影劇院 - 北京金山恒豐科技有限公司

某劇場舞臺燈光音響系統解決方案

一、工程項目基本概況

本次設計的某影劇院音響擴聲、舞臺燈光、電影放映系統屬于改造工程項目，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聲道立體聲專業電影放映等，實為一個多功能型使用劇場。目前發現的問題是：

1、劇場擴聲聲場嚴重不均勻，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行。

3、系統設備陳舊，傳輸頻率特性很差，造成音質嚴重失真，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、劇場無內部通訊指揮系統，演出時指揮較混亂。

6、電影系統設施簡陋無法滿足數字院線的擴聲要求，觀眾無環繞立體聲體驗。

7、劇場的候場室太小，需要重新規劃設計房間。

8、調音室不符合正規使用要求，需要重新規劃位置，以及音箱安裝位也需要重新調整安裝角度和裝飾面。

9、劇場內外基礎照明系統已經嚴重陳舊，需要重新維護或更換。

根據以上幾點問題,本次設計我們按照改造要求和國家相關標準,結合目前劇場的實際建筑結構和業主投資情況,去認真分析和設計,給業主一套完善的解決方案。

二、設計思想

本項目，我們認真按照國家相關標準要求和業主有限資金的前提下設計，既然投資有限，我們盡可能的在有限的資金內把資金用到刀刃上，選配性價比高的產品，設計一套系統。

我們對產品的選型，盡可能的追求先進品牌中更好高規格的產品，設計一套高穩定性、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范的工程交給業主。這樣，雖然利潤空間必然會大大減少，但盈利不是目的，能交給業主一套安全穩定、更好的燈光音響工程才是重要的，贏得業主的口碑才是重要的，當系統穩定安全的運行了，無需我們的售后服務也就沒有了支出，實際上我們同樣也贏得了利潤，也贏得了更多的客戶認可，同時公司也贏得了長足的發展空間。

1.3、系統主要構成

某影劇院舞臺燈光、音響擴聲系統工程包括以下幾個系統：

影劇院音響擴聲系統；

劇場內部通訊系統

演員后場視頻監視系統

電影放映立體聲環繞聲系統。

影劇院舞臺燈光系統；

三、系統功能定位

為保證整個系統達到國家標準，系統設計理念：技術先進、系統科學、配合合理、性能優良、功能齊備、經濟實用、安全可靠、具有可擴展性。

1、音響擴聲系統

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

2、內通系統

劇場內通保證導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

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

4、電影放映還音系統

放映機、銀幕采用原有設備，還音系統采用7.1聲道環繞立體聲解碼。

5、舞臺燈光系統

舞臺燈光系統要滿足文藝演出的效果燈光和會議照明，燈光系統滿足國家標準要求的舞臺的平均照度、平均色溫、顯色指數等參數，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，控制室距地5米左右。依據建筑設計圖給出的結構形狀和數據尺寸，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、音響擴聲系統設計依據

音響擴聲系統設計的依據為：

某影劇院影劇院設計要求和建筑結構圖紙；
相關的國家及行業標準：

GB 50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》
GYJ 25-86 《廳堂擴聲系統聲學特性指標》
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設計規范》
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 《聲系統設備互連的優選配接值》
SJ2112－82《廳堂擴聲系統設備互聯的優選電氣配接值》
GB9003-88《調音臺基本特性測量方法》
GB50198-94 《民用閉路監視電視系統工程設計規范》
JGJ/T16-92《民用建筑電器設計規范》
GBJ 16-92（95年修訂）《建筑設計防火規范》
GB/T50314-2000《智能建筑設計標準》
GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線工程設計規范》
GB50259-96《電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收規范》
GB50169-92《電氣安裝工程接地裝置施工質量驗收規范》

六、擴聲系統聲學特性指標

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。

音響擴聲系統在使用時應保證音樂豐滿度、優質的重放效果、要有高的語言清晰度，合適的響度，系統要有足夠的動態余量，及聲、視像的一致性。

依據某影劇院使用功能要求和定位，音響擴聲系統聲學特性指標按照中華人民共和國國家標準GB 50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》，我們以文藝演出類擴聲系統聲學特性指標（摘自GB 50371-2006）一級指標來設計音響擴聲系統。為此，某影劇院音響擴聲系統聲學特性指標為：如下表所示等級

一級
最大聲壓級（dB）：額定通帶*內≥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

穩態聲場不均勻度（dB）：100Hz時≤10dB；1000Hz時≤6dB；8000Hz時≤＋8dB

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

總噪聲級：≤NR20

二級

額定通帶*內≥103dB

以125～4000Hz的平均特性聲壓級為0dB，在此頻帶內允許≤±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1/1倍頻帶分析的平均值≥＋3dB≤NR20

通過以上一級標準規定：

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

額定通帶*內：大于或等于106dB。

注：* 額定通帶是指優于傳輸頻率特性所規定的通帶。

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、穩態聲場不均勻度 (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、系統總噪聲級

小于或等于NR-20。

注：國家標準GB 50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》中對系統總噪聲級的定義：擴聲系統在更大可用增益工作狀態下，廳堂內各測量點擴聲系統所產生的各頻帶的噪聲聲壓級(扣除環境背景噪聲影響)平均值，以NR-曲線評價。

以上聲學特性指標按照國家標準GB 4959-85 《廳堂擴聲特性測量方法》進行測量。

5.6、對建聲要求

廳堂的音質及聲學特性是建筑聲學和電聲系統擴聲的綜合效果，建聲是電聲的前提，根據影劇院的主要使用功能，確定建聲設計指標是很重要的。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

室內反射聲形成混響，混響時間是決定室內音質的一個重要因素。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。因此恰當的選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。恰當的處理房間的混響時間將使聲音有較好的表現。

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的音節清晰度和混響時間的關系曲線。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。音響擴聲系統在使用時應保證音樂豐滿度、優質的重放效果、要有高的語言清晰度，影劇院有效容積約為5678.4m3，。

依據中華人民共和國國家標準GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》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設計中頻(500～1000 Hz)滿場合適混響時間控制在1.2-1.5S更佳。

注：國家標準GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》中對合適混響時間的定義：在一定使用條件下，聽眾認為音質合適的混響時間，它是根據人們長期使用經驗得出的，并且具有一定的容許范圍。

關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，音樂質量保真度影響很大，所以應盡量使高頻下降得少一些。各頻率混響同時達到聞閾，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

廳內的背景噪聲高低影響語言清晰度和聽音效果。一般在室內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節目源的動態下限，直接影響到聽音效果。

應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. 建筑物內設備噪聲。包括觀眾廳的空調系統、送回風系統(包括電扇)和電器系統噪聲，以及出入口門開關碰撞聲和座椅翻動聲等噪聲。

b. 外界傳入觀眾廳的噪聲。既包括來自房屋內其他部分的噪聲，如來自休息廳的喧嘩，放映機房、舞臺設施、辦公室和廁所設備等處的噪聲，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. 與本建筑物相關設施的其他噪聲源。

國家標準GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》中對觀眾廳內噪聲限值有如下規定：

觀眾廳和舞臺內無人占用時，在通風、空調設備和放映設備等正常運轉條件下噪聲級的限值不宜超過表3中的噪聲評價曲線NR值的規定。

表3. 各類觀眾廳內噪聲限值

觀眾廳類型

自然聲

采用擴聲系統

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

右圖給出了標準噪聲評價數NR曲線，它是評價噪聲煩惱和危害的參數。根據各類房間及房的室內噪聲允許值和歌劇、舞劇劇場觀眾廳內噪聲限值，要求廳內在產生噪聲的設備如通風空調、可控硅調光等全部開啟的情況下，空場背景總噪聲級應滿足噪聲評價數小于或等于NR-25。也可用A計權聲級dB (A)表示，A計權聲級dB (A)大致上為噪聲評價數曲線NR值加5，即噪聲評價數NR= dB(A)－5。總噪聲級小于NR-25是指在31.5～8000Hz范圍內，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NR-25曲線相應的聲壓級dB值。

6.9、聲反射

為提高聲場均勻度應考慮在側墻和平頂設置擴散體，后墻應作強吸聲處理，避免后墻聲反射導致前區出現回聲。

6.10、隔聲和隔振

應有良好的隔聲、隔振措施，在整個聲頻范圍內，建筑門窗玻璃、座椅等設施不得有共振現象，廳內不得有聲聚焦，回聲等聲學缺陷。

6.11、音控室技術要求

擴聲系統主要設備均在音控室內，為使設備正常運轉，操作人員有良好的工作環境及進行監聽，對音控室提出如下一些技術要求：

a. 音控室內進行監聽，混響時間應小，墻面和吊頂應作簡易聲學處理使混響時間小于0.8秒。

b. 音控室用白熾燈照明，不使用帶鎮流器的日光燈，以免引起干擾。

c. 音控室應設接地線，接地電阻不大于2歐。

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

e. 距活動地板0.3m處設電源插座若干。

f. 音控室內應有空調。

g. 音控室內配電話機1臺。

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

七、音響擴聲系統改造設計

依據某影劇院使用功能和建筑結構現對影劇院音響擴聲系統的改造設計作介紹。

音響擴聲系統設計的關鍵是選擇音箱即對音箱選型和音箱在廳內的布置。音箱的布置和安裝方式要使聽眾區具有足夠的直達聲強且全場聲場分布均勻。

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

近年來在國外出現了“擴聲系統優化設計”的理論，并在許多專業劇院中得到應用并取得了良好的效果。所謂“優化設計”，主要指的是在常規的聲壓級、均勻度、清晰度等設計目標外，更加關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的優化，對聲系統的高精度調試、校準等技術的應用，可以有效地提高擴聲系統的還原性能，從而進一步改善聽聞效果，這些擴聲聲場設計理論與方法是大量的工程應用實踐與實驗室實證相結合的成果，本次設計中給予了充分的應用。

我們以文藝演出類擴聲系統聲學特性指標（GB 50371-2006）一級指標來設計音響擴聲系統，先用計算機EASE軟件輔助設計，音箱根據我們的大量應用案例，推薦選用美國博世(BOSCH)集團生產的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分析圖：