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華為中國生態大會2021啟動——幕后的音頻工程

來源:ENEWAVE恩瑞普        編輯:lsy631994092    2021-06-04 09:51:02     加入收藏

ENEWAVEProfessionalAudioSystem恩瑞普——專業音頻系統ENEWAVE聲系統工程詳解今年5月的華為中國生態大會已啟動,大會圍繞“三元協同,共創數字化轉型價值”...

ENEWAVE

Professional Audio System

恩瑞普——專業音頻系統

  ENEWAVE聲系統工程詳解

  今年5月的華為中國生態大會已啟動,大會圍繞“三元協同,共創數字化轉型價值”的設計理念,“因聚而生,有能有為”的口號。數字化轉型的趨勢性價值和機會空間,在時代新局下共育新機,供應價值,共享繁榮。同時ENEWAVE也為此次大會的啟動提供一份力,就讓我來帶著你們了解華為生態大會的幕后生系統工程的詳解。

  《華為中國生態大會2021》主會場位于深圳會展中心內1號展廳,整個1號展廳尺寸大概為120*120米,總面積14,400平方米,高度平均約20米左右,整個場館的容積已達到288,000立方米。場館超大的面積和容積,已經可以劃入到大型場館行列,而面對如此大型的場館空間,音響系統的設計,特別是揚聲器點位的選擇和擴聲方式變得尤為重要。

  音響系統設計

  功能定位

  以滿足講演型會議為主,并兼顧晚宴演出使用。這就要求,需必須滿足基礎會議的語言清晰度,讓場地的數千參會者能都聽清講的內容,并保證具有足夠的系統聲壓級及動態余量,確保演出功能使用的兼顧。

  會場場地情況

  首先 在設計之初,我們從華為拿到了本次生態大會會場的整體設計方案,從官方PPT方案的效果圖結合CAD圖紙來看,這并不是我們傳統意義上的會議及演出的舞臺定義。傳統舞臺無論室內室外,可能多為鏡框式,即舞臺中心為主表演區,在舞臺兩側我們可以吊掛揚聲器設備,根據需求吊掛線陣列或者點聲源或者更多類型的揚聲器設備,如果場地更大,需要補聲,我們也可以在后區等位置設計“延時塔”等點位實現后區補聲等等。

 

   本次的華為中國生態大會的舞臺設計,基本可以說舞臺被一整面的LED視頻顯示所包圍,但這可能也是目前全球比較流行的科技類公司的會議模式。

屏幕尺寸

后部延展屏幕尺寸

 

  從屏幕尺寸可見,主舞臺有多么龐大,且大家都知道LED位置我們是無法安裝揚聲器的。

  設計難點

  混響時間長,容易聽不清。

  常規吊掛點位被LED占據,且揚聲器需隱藏安裝。

  觀眾席點位多元化,后區還有輔助LED屏幕。

  音響系統設計

  針對以上在設計之初即了解到的難點,我們結合科學理論和豐富的大型會議及演出經驗,進行方案的設計和論證。

  那么,我們就來逐個攻破上面所列的三個難點:

  混響時間長,怎么保證聽清楚?

 

  何為混響時間?

  混響時間公認的定義是:聲能密度降為原來的1/10^6時所需的時間,相當于聲壓級衰變60分貝。某頻率的混響時間是室內聲音達到穩定狀態,聲源停止發聲后殘余聲音在房間內反復經吸聲材料吸收,平均聲能密度自原始值衰變到百萬分之一(聲能密度衰減60dB)所需的時間,用T60或者RT表示。混響時間過短,聲音發干,枯燥無味,不親切自然;混響時間過長,會使聲音混雜。

  用淺顯語言解釋一下,越大混響時間的房間,無論在里面說話聊天還是用喇叭放啥,都感覺聲音混混的,小時候的報紙卷成的小號叫還是影視里的超級大喇叭。

  混響大,不是唱歌挺好聽的嘛!對啊!但說話聽不清啊!

  我們在看一下關于混響時間的公式:

賽賓(sabine)公式

  T60=KV/A

  T60--------混響時間

  K-----------與空間濕度有關的常數,一般取K=0.161s/m

  V-----------閉室的容積

  A-----------總吸聲量、賽賓值

  關于混響時間的賽賓公式,我們不去過多推敲它或者什么數學物理等等的多維去計算啥,僅僅需要讀懂一件事。

  V容積:房間越大,混響時間越大。(因為V在公式的分子位置)

  A總吸聲量:吸聲量越大,房間混響越小;反之吸聲量越小,混響越大。(因為A在公式的分母位置)

  那么問題來了,場地整體容積有28.8萬立方米,而因為深圳會展中心為大型展覽館,并不是劇場劇院或者多功能廳等,所以基本沒有考慮建聲部分的吸聲設計,所以整體系數基本可以認為不到10%,當然會議期間如果場地坐滿了觀眾,場地的地面可以有一定的吸聲量,也可以認為地面的吸聲系數還不錯。

  我們來看一下,各類型功能廳堂的混響時間設計標準吧。如下圖:

  如圖可見,一個滿足會議和演出兼顧的場地混響時間應在1s-1.4s為最佳,但顯然深圳會展中心這個場地混響時間遠遠大于這個值,根據我們現場工程師的測量結果,應該大概在3.2s左右。

  那么我們該如何解決如此大混響條件下“聽得清”的問題呢?

 

  語言清晰度設計的理論依據

  輔音清晰度損失率百分比理論是1978年荷蘭人Peutz首先提出來的,是Peutz歷經十年研究實踐的結果,美國聲學專家“唐.戴維斯”曾經說,這一理論每天都在聲系統工程中使用,檢驗了公式的精度和實用性。Peutz這一跨世紀的貢獻,其本質就是場館語言清晰度的百分比,理論公式如下:

  AL=  200D2² × T60² × N     x100%      ——(1)

  Q × V × M

  STI=0.9482-0.1845xLN AL%              ——(2)

  AL——為輔音清晰度損失率百分比

  RASTI——語言可懂度傳遞函數

  D2——為揚聲器離最遠觀眾席的距離;

  T60——為廳堂混響時間

  Q——為揚聲器的指向性因子;

  N ——為功率比,是由產生直達聲LD的功率LW,同產生LD之外的所有器件LW的功率比(即揚聲器數量)

  V ——場館的容積

  M ——為臨界距離的修正值(除特例外一般選數值1);

  理論和實踐證明,RASTI 越高,AL%越小,語言清晰度越高。

  RASTI>0.6     即   AL%<6.6%     (非常好的清晰度)

  RASTI>0.5           AL%<11.4%     (奧組委對場館要求)

  RASTI≥0.45        AL%≤15%      (實際工作允許界限 )

  從公式(1)和(2)可看出,要保證體育場館具有很高的語言清晰度,就要降低AL%,而想降低AL%,有兩點可做:

  * 建聲:降低體育場館的混響時間T60

  * 電聲:選取好性能,高Q值指向性因子的揚聲器系統,減少揚聲器組數量N

  PS( 建聲的改造不可能的,只是一場流動的會議演出而已,那么,想提高所謂的RASTI(語言可懂度)只能電聲方向上努力了。)

  回頭再看看這個復雜的公式,大家看看那些重要參數,哪些在分母,哪些在分子。就明白我們該怎么去制定設計方向,其實說復雜就確實很復雜,說簡單點我們需要解決的無非就是少用點喇叭點位,盡量用覆蓋更準確的揚聲器,因為除了以上兩點,其余的都是場地條件,我們也改變不了。

  LED大屏擋住了我們很多合適掛喇叭的位置,怎么辦?

 

  根據 第一點所述,我們已經明確我們不會吊掛過多的揚聲器組,現在我們面臨的第二個問題就是整面的LED屏幕。

  結合場地情況和工程CAD圖紙,經過我們和甲方的協商,同意我們在LED屏幕上方安裝吊掛揚聲器設備,這樣既不遮擋屏幕,也可以算是隱蔽安裝了,因為暗場屏幕都打開的情況下,無論現場視覺和攝像出來的整體影像,都看不到喇叭的。但是實際情況也有限制,就是LED上方只能給我們預留兩層的Layer架子高度用于吊掛揚聲器,因為場地方要求,總高度不能高過14米。

先看圖吧……先看初版手稿……

  我們分別設計三組主擴線陣列音箱,分別如圖中紅色位置(中央聲道),綠色位置(左右聲道),兩組后區補聲線陣列延時塔音箱,如圖中藍色位置(補聲聲道),需要注意的是文字標準的所謂左右中,僅僅表示的為位置,全部信號都是單聲道的MONO信號,因為為了保證語言清晰度,我們所做的相位關系的延時設計,全部參考舞臺后中心點位置發出,左中右三組信號全部為同一虛擬點位發出,以保證更好的語言清晰度設計。后區因為受到輔助屏幕遮擋,故此加了補聲的線陣列揚聲器系統。

  其中 ,左右位置的兩組線陣列,由于LED屏幕上高度限制,我們不得不拆分成兩組,一組6只雙10寸線陣列覆蓋近區,一組6只雙15寸線陣列覆蓋遠區,這又有點類似于點聲源揚聲器的近區遠區覆蓋的概念,所以在某些特定苛刻條件下,線陣列也可以優化組合,以參考點聲源分區覆蓋方式進行設計。

  低頻部分開始的設計是都掛起來的,正如上面的手初稿繪圖一樣,后來到了現場經過于甲方協商,最后讓我們擺在了舞臺兩側,通過與全頻系統對齊延時相位,也達到了不錯的效果,開始還擔心低音都在頂棚會不好呢,后來愉快的解決了!

 

  經過 初步設計,我們落實為CAD工程圖紙,更精確的予以施工方安裝吊掛和現場施工,圖紙如下:

 

  當然,全部設計我們采用聲場仿真軟件EASE進行了詳細的聲場模擬分析:

 

  在混響時間3.2秒的情況下,我們進行了RASTI的模擬分析,結果如下:

 

  本次設備全部采用ENEWAVE恩瑞普音響系統:

  簡單總結

  通過《華為中國生態大會2021》的項目,讓我們又一次復習了很多書本的內容,并在又把所謂的過往經驗拿出來實戰一次。如混響時間,RASTI,聲道與通道,相位與延時,虛擬聲像點等等。

  特別鳴謝

  音響師 張斌 先生

  ENEWAVE大中華區演藝服務中心 郭心佳 先生

  ENEWAVE 華南區演藝服務中心 肖子龍 先生

  ENEWAVE東北區技術服務中心 王圣杰 楊紹坤 先生

  深圳市創銳實業有限公司 伍國彬 梁光潤 伍嘉威 先生

  本文作者 ENEWAVE應用技術總監 裴宇洲

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