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某劇場舞臺燈光音響系統(tǒng)解決方案

一、工程項目基本概況

本次設(shè)計的某影劇院音響擴聲、舞臺燈光、電影放映系統(tǒng)屬于改造工程項目，改造后主要滿足為：影劇院的文藝演出，大型報告性會議，7.1聲道立體聲專業(yè)電影放映等，實為一個多功能型使用劇場。目前發(fā)現(xiàn)的問題是：

1、劇場擴聲聲場嚴(yán)重不均勻，前面的人感覺聲大受不了，后面的人感覺聽不清。

2、傳聲增益很差，話筒音量小無法正常使用，造成開會和演出不能順利進(jìn)行。

3、系統(tǒng)設(shè)備陳舊，傳輸頻率特性很差，造成音質(zhì)嚴(yán)重失真，不能滿足演出要求。

4、舞臺燈光鋪光不均勻，舞美燈光效果很差，造成演出時舞臺人物沒有立體感等。

5、劇場無內(nèi)部通訊指揮系統(tǒng)，演出時指揮較混亂。

6、電影系統(tǒng)設(shè)施簡陋無法滿足數(shù)字院線的擴聲要求，觀眾無環(huán)繞立體聲體驗。

7、劇場的候場室太小，需要重新規(guī)劃設(shè)計房間。

8、調(diào)音室不符合正規(guī)使用要求，需要重新規(guī)劃位置，以及音箱安裝位也需要重新調(diào)整安裝角度和裝飾面。

9、劇場內(nèi)外基礎(chǔ)照明系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重陳舊，需要重新維護或更換。

根據(jù)以上幾點問題,本次設(shè)計我們按照改造要求和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合目前劇場的實際建筑結(jié)構(gòu)和業(yè)主投資情況,去認(rèn)真分析和設(shè)計,給業(yè)主一套完善的解決方案。

二、設(shè)計思想

本項目，我們認(rèn)真按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和業(yè)主有限資金的前提下設(shè)計，既然投資有限，我們盡可能的在有限的資金內(nèi)把資金用到刀刃上，選配性價比高的產(chǎn)品，設(shè)計一套系統(tǒng)。

我們對產(chǎn)品的選型，盡可能的追求先進(jìn)品牌中更好高規(guī)格的產(chǎn)品，設(shè)計一套高穩(wěn)定性、高完全性、高性價比、高智能化的一套燈光音響方案和非常規(guī)范的工程交給業(yè)主。這樣，雖然利潤空間必然會大大減少，但盈利不是目的，能交給業(yè)主一套安全穩(wěn)定、更好的燈光音響工程才是重要的，贏得業(yè)主的口碑才是重要的，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運行了，無需我們的售后服務(wù)也就沒有了支出，實際上我們同樣也贏得了利潤，也贏得了更多的客戶認(rèn)可，同時公司也贏得了長足的發(fā)展空間。

1.3、系統(tǒng)主要構(gòu)成

某影劇院舞臺燈光、音響擴聲系統(tǒng)工程包括以下幾個系統(tǒng)：

影劇院音響擴聲系統(tǒng)；

劇場內(nèi)部通訊系統(tǒng)

演員后場視頻監(jiān)視系統(tǒng)

電影放映立體聲環(huán)繞聲系統(tǒng)。

影劇院舞臺燈光系統(tǒng)；

三、系統(tǒng)功能定位

為保證整個系統(tǒng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)設(shè)計理念：技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)科學(xué)、配合合理、性能優(yōu)良、功能齊備、經(jīng)濟實用、安全可靠、具有可擴展性。

1、音響擴聲系統(tǒng)

擴聲系統(tǒng)肩負(fù)各種文藝演出、會議、報告、電影放映的重要功能，本系統(tǒng)定位擴聲系統(tǒng)具有良好的語言清晰度，同時在音樂播放時需要實現(xiàn)良好的聲音還原度，聲場擴聲的均勻度，具有足夠的聲壓級和頻率響應(yīng)，同時各種使用狀況下的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方便。

2、內(nèi)通系統(tǒng)

劇場內(nèi)通保證導(dǎo)演的對各個部門的全場指揮，采用4個通道

3、演員后場視頻顯示系統(tǒng)

保證候場和化妝間的演員能實時掌握舞臺的演出進(jìn)度和各種動態(tài)，視頻系統(tǒng)要有實時演出畫面和字幕提醒功能。

4、電影放映還音系統(tǒng)

放映機、銀幕采用原有設(shè)備，還音系統(tǒng)采用7.1聲道環(huán)繞立體聲解碼。

5、舞臺燈光系統(tǒng)

舞臺燈光系統(tǒng)要滿足文藝演出的效果燈光和會議照明，燈光系統(tǒng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的舞臺的平均照度、平均色溫、顯色指數(shù)等參數(shù)，會議燈光采用冷光源。

四、工程項目分析

本影劇院呈長方形，廳總長42米，廳寬26米，舞臺臺口至廳堂后墻視距28米，影劇院高約7.8米。舞臺臺口寬17米，舞臺深13.2米，臺口高7米，舞臺高度1米，另外，燈光音響控制室改在舞臺對面的三層放映室內(nèi)，控制室距地5米左右。依據(jù)建筑設(shè)計圖給出的結(jié)構(gòu)形狀和數(shù)據(jù)尺寸，計算出本觀眾廳有效容積約為5678.4m3，總表面積約為2245.6m2。

某影劇院影劇院平面圖如下圖：

五、音響擴聲系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)

音響擴聲系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)為：

某影劇院影劇院設(shè)計要求和建筑結(jié)構(gòu)圖紙；
相關(guān)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB 50371-2006《廳堂擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GYJ 25-86 《廳堂擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)》
GB 4959-95 《廳堂擴聲特性測量方法》
GB/T 50356—2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》
GBJ 76-84 《廳堂混響時間測量方法》
GB/T 14476-93 《客觀評價廳堂語言可懂度的“RASTI”法》
GB/T 14197-93 《聲系統(tǒng)設(shè)備互連的優(yōu)選配接值》
SJ2112－82《廳堂擴聲系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)的優(yōu)選電氣配接值》
GB9003-88《調(diào)音臺基本特性測量方法》
GB50198-94 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》
JGJ/T16-92《民用建筑電器設(shè)計規(guī)范》
GBJ 16-92（95年修訂）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》
GB/T50314-2000《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》
GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線工程設(shè)計規(guī)范》
GB50259-96《電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收規(guī)范》
GB50169-92《電氣安裝工程接地裝置施工質(zhì)量驗收規(guī)范》

六、擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)

某影劇院使用功能主要以文藝演出、各種大型會議、報告為主，兼顧其它綜合性的使用，以及7.1聲道立體聲電影放映等，實為一個多功能使用廳堂。

音響擴聲系統(tǒng)在使用時應(yīng)保證音樂豐滿度、優(yōu)質(zhì)的重放效果、要有高的語言清晰度，合適的響度，系統(tǒng)要有足夠的動態(tài)余量，及聲、視像的一致性。

依據(jù)某影劇院使用功能要求和定位，音響擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50371-2006《廳堂擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，我們以文藝演出類擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo) （摘自GB 50371-2006）一級指標(biāo)來設(shè)計音響擴聲系統(tǒng)。為此，某影劇院音響擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)為：如下表所示等級

一級
最大聲壓級（dB）：額定通帶*內(nèi)≥106dB

傳輸頻率特性：以80～8000Hz的平均特性聲壓級為0dB，在此頻帶內(nèi)允許≤±4dB,40～80Hz和8000Hz～16000Hz的允許范圍見圖6-1。

傳聲增益：100～8000Hz的平均值≥－8dB

穩(wěn)態(tài)聲場不均勻度（dB）：100Hz時≤10dB；1000Hz時≤6dB；8000Hz時≤＋8dB

早后期聲能比（可選項）（dB）：500～2000Hz內(nèi)1/1倍頻帶分析的平均值≥＋3dB

總噪聲級：≤NR20

二級

額定通帶*內(nèi)≥103dB

以125～4000Hz的平均特性聲壓級為0dB，在此頻帶內(nèi)允許≤±4dB,63～125Hz和4000Hz～8000Hz的允許范圍見圖9-1

125～6300Hz的平均值≥－8dB

1000Hz、4000Hz時≤＋8dB

500～2000Hz內(nèi)1/1倍頻帶分析的平均值≥＋3dB≤NR20

通過以上一級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

6.1、最大聲壓級 (在廳堂內(nèi)各測量點可能的最大峰值聲壓級的平均值) (dB)

額定通帶*內(nèi)：大于或等于106dB。

注：* 額定通帶是指優(yōu)于傳輸頻率特性所規(guī)定的通帶。

6.2、傳輸頻率特性

以125～4000Hz的平均聲壓級為0dB，在此頻帶內(nèi)允許范圍：-4dB～+4dB；63～125Hz和4000～8000Hz的允許范圍見下圖：

圖6-1

文藝演出類一級傳輸頻率特性范圍

6.3、穩(wěn)態(tài)聲場不均勻度 (dB)

1000Hz、4000Hz時小于或等于6dB。

6.4、傳聲增益 (dB)

125～6300Hz的平均值大于或等于-8dB。

6.5、系統(tǒng)總噪聲級

小于或等于NR-20。

注：國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50371-2006《廳堂擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中對系統(tǒng)總噪聲級的定義：擴聲系統(tǒng)在更大可用增益工作狀態(tài)下，廳堂內(nèi)各測量點擴聲系統(tǒng)所產(chǎn)生的各頻帶的噪聲聲壓級(扣除環(huán)境背景噪聲影響)平均值，以NR-曲線評價。

以上聲學(xué)特性指標(biāo)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4959-85 《廳堂擴聲特性測量方法》進(jìn)行測量。

5.6、對建聲要求

廳堂的音質(zhì)及聲學(xué)特性是建筑聲學(xué)和電聲系統(tǒng)擴聲的綜合效果，建聲是電聲的前提，根據(jù)影劇院的主要使用功能，確定建聲設(shè)計指標(biāo)是很重要的。目前該影劇院是改造項目，主要是對燈光音響系統(tǒng)改造，建筑裝修不做改造，因此房間的建聲問題不能改善，目前在現(xiàn)場初步測試房間的混響時間大約在1.5-1.8S，

6.7、混響時間

室內(nèi)反射聲形成混響，混響時間是決定室內(nèi)音質(zhì)的一個重要因素。一般來說，混響時間短，有利于聽音的清晰度，但過短會感到聲音變得干澀、沉悶枯燥；混響時間長，有利于聲音的豐滿度，但過長則會感到聲音混淆不清，降低了語言的清晰度。因此恰當(dāng)?shù)倪x擇和確定混響時間及其頻率特性是十分重要的。語言和音樂所要求的混響時間不同，為使有高的語言清晰度，要求混響時間短，為使音樂豐滿，又要求混響時間較長。恰當(dāng)?shù)奶幚矸块g的混響時間將使聲音有較好的表現(xiàn)。

下圖給出各種用途廳堂的中頻(500Hz)更佳混響時間和容積的關(guān)系。由圖可知,廳堂的用途不同，要求的混響時間不同,且廳堂容積越大,要求的更佳混響時間也越長。

下圖給出不同容積房間內(nèi)的音節(jié)清晰度和混響時間的關(guān)系曲線。由圖可知,有相同混響時間的房間,容積越大,清晰度越低,混響時間越長,清晰度顯著降低。

表1給出各類房間頻率為500～1000 Hz時的更佳混響時間推薦值。體積較小的房間取小值，體積較大時取大值。

某影劇院主要以文藝演出會議、報告為主，兼顧綜合性的使用及7.1聲道立體聲電影放映等。音響擴聲系統(tǒng)在使用時應(yīng)保證音樂豐滿度、優(yōu)質(zhì)的重放效果、要有高的語言清晰度，影劇院有效容積約為5678.4m3，。

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》中對多用途廳堂的觀眾廳滿場合適混響時間的選擇宜符合下列規(guī)定：

在頻率為500～1000 Hz時，對不同容積的合適混響時間，多用途廳堂宜采用下圖所示范圍：

會堂、報告廳和多用途影劇院對不同容積V的觀眾廳，在500～1000Hz時滿場的合適混響時間T的范圍，參照以上各圖曲線及表1，建議某影劇院其觀眾廳的建筑聲學(xué)設(shè)計中頻(500～1000 Hz)滿場合適混響時間控制在1.2-1.5S更佳。

注：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》中對合適混響時間的定義：在一定使用條件下，聽眾認(rèn)為音質(zhì)合適的混響時間，它是根據(jù)人們長期使用經(jīng)驗得出的，并且具有一定的容許范圍。

關(guān)于混響時間頻率特性，空氣對高頻的吸收，觀眾對高頻的吸收都較大，要保持混響時間頻率特性平直比較困難，高頻混響時間允許低于中頻，但高頻對音質(zhì)，音樂質(zhì)量保真度影響很大，所以應(yīng)盡量使高頻下降得少一些。各頻率混響同時達(dá)到聞閾，即低頻混響時間長于中高頻，這滿足聽覺要求，低頻的混響時間可提高20%，但不能太長致使語言清晰度不高。

6.8、背景噪聲

廳內(nèi)的背景噪聲高低影響語言清晰度和聽音效果。一般在室內(nèi)最小聲壓級的位置上，信噪比S/N大于30dB，才不至于對清晰度有明顯影響，信噪比提高到50dB，就可以獲得更好的放聲，背景噪聲又是擴聲系統(tǒng)節(jié)目源的動態(tài)下限，直接影響到聽音效果。

應(yīng)考慮防止各項噪聲源對觀眾廳的干擾。這些噪聲源包括下列方面：

a. 建筑物內(nèi)設(shè)備噪聲。包括觀眾廳的空調(diào)系統(tǒng)、送回風(fēng)系統(tǒng)(包括電扇)和電器系統(tǒng)噪聲，以及出入口門開關(guān)碰撞聲和座椅翻動聲等噪聲。

b. 外界傳入觀眾廳的噪聲。既包括來自房屋內(nèi)其他部分的噪聲，如來自休息廳的喧嘩，放映機房、舞臺設(shè)施、辦公室和廁所設(shè)備等處的噪聲，也包括戶外交通噪聲(車輛、鐵路、航空等噪聲)以及其他社會噪聲。

c. 與本建筑物相關(guān)設(shè)施的其他噪聲源。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》中對觀眾廳內(nèi)噪聲限值有如下規(guī)定：

觀眾廳和舞臺內(nèi)無人占用時，在通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備和放映設(shè)備等正常運轉(zhuǎn)條件下噪聲級的限值不宜超過表3中的噪聲評價曲線NR值的規(guī)定。

表3. 各類觀眾廳內(nèi)噪聲限值

觀眾廳類型

自然聲

采用擴聲系統(tǒng)

歌劇、舞劇劇場：NR 25、NR-30

話劇、戲曲劇場：NR-25、NR-30

單聲道普通電影院：NR-35

立體聲電影院：NR-30

會堂、報告廳和多用途影劇院：NR-30、NR-35

右圖給出了標(biāo)準(zhǔn)噪聲評價數(shù)NR曲線，它是評價噪聲煩惱和危害的參數(shù)。根據(jù)各類房間及房的室內(nèi)噪聲允許值和歌劇、舞劇劇場觀眾廳內(nèi)噪聲限值，要求廳內(nèi)在產(chǎn)生噪聲的設(shè)備如通風(fēng)空調(diào)、可控硅調(diào)光等全部開啟的情況下，空場背景總噪聲級應(yīng)滿足噪聲評價數(shù)小于或等于NR-25。也可用A計權(quán)聲級dB (A)表示，A計權(quán)聲級dB (A)大致上為噪聲評價數(shù)曲線NR值加5，即噪聲評價數(shù)NR= dB(A)－5?？傇肼暭壭∮贜R-25是指在31.5～8000Hz范圍內(nèi)，總噪聲頻譜中任一倍頻程中心頻率的噪聲分量都不超過噪聲評價數(shù)NR-25曲線相應(yīng)的聲壓級dB值。

6.9、聲反射

為提高聲場均勻度應(yīng)考慮在側(cè)墻和平頂設(shè)置擴散體，后墻應(yīng)作強吸聲處理，避免后墻聲反射導(dǎo)致前區(qū)出現(xiàn)回聲。

6.10、隔聲和隔振

應(yīng)有良好的隔聲、隔振措施，在整個聲頻范圍內(nèi)，建筑門窗玻璃、座椅等設(shè)施不得有共振現(xiàn)象，廳內(nèi)不得有聲聚焦，回聲等聲學(xué)缺陷。

6.11、音控室技術(shù)要求

擴聲系統(tǒng)主要設(shè)備均在音控室內(nèi)，為使設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，操作人員有良好的工作環(huán)境及進(jìn)行監(jiān)聽，對音控室提出如下一些技術(shù)要求：

a. 音控室內(nèi)進(jìn)行監(jiān)聽，混響時間應(yīng)小，墻面和吊頂應(yīng)作簡易聲學(xué)處理使混響時間小于0.8秒。

b. 音控室用白熾燈照明，不使用帶鎮(zhèn)流器的日光燈，以免引起干擾。

c. 音控室應(yīng)設(shè)接地線，接地電阻不大于2歐。

d. 音控室鋪設(shè)架空活動地板（計算機房用成品活動地板），規(guī)格為600×600mm，活動地板距混凝土地面為300mm，至音控室內(nèi)管線均暗敷在活動地板下。

e. 距活動地板0.3m處設(shè)電源插座若干。

f. 音控室內(nèi)應(yīng)有空調(diào)。

g. 音控室內(nèi)配電話機1臺。

該廳的音響控制室改在舞臺對面的三層放映室，這樣方便調(diào)音員的觀看舞臺動態(tài)和房間的音質(zhì)、音量等信息。

七、音響擴聲系統(tǒng)改造設(shè)計

依據(jù)某影劇院使用功能和建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)對影劇院音響擴聲系統(tǒng)的改造設(shè)計作介紹。

音響擴聲系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是選擇音箱即對音箱選型和音箱在廳內(nèi)的布置。音箱的布置和安裝方式要使聽眾區(qū)具有足夠的直達(dá)聲強且全場聲場分布均勻。

擴聲聲場設(shè)計決定了觀眾、表演藝術(shù)（演員）和技術(shù)人員（調(diào)音師）通過音箱所能接收到的信息可以達(dá)到什么程度，是聽感形成的關(guān)鍵。其中包括建聲環(huán)境、擴聲形式的選擇、音箱系統(tǒng)的選型以及相關(guān)的設(shè)計分析與計算工作。

近年來在國外出現(xiàn)了“擴聲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計”的理論，并在許多專業(yè)劇院中得到應(yīng)用并取得了良好的效果。所謂“優(yōu)化設(shè)計”，主要指的是在常規(guī)的聲壓級、均勻度、清晰度等設(shè)計目標(biāo)外，更加關(guān)注相干聲源的聲干涉問題，以及更寬頻帶的指向性控制問題。如何有效解決音箱陣列本身的干涉以及合成聲場中的聲干涉問題，這也是直接影響音樂明晰度的主要因素。對音箱頻率及相位響應(yīng)的優(yōu)化，對聲系統(tǒng)的高精度調(diào)試、校準(zhǔn)等技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地提高擴聲系統(tǒng)的還原性能，從而進(jìn)一步改善聽聞效果，這些擴聲聲場設(shè)計理論與方法是大量的工程應(yīng)用實踐與實驗室實證相結(jié)合的成果，本次設(shè)計中給予了充分的應(yīng)用。

我們以文藝演出類擴聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo) （GB 50371-2006）一級指標(biāo)來設(shè)計音響擴聲系統(tǒng)，先用計算機EASE軟件輔助設(shè)計，音箱根據(jù)我們的大量應(yīng)用案例，推薦選用美國博世(BOSCH)集團生產(chǎn)的EV 品牌中，劇場音箱EVF系列中的高解析D型音箱，來分析整個劇場的聲場。以下是具體的各個指標(biāo)分析圖：