電子聲學環境可變系統及其在國內的應用現狀及發展趨勢研究（四）

魏增來，練嘉容

（中國傳媒大學，北京 100024）

（接第7期）

4 國內電子聲學環境可變系統的應用

4.1 應用現狀

21世紀初期，隨著中國國家大劇院的建設，中國演藝廳堂建設進入了一個高速發展期，由于最初的建設熱點主要集中于省會城市或直轄市，具有地標象征意義，應用功能要求較為專業和高端，所以，該階段演藝廳堂的建設多參照國家大劇院而進行，即以具備多個廳堂的藝術中心為主，比較典型的構成組合包括歌劇院、戲劇院、音樂廳與實驗小劇場等，每個廳堂針對不同的演出類型，通過直接匹配廳堂的聲學環境來相對契合演出內容。同時，基于當時國內業界對電子聲學環境可變技術認知及該技術自身發展和推廣狀況的局限，這一時期國內只是在相關產品代理廠商的力薦之下，進行了一兩個項目的零星嘗試，并且由于各方面的原因，其總體效果并不令人滿意。

伴隨著國家大力發展文化的政策驅動，眾多二三線甚至三四線城市也紛紛加入到演藝廳堂建設的大軍當中。但以目前中國的實際國情看，無論是在演出內容積淀的豐富度上，還是在觀眾藝術鑒賞力的專業性上，亦或市場對特定類型劇目的消費力以及由此而來的市場需求度上，僅滿足單一表演形式的演藝廳堂在后期經營中都將面臨較為困難的局面。同時，隨著建設運營經驗和案例的不斷積累，業界專家和主導者也越來越認識到大而全的藝術中心形式并不具備較好的投入產出比，尤其是在人口基數相對較少、演藝文化底蘊相對薄弱的地域，無論是劇院劇場、演播廳堂亦或是其他演出場地，大多數均具有在同一場地內實現多種使用功能、滿足多種演出形式的需要，而且這種功能需求跨度很大，可以從會議、現代綜藝、流行音樂涵蓋至音樂劇、舞劇、歌劇乃至古典音樂會或民族音樂會以及合唱、宗教音樂等。這一需求特點在國內二、三、四線城市內顯得尤為突出。即便是一線城市，也因為演出市場的細分，很多非駐場的經營性廳堂也存在著上述同樣的痛點。因此，在這類多功能演出場所，理論上來講，都存在著廳堂聲學環境靈活變化以匹配不同演出節目形式的需求，同時，伴隨著信息處理技術的飛速發展和相關聲學理論的不斷提升，嚴重依賴高性能DSP處理的電子聲學環境可變系統也變得越來越成熟，國內業界對其了解也越來越多，因此，近幾年來，國內不斷有項目展開了此類系統的探索實踐，取得了一定的成果，但與此同時，業界對此依然存在著不斷的質疑之聲，這種質疑形成的原因很多，筆者將在后續“目前存在的主要問題”章節中進行闡述。

4.2 具體應用案例簡析

據筆者所知，國內最早的實際案例應用為VRAS可變室內聲學系統，也就是后來的MeyerSound Constellation，之后E-Coustic聲學優化系統和VIVACE系統也相繼進入中國并在具體項目上得到了應用，雖然其間個別國產品牌也在此領域展開了嘗試，但總體來說，國內目前實際應用案例主要以上述三種系統為主。

4.2.1 敦煌大劇院

敦煌大劇院落成于2016年8月，共有座位數1206座，以出演歌舞劇為主，兼顧戲曲、話劇、會議等其他功能。其中歌舞劇部分需涵蓋國內外大型歌劇、舞劇、芭蕾舞劇以及大型綜合歌舞節目的演出需求。根據上述使用功能，該劇院的自然混響時間以滿足會議、話劇等功能為主進行建設，其他演出功能則通過舞臺聲學反聲罩以及電子聲學環境可變系統予以靈活適配。在不使用聲學反聲罩的情況下，該劇院的空場固有自然混響時間為1.3 s（見圖31），而使用反聲罩時，則為1.7 s。

圖31 敦煌大劇院自然混響時間曲線（無反聲罩）

本劇場采用了VIVACE Ⅱ型電子聲學環境可變系統，這是VIVACE升級為混合再生形式后的國內第一個實踐案例。它可以配合聲學反聲罩使用，也可以獨立使用，如果演出團體及現場音響師具備了較高的聽辨能力及細節追求，則該系統與聲學反聲罩的多種組合可以提供與演出內容更為細致契合也更具針對性的聲學條件。本系統共計安裝了4支舞臺傳聲器和10支觀眾廳傳聲器，6只可調指向性音柱以及87只無源揚聲器。所有揚聲器在VIVACE系統主機的控制處理下，可實現電子聲學環境可變系統和多通道3D環繞聲系統的共用。中心處理系統采用主備處理器雙機熱備份，以防止因單個設備出現故障而造成整個系統無法使用的現象。

圖32 敦煌大劇院預設3及預設7實測混響時間曲線圖

4.2.2 青島東方影都大劇院

青島東方影都大劇院正式啟用于2018年初，共有座位數約2000個，屬于大型甲類劇院，應用功能由主到次依次排序為全景聲電影放映、電影節頒獎典禮、交響樂演出、電聲樂隊演出以及日常各類外租需求，功能跨度非常之大，這給建筑聲學設計帶來了巨大的困惑和挑戰。項目建設啟動初期，基于國內成功案例較少的原因，業主單位對電子聲學環境可變系統的使用效果心存疑慮，并對是否在該項目上采用此類系統進行了多次反復論證，但因為其他方式完全無法滿足需求，所以幾經躊躇后，最后痛下決心進行嘗試。

東方影都大劇院經著名聲學公司Marshall Day的精心設計，業主方的嚴格技術管控以及施工方精益求精的實施后，最終實測得到的劇院固有中頻混響時間為0.93 s，對于如此體量的廳堂來說，可以認為較好地滿足了電影放映的功能需求，實屬難得。本項目中，電子聲學環境可變系統同樣采用了VIVACE Ⅱ混合再生式系統，因此，無論舞臺還是整個觀眾廳，都能通過該系統對聲學條件進行調整和優化。本系統共計安裝了28支拾音器和107只揚聲器，拾音器全部采用Microtech Gefell公司的BM系列產品，其中，8支位于舞臺區域，4支位于臺口區域，另外16支均勻布置于觀眾廳內。而107只揚聲器則以L-Acoustic XTi系列同軸揚聲器為主，配合以6只Fohhn LF-220電子可調指向的聲柱揚聲器。上述揚聲器中，包括舞臺電子反聲罩、側墻反射聲、天花反射聲等在內的49只揚聲器單獨進行配置，而另外58只揚聲器則與本廳堂配置的杜比全景聲系統復用，以提高系統的性能價格比。

本項目中，除了廳堂自身的固有聲學條件外，VIVACE系統共設置了7個使用功能模式，分別為語言模式、演講模式、舞臺劇短混響模式、舞臺劇長混響模式、音樂會短混響模式、音樂會長混響模式以及大教堂模式。這些模式可以通過觸摸屏或手機專用APP一鍵調用，使用非常簡便快捷。最終驗收實測中，舞臺劇短混響模式、舞臺劇長混響模式以及大教堂模式的中頻混響時間分別為1.42 s、1.84 s和3.9 s，混響時間的變化非常明顯。除了上述客觀指標的測量外，本項目還邀請了專業演奏家、專業音頻技術人員、資深音樂人等組成了評測團隊，以室內樂隊實際演奏的形式進行了主觀試聽評價，參與評測的人員最終一致認為該套系統聽覺效果非常自然、真實，且不同模式之間聽感差異明顯。

筆者作為本系統的主要設計實施人員之一，感覺系統中采用的同軸寬錐形覆蓋的揚聲器對于最終聽覺效果的提升起到了積極的推動作用，這種指向角度選型，進一步降低了揚聲器本身各單元間的相位響應問題，同時平滑了整個主動系統所提供的輔助聲能在廳堂內的均勻度。此外，側向反射聲采用電子可變指向音柱，其水平指向寬、垂直指向性窄的特點可在水平維度上實現更為廣泛的觀眾席覆蓋，而在垂直維度上實現更遠距離的觀眾席覆蓋，對于如此體量巨大的廳堂而言，這些特性都有效地提高了側向反射聲能的針對性和平順度。青島東方影都大劇院內部實景及其側向早期反射用可控指向音柱可見圖33。

圖33 青島東方影都大劇院及其側向早期反射用可控指向音柱

4.2.3 山東威海群藝館海洋劇場

威海市群眾藝術館新館于2018年12月正式開館，其中設有一座多功能的海洋劇場，該劇場共有座位438個，用于為市民免費舉辦各類專業及群眾性文藝演出，并展開文化藝術知識講座、普及性文藝培訓輔導等其他工作，因此，需滿足從語言到現代流行音樂再到各類器樂演奏及合唱等眾多使用功能的需要，功能跨度很大。業主單位經綜合比較后，選用了相對簡單易行且高性價比的電子式聲學環境可變系統，最終具體選型為回路嵌入方式的美國E-Coustic。

系統設計方為充分保證該系統的使用效果，建議該劇場的初始建筑聲學盡可能以滿足語言應用為主進行建設，但海洋劇場為了呈現如波紋一般的內裝效果，墻面造型全部采用GRG板，這就給整體的建聲實現帶來很大的考驗。經過多方努力后，劇場最終實測中頻混響時間達到了1.2 s，雖不是十分理想，但總體來說依然較好地保證了語言清晰度。

抗戰開始后，沈從文顛沛流離到昆明，受聘西南聯大。因為講授“習作”課的需要，他對五四以來的很多作家進行了評點。1940年9月16日《國文月刊》第1卷第2期上的《從周作人魯迅作品學習抒情》，對周氏兄弟的為人與為文進行了比較。就為人來說，他認為，周作人“充滿人情溫暖的愛，理性明瑩虛廓”，甚至“如秋天，如秋水，于事不隔”；魯迅則“充滿對于人事的厭憎，感情有所蔽塞，多憤激，易惱怒……”就為文來說，他認為，周作人的小品文“代表田園詩人的抒情”，“在消極態度上追究人生，大有自得其樂意趣” ；魯迅的雜文“代表艱苦斗士的作戰”，“大部分是罵世文章”。

本項目中，舞臺和觀眾席均可通過E-Coustic系統對聲學條件進行調整。整套系統共安裝了6支傳聲器和87只揚聲器，傳聲器全部使用德國Shoeps品牌的CCM系列心形指向性產品，其中，4支位于舞臺正上方，另外2支則吊掛在舞臺臺口外端的垂直上方位置。87只揚聲器全部選用E-Coustic專門為其系統設計的聲學同軸揚聲器，頻率響應的一致性很高，并根據揚聲器安裝位置的不同，選擇不同的單元尺寸，以保證揚聲器在最優性價比的情況下實現最佳耦合效果。

本項目總共進行了兩次調試，第一次調試完成后，客戶在使用過程中感覺混響時間不足以滿足廳堂所有的應用場景，故又根據客戶的需求進行了第二次調試，增長了混響時間。除了廳堂自身的固有聲學條件外，經歷了兩次調試的E-Coustic系統共設置了10個混響時間預設模式，分別為1.5 s、1.7 s、1.9 s、2.2 s、2.6 s、2.9 s、3.2 s、3.5 s、4 s和6 s，同時，還設置了一個對廳堂本身聲學問題進行一定程度修復的語音舒適模式。現場調試完成后選取了1.5 s、1.7 s及3.5 s預設進行了實地測量，T30的測量結果如圖34所示。此外，系統本身對初始時間間隙、早期反射聲、混響能量等聲學參數均可單獨調節，這也極大地豐富了系統的綜合調控能力，使整個聲學空間的真實感和內部參數間的適配度得以有效提升。

圖34 海洋劇場E-Coustic系統三種混響預設狀態下T30頻率特性曲線圖

鑒于群藝館中群眾性活動的豐富程度，一場節目中可能存在大量不同類別的演出，為方便工作人員靈活使用該電子聲學環境可變系統，上述設置的所有模式均可通過中控面板或iPad一鍵調用，操作十分便捷。業主后期使用時，可以在彩排以及不同種類節目表演的銜接過程中切換不同的模式，選取最合適的聲學環境來適配。此系統模式設置多樣，操作簡便，再加上使用者具有一定的音樂素養，所以很好地保證了表演最終的呈現效果，以致于此套系統的使用率極高。尤其是它在聲學樂器或是人聲合唱表演中的應用，效果十分明顯。本項目調試后期也邀請了專業的音頻技術人員、音樂人、聲學專家等進行了現場試聽，大家普遍認為此套系統聽感十分自然，且效果明顯，對于改變廳堂的聲學環境是十分有效的。

如前所述，E-Coustic系統基于世界最著名的專業混響器研發生產企業Lexicon而來，其獨到的混響算法為這種嵌入式系統提供了一個非常好的再生聽感，同時E-Coustic先進的時變技術，也很好地保證了系統的穩定性。本系統中，傳聲器與揚聲器的距離很近，但很好地抑制了聲反饋和聲染色的問題。同時系統使用較少的傳聲器-揚聲器通路，即能達到改變聲學環境的效果，也很大程度的降低了施工難度，這也是嵌入式系統的固有優勢之一。威海市群藝館海洋劇場內部實景及E-Coustic控制觸摸屏分別如圖35和圖36所示

圖35 威海群藝館海洋劇場內部實景

圖36 E-Coustic系統控制觸摸屏

4.2.4 慈溪大劇院多功能小劇場

慈溪大劇院位于杭州灣創新中心，是慈溪單體投資最大的文化公共建筑設施。其中的多功能小劇場呈矩形結構，最多可同時容納500名觀眾觀看演出，并設有開放式舞臺，專門為各種創意演出（包括實驗話劇、室內樂等）、展示活動和小型會議而設置。為滿足該場地使用形式和展演內容的多樣性，在不破壞原有建筑結構的情況下，廳堂內安裝了一套電子聲學環境可變系統，來匹配小劇場的“多功能”聲學需求。

慈溪大劇院多功能小劇場由浙江大學聲學研究所負責建筑聲學設計，場地頂面采用全開放形式，排布了用于吊掛各種揚聲器、燈光設備的桁架，墻面采用面塊板作縱橫經緯的分割，內襯吸聲棉，建聲條件較好，廳堂固有中頻（500 Hz）混響時間的最終測量結果為1 s。此項目的電子聲學環境可變系統也選用了E-Coustic系統，因為整個空間為全開放式，所以，舞臺和觀眾席做了一體的聲學優化設計。整套系統總共使用了4支傳聲器和54只揚聲器，傳聲器選型與上述威海群藝館海洋劇場案例相同，分別吊裝于舞臺前方和中部的上空，以拾取舞臺任意位置的聲源。舞臺電子反聲罩系統共使用了23只揚聲器，觀眾席則共安裝了31只揚聲器，其中包括天花吊掛的6只超低揚聲器，所有揚聲器均采用明裝方式，如圖37所示。

圖37 慈溪大劇院多功能小劇場

此項目在原有聲學條件的基礎上，最終調試完成并交付使用時共設有6種預設模式，其中Nice room模式下，E-Coustic系統主要用于早期反射聲的增強，只加入了少量的混響聲能，使得廳堂在此模式下，擁有更高聲能量以及聲場均勻度，因此，同時提升了語言清晰度，適合會議、講座等場景使用。此外幾種模式的混響時間預設分別為1.3 s、1.5 s、2.6 s等，這些模式均可根據多功能小劇場不同的使用場景，通過觸摸式操作面板來進行切換。本項目調試階段特地邀請了上海交響樂團的弦樂四重奏來模擬正式演出場景，通過開閉電子聲學環境可變系統的對比評價，演奏者反饋聲學環境變化十分明顯，加載本系統后演奏中的廳堂感和交互感有了明顯的提升。本廳堂加載三種不同混響時間預設模式的T30實地測量結果如圖38。

圖38 慈溪大劇院多功能小劇場E-Coustic系統不同混響預設下T30頻率特性曲線圖

4.2.5 上海九棵樹未來藝術中心主劇場

上海九棵樹未來藝術中心于2019年10月正式運營，其主劇場設有兩層觀眾區，共提供1200個座位，主要用于話劇、現代音樂及音樂劇演出，并需兼顧古典音樂會等，具有一定的多功能性，因此，建筑本身的最終固有中頻混響時間設定為1.2 s，并通過安裝MeyerSound Constellation聲學環境可變系統，以使該劇場在聲學條件上滿足其他的功能用途。上海九棵樹未來藝術中心主劇場的內部實景如圖39所示。

圖39 上海九棵樹未來藝術中心大劇場

Constellation系統中，要求必須配備MeyerSound公司的揚聲器產品，因此，該系統一共配置了包括Ashby-5C、Ashby-8C、UPM-1XP、UPJunior-XP以及12 UMS等在內的176只MeyerSound有源揚聲器，分別安裝于舞臺、觀眾廳側墻及天花頂部位置，其中包括16只緊湊型的低音揚聲器。為收集廳堂聲學信息，系統共使用了56支微型電容傳聲器，其中20支安裝于舞臺，而另外36支則均勻分布在觀眾廳內，分別作為嵌入式子系統和再生式子系統的主要信號源。系統以MeyerSound D-Mitri數字音頻處理平臺作為核心主機，通過相應模塊的配置，可以提供72通道輸入、192通道輸出的矩陣處理路由，并使用5個具有VRAS專利算法的模塊來實現5個不同分區的聲學條件的運算，其中包括一個專門用于舞臺虛擬反聲罩的分區。該系統可以將混響時間最長延展至7 s，同時混響包絡下其他的聲學參數也可以進行細微調整，以控制最終聲場聽感的溫暖度、強度以及明亮度。系統最終交付了11個預設模式，用以匹配不同形式、不同內容的演出。

關于此套系統，生產廠方對其有關的技術細節非常注意保密，因此，筆者上述描述均來自于MeyerSound公司官方網站的相關公開信息，同時，筆者相信并理解這種謹慎更多地是出自于商業競爭層面，但考慮到目前中國對于該類系統的應用效果仍然大量存疑，因此，筆者認為所有該領域的競爭廠商們都應該拿出更加開放的姿態，在保證核心技術不被泄露的前提下，針對通用技術和實際應用案例應多多交流分享，以便業界相關方能夠更多地了解此類系統，以共同引導、培育市場，畢竟中國市場的潛力巨大。此外，關于該系統還有一點需要予以說明，那就是在MeyerSound公司官方網站的公開信息中，相關建設單位的負責人明確表示“嚴謹的安裝施工對于此類系統的成功至關重要”，這一點非常值得肯定。

（未完待續）