摘 要：

阐述某多功能厅电子声学优化系统方案的组成和实施，重点解析了不同应用场景下电子声学优化系统的应用方案及使用维护。

当前对于某多功能厅的使用，来宾及会议服务需求不断提升，各类演出活动品质的要求越来越高；且使用频繁，每年演出、电影放映等300余场次，保障专项会议50余场次，各类文艺演出、比赛活动等10余场次。为了适应新形势变化及多功能使用需求，对该多功能厅电声系统不断完善，2017年增加了1套电子声学优化系统；同时，为确保每场活动的安全保障万无一失，要时刻牢记“演出无小事，事事连政治”的要求，深入学习，潜心钻研，努力提高业务水平，并建立系统使用、维护的规范制度和流程。下面就该多功能厅的电子声学优化系统的安装、系统搭建，以及后续应用方案进行解析。

1 多功能厅概况

该多功能厅长约22 m，宽约15 m，高8 m，其电声系统主要承担宣讲扩声、纪录片放映、单位会议和中小型演出扩声等。1997年建造时，其建筑声学没有进行科学的测试和设计，内墙只做了部分的软包吸声处理，天花板有大面积的镜面反射体，老式的皮质座椅加剧了声音的不规则反射。这些不利因素导致了该厅建声效果不佳，过分依赖电声去弥补建声缺陷，不同区域的声学效果存在巨大差异，只有小部分区域有比较好的听觉感受；同时观众座椅平铺，前排和后排的视觉角度及座椅宽度不符合视觉习惯。陈旧的建声、电声、灯光、视频系统已经无法满足现在的使用需求，因此2017年进行翻新重建。翻建后的多功能厅建声设计以宣讲+会议的应用为主，扩声系统各项指标满足GB50371—2006《厅堂扩声系统设计规范》。对于多功能厅来说，不同的应用类型对声学环境有不同的要求，为了进一步满足多种演出模式、放映电影等更多应用需求，经过多次调研、论证，探寻以更简便、更灵活、更经济的方法，实现声学环境匹配艺术呈现形式，于是增加了一套操作简便的电子声学优化系统，如图1所示，满足多功能的应用需求。

图1 电子声学优化系统

2 电子声学优化系统的工作原理

电子声学优化系统不再像常规的物理声学可变系统那样完全基于赛宾公式或依林公式计算混响时间，而将其实现方法的理论基础进一步扩展到相关的建筑声学及电声学领域，混响时间可调范围较大（可以是厅堂基础混响时间的2～3倍）[1,2]。电子声学优化系统在原有建筑声学环境基础上对房间内混响时间、反射声等进行调节模拟不同的声场，从而满足会议、报告、汇报，以及交响乐、室内乐、歌剧、合唱、音乐剧和戏剧等不同演出模式对声学环境的不同需求。除可调整混响时间外，还可通过增加近次反射声能、扩散声能，调整直达声、反射声和混响能量的最佳比例，以及对混响声能频率特性进行调整等手段对室内声场进行“修正或优化”。

电子声学优化系统是一套相对独立于厅堂扩声系统运行的电声系统，主要由传声器、信号传输设备、声学处理设备和扬声器系统等组成，可以在声学处理设备中预先设定相应参数设置好不同的模式，通过其强大的数字运算处理能力，精确模拟出关键声学参数，从需要更多的室内反射声或较长混响时间的音乐表演，到需要更高清晰度和温暖氛围的戏剧表演，系统都能够按照预设参数，快速调取切换不同的声学环境模式，满足不同表演类型所需的室内声学条件，操作非常方便。

3 电子声学优化系统的建声环境

为了体现该多功能厅的肃穆性和庄重性，原设计方案是房间内大面积采用浅色大理石装饰。厅内立面墙体采用大理石不易处理成全频声吸收的材料，不利于降低厅内混响时间。为了满足电子声学优化系统提出的厅堂内T60为0.8 s建声要求，国内权威声学设计机构与设计方多名声学设计师多方沟通，按照装修图纸对基础建声环境进行多次模拟计算和设计优化，最终方案为立面墙以石材为主，辅以穿孔吸声铝板用于吸声处理。立面墙装饰方案如图2所示，一部分调整是将原有平面大理立面改为有弧度的凸面立面；另一部分调整是凸面的大理石面内嵌入灯槽，开孔尺寸为220 mm ×3 400 mm ×15 mm（长×高×深），灯槽内进行大理石雕刻；吸声部分采用12 mm蜂窝穿孔吸声铝板加格栅条装修，装饰条规格为40 mm × 40 mm ×6 000 mm（长×高×深），蜂窝铝板背衬吸引棉，如图3所示。该多功能厅后墙和吊顶都采用吸声穿孔铝板背衬吸声棉处理，如图4所示，使其整体建声环境满足安装电子声学优化系统的要求。

图2 立面墙装饰设计图

图3 大理石及穿孔板

图4 厅堂立面墙的整体效果

4 电子声学优化系统方案的实施

4.1 扬声器系统及传声器布局

该厅内的扩声系统采用的是在台口区域左、中、右加低音扬声器的扩声方式，扩声系统架构如图5所示。电子声学优化系统是一套独立的系统，扬声器布局与扩声系统的不同，有其相应的位置和指向角度要求，如图6所示，在舞台和观众区天花板均匀布置40只全频扬声器和4只单12英寸的低音扬声器；在观众厅墙面布置5只环绕扬声器。特别是厅堂内壁暗藏扬声器，技术交底要求每一只扬声器周边采用吸声棉五面包裹，这就必须在精装修最终装饰面完成覆盖前，完成扬声器部分的安装。另外，对扬声器的精确调整也给施工人员提出极高的安装要求，位置误差小于±5 cm，水平角度误差小于±3°；垂直角度误差在投射到地面大约6 m处应小于±1.0°。

图5 主扩声系统图

图6 电子声学优化系统吊顶扬声器与环绕扬声器布局图

对于传声器的布局，基于对舞台区面积的计算，采用4支电容传声器口字型布局，采用垂直吊装，传声器距舞台面3 m，远距离拾取舞台声源。

4.2 声学处理器的功能

声学处理器由2台服务器组成，其中，1台作为信号分配矩阵，1台作为混响运算。所有信号经声学处理器运算后，再通过分布在舞台及观众席中的扬声器模拟物理墙面及天花面的反射，进行声场“修正或优化”。整个系统由快思聪中控系统进行编程控制，并通过平板电脑操作实现对声学处理器和其他设备的控制，进行快速切换或调整厅堂的混响效果，可以让用户方便选择预设的声学环境和状态等参数。根据不同的使用场景，电子声学优化系统可以设置不同工作模式，第一级分为可变混响模式和电影模式，如图7所示，电影模式不加混响；在可变混响模式之下，又分为4种模式，分别是：会议模式混响时间0.8 s，宣讲模式混响时间1.5 s，演奏模式混响时间2.0 s、演示模式混响时间3.5 s，如图8所示。

图8 可变混响的4种模式

5 系统的应用方案

电子声学优化系统，既改变该厅堂的混响时间又增加了语言清晰度，声音效果自然，可根据应用场景实施不同的应用方案，为各类活动提供适宜的环境。

5.1 宣讲活动的应用方案

该多功能厅使用频繁，使用场景多样。其中，大部分是主题宣讲加现场教学，活动之间的衔接和磨合要做到顺畅、无缝。为此，采用了扩声系统加电子声学优化系统的扩声方案。扩声系统的搭建方式为：演员使用立杆传声器拾音，通过无源音频分配器，信号进入主调音台处理后，进入音频处理器通过数字信号传输送扩声系统的有源扬声器。

电子声学优化系统在宣讲进行时，混响时间选择 2 s，舞台区域的扩声采用电子声学优化系统舞台上方的8只扬声器进行覆盖，经过处理后的混响声投射到舞台区，增加舞台演讲人员的现场融入感，使得演讲有更自然的表现；观众区听到的声音是基于电子声学优化的现场环境下的扩声。扩声系统与电子声学优化系统的扩声比例为7:3。

5.2 现场教学的应用方案

现场教学模式下，老师在舞台上授课，只采用电子声学优化系统，混响时间选择1.5 s；同时， 由于37只全频扬声器平均覆盖整个观众区，起到了扩声的作用，确保每一个位置的观众都能够清晰地听到教学声音。

5.3 数字电影全景声播放的应用方案

为了实现数字电影全景声播放，采用电子声学系统的电影模式（详见图7）与扩声系统搭配的扩声方案。由手持PAD进行操作，提前在中控系统中预制编辑好电影模式，直接调用参数即可实现全景声效果。

图7 可变混响和电影模式

电影系统的视频播放采用1台4K分辨率的投影机；其音频部分由电影服务器发送音频信号给音频解码器，经过多通道音频解码，分别输出给扩声系统和电子声学优化系统，如图9所示。其中，有12路采用模拟信号直接传输给电子声学优化系统的模数转换器；有32路通过网线传输给多通道音频接口进行转换，再采用模拟信号传输给可变混响系统的模数转换器。

因场内空间限制，没有单独安装电影扬声器系统，采用扩声系统的扬声器，由调音台进行处理，控制电影播放中的左、中、右扬声器及超低频扬声器；电子声学优化系统观众区域的扬声器承担环绕声效果的播放。

6 电子声学优化系统的日常维护

任何一套完整成熟的系统稳定、安全地运行，都需要完善的制度、流程，以及精细呵护和保养。为了达到这一目标，经过实践总结及多次调整，制定了一套维护电子声学优化系统方案。

电子声学优化系统维护方案有两大部分，第一部分是日常使用部分，第二部分是按季度维护检修部分。日常使用时，每次活动操作人员提前1.5小时开机，按顺序对系统的信号传输、舞台拾音、AD/DA设备、核心服务器、功率放大器的输入、输出电平等信号进行监测，对厅堂内每只扬声器的信号监听，并进行逐一检测登记。对于季度维护检修，制定了一个季度检修维护表，如表1所示，按照检修维护表逐项检修、维护和登记。

基于上述完善的制度与流程，电子声学优化系统自启用已服务该厅堂1 600多场各类演出活动，从小规模的工作会议到大中型综合类演出做到了零事故。

7 结语

通过实践总结，电子声学优化系统优点主要有以下几方面：混响时间可调范围较大；可以快速调取参数预设模式，满足不同表演类型所需的室内声学条件；操作非常方便、快捷。但其也存在着较为明显的缺点，主要体现为它并不是通过实际建筑结构或吸声特性的改变而改变相应厅堂的声学环境特性，而是通过电声模拟的方式来实现目的，因此，可能会产生模拟的精细度不足、声染色等听觉效果不自然的现象，即所谓的“电声味”比较重。

目前，国内对电子声学优化系统的使用总结研究还不多，希望笔者实践经验可以起到抛砖引玉的作用。限于笔者技术水平和认知眼界的局限，文中观点可能不是很全面，请予以批评指正。

选自 《演艺科技》2023年第四期 刘春明《某多功能厅电子声学优化系统的应用》。转载请标注：演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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