臺框上方的聲橋本應完全封閉，但由于本廳堂頂部整體結構為球形節點桁架結構，同時音視頻系統建設介入時，整個裝飾吊頂已基本成形。因此，聲橋后部沒有完全封閉，聲橋內揚聲器系統的一部分聲能量（尤其是低音部分）會繞射至舞臺區域，從而對傳聲增益以及舞臺上的聽感產生了一定的負面影響。

其三，由于吊頂遮擋的問題，聲橋主揚聲器系統的VQ 60和VQ 85DF揚聲器被迫從垂直布局調整為水平布局，雖然基本解決了聲場覆蓋的問題，但兩只揚聲器系統之間部分區域聲波交疊，形成了一定的橫向聲干涉，對音質略有影響。

4 結束語

本會展中心多功能廳音視頻系統工程于2011年6月完成了系統設備的安裝和調試，并順利地進行了竣工驗收。經過幾個月的實際使用，用戶對系統的使用效果、操作便利度以及穩定可靠性都給予了充分肯定。作為具體的設計和實施人員，就本系統而言，筆者認為它一方面有著鮮明的特點，如系統采用模擬與數字相結合的、簡捷的控制架構，在滿足各項使用功能且運行穩定的前提下，使建設和維護管理成本達到最低，因此，大道至簡、較高的性能價格比是本系統的設計亮點。同時，筆者也清楚地看到了其存在的不足之處，在此，非常誠懇地與業內同仁一起分享這些經驗和教訓，不足之處懇請大家指正。