体育场馆扩声系统设计和应用概述

体育场馆扩声系统设计和应用概述
刚刚在江苏闭幕的第十届全运会，给大家留下了很多美好的印象和回忆。

我国体育事业的欣欣向荣反映了国家和民族的日益强盛，一方面运动健儿在各个项目上力争体现更高更快的体育精神，另一方面体育场馆的建设，体育相关产业的各个领域，也在发生着日新月异的技术革命。

体育项目的发展对体育场馆设施的建设提出了更高的要求，扩声技术在体育场馆设施建设过程中的作用和要求同样也越来越高。

随着国家经济实力的提高，以及体育事业的蓬勃发展，体育场馆建设在我国方兴未艾，故此，笔者总结了自己与业界的一些权威专家和资深工程师共同工作的经验，结合国内外体育场馆建设的现状，对体育场馆建设在扩声技术方面的的问题，给建设单位提供一些建议和参考。

体育馆扩声系统
目前国内体育馆建设较为普遍地要求满足多功能的用途，固定安装系统除了用于比赛扩声，还要求能用于大中型会议，并且适当配置流动设备即能满足社会企事业单位举行的各类群众性文艺演出。

我国对体育馆固定安装扩声系统的声学指标制定了一个标准JGJ/T131—2000，J42—2000《体育馆声学设计及测量规程》，目前在项目建设中得到广泛应用，作为设计和施工单位的技术依据。

但由于声学专业的特殊性，部分设计单位、大部分的建设单位甚至还有部分专业单位，对于指标的含义理解得不够透彻，加上在设计施工过程中，对如何通过科学合理的技术手段，利于达到指标要求，避免与指标要求背道而驰，掌握得不够透彻，造成最终不能达到另人满意的结果，成为遗憾工程。

笔者在工作当中见到有些项目在固定安装系统的造价投入很高，有的在控制部分投入大量资金，而在扬声器和功放部分则投入非常有限，最终效果不佳，而且控制手段华而不实，没有遵循实用可靠、操作简单，便于维修的设计原则；有的则是在扬声器终端处理不当，没有把体育馆的建筑特点、扬声器的技术特性和安装方式之间进行良好地结合，也没有在声压级、声场均匀度等指标与声干涉、声反射等问题之间进行合理地平衡，最终效果依然不佳；还有的项目可能受到预算方面的影响，在扬声器的选型方面采用了一些名牌产品，而在功放、周遍处理器等环节则采用一些次等产品，甚至功率不足，造成系统配置不均衡，没有达到预计的设计效果。

效果不佳可以概括为系统声压级、传声增益等指标不足，在语言扩声时响度不够，信噪比低，语言清晰度差；音乐重放时缺乏动态余量，声音失真，音乐表现力差，或者响度足够而依然存在语言清晰度差，音乐表现力差的问题。

这样的固定安装系统除了不能满足基本的使用要求外，更不能担负起参与文艺演出的任务，导致投资上的浪费。

一个优秀的固定安装系统工作时应该高音清晰，中音明亮，低音有力，语言扩声能够为各个席位的观众提供响亮清晰的主观评价，以本届全运会奥体中心体育场开幕式为例，在场的观众对胡锦涛总书记的致辞由衷地用了“洪亮”、“声如洪钟”等赞美之词，这同时也是对扩声系统的充分肯定。

一个优秀的固定安装系统在音乐重放时，则能够最大限度地为所有的观众表现音乐的艺术美以及体育音乐特有的力度感，笔者在调试体育馆固定安装系统时，通常要试听中华人民共和国国歌义勇军进行曲，尽力把乐曲的各个章节和各个乐器的音色完美地表现出来，运动员和观众在聆听国歌时，能充分感受到国歌的雄壮、作为中国人的骄傲以及肩负的责任。

由此，一个优秀的固定安装系统只需适当配置流动设备，即能满足企事业单位举行的各类群众性文艺演出。

通常需要增加的设备包括演出调音台、舞台拉声像扬声器、超低频扬声器、舞台返送扬声器、各类演出话筒等。

由于能够为观众席提供良好的声场覆盖和音质效果，并且最大能够提供105dB的声压级，就意味着体育馆在承担专业演出任务时，固定安装系统完全有能力担负起观众席的扩声工作，可以减轻演出音响
部分的搭台工作，一方面降低演出主办方的租赁费用，另一方面可以增加体育馆对外的租赁费用，提高投资利用率和回报率，有利于改善各地的体育场馆经营状况。

但是要注意以下几点：
一、在系统设计时，要求充分考虑在合理区域预留演出接口；
二、在系统配置时，要求充分考虑其与演出系统的捏合问题；
三、在设备选型时，要求充分考虑其质量和演出单位普遍接受的问题；
四、在商务谈判时，注意平衡演出租赁公司把业务作大的想法；
五、在技术谈判时，需要本单位调音师提供良好的技术服务，克服外来调音师对固定系统感到陌生、怕麻烦的思想顾虑。

由于体育馆的空间普遍比较大，如果演出单位摈弃固定系统，完全用流动系统做演出，目前较多地使用多挂线性阵列扬声器，工作量和费用都会比较大，而且往往时间急促，较难在各方面做到完美，如果固定系统足够优秀，外来系统只需主要针对舞台和加座区，适当增加低频效果，调整流动和固定系统之间的电平和延时，工作量和费用会大大降低，笔者在实际工作当中也取得了一些成功的经验。

反之，如果固定系统比较差，一方面演出单位难以接受，另一方面调试难度反而增加，效果还不能保证。

最近我接触到的几个体育馆建筑设计方案，在演出功能方面做出了创新性的布局，把训练馆与比赛馆打通，演出时，训练馆作为舞台区，类似于一个大型的镜框式舞台，比赛馆则相应的类似于剧院的观众席；比赛馆进行比赛时，在训练馆与比赛馆之间推出流动座位席。

这么一个精彩的构思，给声学设计提出了一些课题和挑战。

扩声系统方面，笔者希望做出一个同样精彩的扩声设计方案，来配合和支持。

通过对这个项目设计和调整过程的阐述，和大家一起探讨，也希望能得到大家的指正。

在做一个体育馆常规扩声设计时，为了达到技术标准和使用要求，通常从扬声器的选型和安装位置着手，根据体育馆的建筑特点，选择扬声器的安装方式，根据扬声器到观众席的距离和覆盖角度，以及扬声器的技术特性，进行选型工作，这个过程需要在声压级、声场均匀度等指标与声干涉、声反射等问题之间进行充分地平衡，确定合适的方案，在充分考虑其与演出系统的捏合问题的同时，必须把语言扩声的要求（也是演出扩声的要求）----语言清晰度，放在首要的位置来考虑。

因此，能够良好控制声音能量和覆盖角度的，具有优质的恒定指向号角的扬声器系统，成为设计的首选。

在预算比较宽松的情况下，分散式布置造价相对集中式较低，扬声器离观众席比较近，对扬声器的声压级指标要求较低，对声能的控制较容易，因而对建筑声学的要求也相对较低。

但是分散式布置的声源点势必增多，理论上声干涉现象较为严重，但是由于体育馆的混响时间比较长，中型规模的中高频混响时间基本接近1.5秒左右，早期反射声和混响声通常能改善或掩盖干涉引起的声学缺陷。

这时要注意优质恒定指向号角的作用，良好地控制声音的能量和覆盖角度，可以最大限度地减少多声源之间的直达声延时回声。

在做这类“剧院式体育馆”扩声设计时，第一感觉是希望用一套固定系统，既作为比赛扩声系统，又能作为演出扩声的主系统，做成集中式，把扬声器集中在舞台口。

演出时，在舞台台面处临时安装场地补声扬声器、超低频扬声器和舞台返送扬声器。

这个方案的优点是能够满足比赛扩声的同时，在演出时能够对观众席提供良好的声像一致感，同时减少了分散式布置带来的延时调整工作。

但是也存在几个问题，远区的观众席和舞台之间的距离较大，近70米左右的距离，声压级衰减大约在36dB左右，系统造价成为大问题，如果采用线性阵列扬声器，声场控制方面应该是一个很好的方案，但在使用的灵活性方面有局限性，且造价偏高；另外就是选用超长射程、超大声压、精确指向控制同轴扬声器，要求所选扬声器单个最大声压级达到近140 dB（数量多了造价会随之上升），这个方案相比线性阵列可以降低一定的造价，但依然较高，对于远区的观众，的确能够得到高清晰度的语言扩声效果，但对于建声的要求比较高，声能控制比较困难，容易产生反射回声。

综上所述，在控制成本预算作为主导考虑时，采用集中分散相结合的方案将作为设计首选。

尽量减少分散点的数量，选用具有优质的恒定指向号角、能够良好地控制声音能量和覆盖角度的扬声器系统，
扬声器系统分工明确，在设置演出场景时，对舞台区扬声器系统与分散扬声器系统之间的声压差和时间差进行精心调校，用数字音频工作站进行各类节目场景的设定和保存。