會(huì)議音響系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

林蘭平

（福州市委市政府會(huì)議保障中心，福建 福州 350001）

0 引 言

通常，音響系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、聽音環(huán)境以及聽覺系統(tǒng)等四部分組成。不同的活動(dòng)對(duì)音響系統(tǒng)的要求不盡相同。會(huì)議場所音響系統(tǒng)注重的是聲音質(zhì)量與系統(tǒng)可靠性，因此對(duì)音響系統(tǒng)的組成及聲學(xué)特性提出了更高的要求。本文將結(jié)合福州市委禮堂會(huì)議室的音響優(yōu)化方案，介紹音響相關(guān)理論，使該優(yōu)化方案在系統(tǒng)組成上達(dá)到一個(gè)更高的水平，以滿足新形勢下的會(huì)議保障需求。

1 音響方案設(shè)計(jì)的基本理論

從設(shè)計(jì)理論的角度來看，音響系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)從屬于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)理論廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，其中系統(tǒng)一詞最早來源于希臘語，即部分構(gòu)成整體的意思。

1.1 音響元素設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與層次

為了更好地對(duì)音響元素與音樂、語言元素加以區(qū)分，通常人們認(rèn)為音響元素是沒有通過音樂秩序組織編排的聲音，不具備語言性和音樂性，但是音響具備它獨(dú)特的表現(xiàn)力。音響是人們?nèi)粘Ｉ钪兴Ｒ姷那易钍煜さ脑O(shè)備，也可以將它理解為一種聲音元素，而這種聲音元素源自自然界和人類生活的各個(gè)方面。它的表現(xiàn)力極為寬泛，是跨語言性和音樂性的。

對(duì)于音響元素，一般從環(huán)境層面、動(dòng)作層面、情緒層面這三個(gè)層面進(jìn)行設(shè)計(jì)。從環(huán)境層面設(shè)計(jì)，是改變主體在聽覺環(huán)境中所存在的主要方式，在特定的場景下，將所包含的聲音進(jìn)行處理組合，所呈現(xiàn)的效果不只是一個(gè)單項(xiàng)的發(fā)音源，而是聽覺元素的匯總。從動(dòng)作層面設(shè)計(jì)，是對(duì)具體事物的塑造或描繪事物形象的重要手段，人們利用物體振動(dòng)發(fā)聲這一原理，對(duì)不同物體發(fā)出的聲響加以處理組合來極大還原音源的特點(diǎn)，通過展示音源發(fā)聲的過程為塑造事物形象添加合適的、具體的聲音形象。從情緒層面設(shè)計(jì)，人們情緒的多樣化可以為音響設(shè)計(jì)提供新穎的想法。例如，烏鴉的叫聲會(huì)讓人有一種凄慘、悲傷的感覺，跑步急促的呼吸聲、腳步聲會(huì)讓人有緊張不安的感覺。這種暗示性、代表性的聲音所要表達(dá)的情緒，可以通過作品的形式潛移默化地傳遞給觀眾。

1.2 聽覺效應(yīng)的應(yīng)用

聲音從產(chǎn)生到被人們聽見，是一個(gè)復(fù)雜的感知過程，經(jīng)歷了物體振動(dòng)發(fā)聲到人的感覺到人的感知。在整個(gè)過程中，感覺是被動(dòng)發(fā)生，感知是主動(dòng)生成，感知將感覺所提供的信息進(jìn)行處理整合，從而形成映像。利用人類豐富的聽覺感知，為聲音創(chuàng)作提供縝密的創(chuàng)作邏輯，這也是聲音創(chuàng)作的基礎(chǔ)。

人們常接觸到的聽覺效應(yīng)有兩種。一種是雞尾酒會(huì)效應(yīng)，也叫人耳的選聽效應(yīng)，具體表現(xiàn)在當(dāng)聲音傳入人們耳朵時(shí)，聽覺系統(tǒng)開始接受不同的信息并反饋給大腦，大腦發(fā)出指令開始處理并過濾這些信息，有選擇性地將有效的、重要的信息進(jìn)行保留，并對(duì)該信息做出相應(yīng)的反應(yīng)。可以理解為，大腦對(duì)聲音所傳達(dá)的信息進(jìn)行分辨處理后，判斷是否要對(duì)該聲音傳達(dá)的信息做出反應(yīng)。雞尾酒會(huì)效應(yīng)可以讓人們有意識(shí)地去協(xié)調(diào)聲音間的比例，滿足觀眾的需求。當(dāng)需要有意識(shí)地強(qiáng)調(diào)某個(gè)聲音的時(shí)候，人們會(huì)選擇調(diào)整音量、音頻等方式將聲音凸顯出來。例如，想要在商場內(nèi)營造過年的氛圍時(shí)，可以在嘈雜的環(huán)境內(nèi)添加一些過年類的樂曲。另一種聽覺效應(yīng)是掩蔽效應(yīng)，指的是被掩蔽的聲音因?yàn)檠诒温曇舻拇嬖诙岣??？梢岳斫鉃?，掩蔽音的存在，使人們?duì)被掩蔽音的感知能力下降，從而提升被掩蔽音的聲音。影響掩蔽效應(yīng)的原因可能是頻率因素、響度因素、時(shí)間因素這三個(gè)因素，且在通常情況下，掩蔽效應(yīng)的產(chǎn)生往往是因?yàn)轫懚扰c另一個(gè)因素相互作用或三個(gè)因素共同作用所產(chǎn)生的結(jié)果。

2 不同建筑的建筑環(huán)境分析

2.1 內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)

會(huì)議室的建筑結(jié)構(gòu)與其他的演播室以及劇院不同。例如，劇院在建造完成以后，由于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，還需要處理舞臺(tái)和觀眾席之間的關(guān)系，特別是舞臺(tái)的燈光以及音響等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為靈活。但對(duì)于以會(huì)議為主要功能的多功能廳而言，其音響系統(tǒng)處于最為重要的位置，需根據(jù)會(huì)議室的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行音響系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，才能確保良好的會(huì)議效果[1]。

2.2 建筑聲學(xué)環(huán)境

演播室或劇場更注重過濾背景噪聲、控制混響時(shí)間以及根據(jù)不同的裝修材料來控制頻響特性。以會(huì)議為主要功能的多功能廳雖然有別于專業(yè)的劇院以及演播室，但可以參考部分聲學(xué)指標(biāo)上的要求，規(guī)劃好會(huì)議室的建聲裝修。例如，應(yīng)具有均衡良好的頻率傳輸特性、平直的自然聲混響且聲能均勻分布；不應(yīng)出現(xiàn)聲聚焦、聲失真、聲影、長延遲反射聲、顫動(dòng)回聲等聲學(xué)缺陷以及不必要的干擾噪聲和振動(dòng)。需注重的是語言的清晰度、還原度，常采用強(qiáng)吸聲處理以縮短混響時(shí)間。不同的功能需求決定了其各自的建筑形態(tài)和建聲環(huán)境，而建筑聲學(xué)環(huán)境是電聲系統(tǒng)的基礎(chǔ)，不同的體積、建筑結(jié)構(gòu)以及建筑聲學(xué)特性等使得多功能廳在音響設(shè)計(jì)上也有所不同。本文以福州市委禮堂會(huì)議室為例，在建聲設(shè)計(jì)上，它的墻面和頂棚絕大部分表面是通過軟包和穿孔板吸音材料來解決空間存在的聲學(xué)問題[2]。

3 音響系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則和架構(gòu)

3.1 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)多功能廳的音響系統(tǒng)方案時(shí)，需對(duì)其具體的使用功能及環(huán)境進(jìn)行通盤考慮。如何最大限度地還原現(xiàn)場的聲音，保障主席臺(tái)的聲音不失真地傳播給臺(tái)下的觀眾，是音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的關(guān)鍵。使用高保真的傳聲器、高性能專業(yè)的調(diào)音臺(tái)，并結(jié)合監(jiān)聽揚(yáng)聲器，對(duì)還音進(jìn)行信號(hào)調(diào)整，不僅能夠使得臺(tái)下的觀眾聽到不失真的聲音，還可以讓線上的聽眾也能準(zhǔn)確地收聽到更高還原度的會(huì)議聲音。尤其在當(dāng)前疫情多發(fā)的背景下，全國省市視頻會(huì)議頻次不斷增多，對(duì)聲音的實(shí)時(shí)性要求越來越高，所以設(shè)計(jì)上還要做好系統(tǒng)的備份工作。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

確定音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則后，還需明確音響的系統(tǒng)架構(gòu)。典型的系統(tǒng)架構(gòu)分為音源部分、音頻處理部分、擴(kuò)聲部分及周邊設(shè)備等。音源部分主要有有線話筒、無線話筒、CD、DVD 及視頻會(huì)議終端等，音頻處理部分主要包括數(shù)字調(diào)音臺(tái)和音頻處理器，擴(kuò)聲部分主要包括功放和音箱，周邊設(shè)備主要包括電源時(shí)序器和天線放大器等。音源設(shè)備的電信號(hào)進(jìn)入調(diào)音臺(tái)，通過調(diào)音臺(tái)進(jìn)行放大、混合、再由調(diào)音臺(tái)路由給音頻處理器，通過音頻處理微調(diào)給到功放設(shè)備，再由功放設(shè)備放大給到音箱，通過音箱把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，最終將音源信號(hào)放大還原出來[3]。典型系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 典型音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)架構(gòu)圖

4 市委禮堂一樓音頻系統(tǒng)現(xiàn)狀

福州市委禮堂一樓會(huì)議室由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，其音響設(shè)備已難以滿足當(dāng)下的需求?，F(xiàn)有音響系統(tǒng)建于2011 年，部分設(shè)備內(nèi)的電子元器件已出現(xiàn)老化、損壞，系統(tǒng)組成老舊，端口容量不足，無法適應(yīng)目前各項(xiàng)會(huì)議需求。會(huì)議室現(xiàn)有兩套擴(kuò)聲系統(tǒng)，常用為KV2 擴(kuò)聲系統(tǒng)，備用為EV 擴(kuò)聲系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)獨(dú)立工作，采用兩套播放設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)備份，備份方式無法做到不間斷、無縫切換。兩個(gè)調(diào)音臺(tái)，一張為數(shù)字臺(tái)，一張為模擬臺(tái)，不能做熱備份，故障風(fēng)險(xiǎn)大幅上升，在應(yīng)急情況下無法有效保障現(xiàn)場會(huì)議正常進(jìn)行。會(huì)場如圖2 所示。

圖2 會(huì)議室效果

5 會(huì)議音響系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

市委禮堂承擔(dān)著市委、市政府日常重要工作會(huì)議，除了需要具備良好的音質(zhì)效果，還要保證系統(tǒng)的安全性能。結(jié)合音響方案設(shè)計(jì)理論以及建聲環(huán)境，本文提出會(huì)議音響雙系統(tǒng)熱備份的優(yōu)化方案，采用數(shù)模雙備份信號(hào)鏈路設(shè)計(jì)，自動(dòng)無縫切換，做好整體聲場配置，提升系統(tǒng)品質(zhì)。具體方案架構(gòu)如圖3 所示，系統(tǒng)連接如圖4 所示。

圖3 系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

圖4 數(shù)模雙備份系統(tǒng)圖

雙系統(tǒng)熱備份能夠在出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)快速的切換，并通過簡化鏈路，由功放進(jìn)行主備信號(hào)切換及音頻處理。這種系統(tǒng)備份是比較安全可靠的[4]。

5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

5.2.1 數(shù)模雙備份信號(hào)鏈路

前端所有音源信號(hào)進(jìn)入無源音分器，通過無源音分器每路一分二輸出至主備數(shù)字接口箱輸入接口。主備接口箱通過超六類網(wǎng)線連接主備數(shù)字調(diào)音臺(tái)，其中主控?cái)?shù)字接口箱配置數(shù)字信號(hào)輸出卡將數(shù)字信號(hào)送至數(shù)模雙備份功放的數(shù)字輸入接口，另一備份數(shù)字接口箱配置模擬信號(hào)輸出卡將模擬信號(hào)輸出至數(shù)模雙備份功放的模擬輸入接口，從而實(shí)現(xiàn)在功放端具有數(shù)字與模擬信號(hào)輸入雙備份功能。

5.2.2 音源部分

音源主要來自播放器、視頻會(huì)議終端以及根據(jù)各種會(huì)議場景配置的手拉手與雙備份的話筒。值得注意的是，由于引入了分配器，它也可能成為故障發(fā)生的節(jié)點(diǎn)，因此應(yīng)選用無源分配器，采用純電路設(shè)計(jì)，具有較高的安全保證。

5.2.3 音頻處理

音頻處理部分采用主備數(shù)字調(diào)音臺(tái)備份。兩套數(shù)字調(diào)音臺(tái)其中一套作為主控制臺(tái)，另一套作為備份控制臺(tái)。兩套數(shù)字臺(tái)通過超六類網(wǎng)線做同步熱備份，實(shí)現(xiàn)主控制臺(tái)在操作時(shí)備份控制臺(tái)執(zhí)行主控制臺(tái)所有的操作動(dòng)作。主臺(tái)系統(tǒng)采用AES3 輸出，備份臺(tái)系統(tǒng)采用模擬輸出，同時(shí)都送給帶DSP 的數(shù)字功放，由功放內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)兩套調(diào)音臺(tái)的信號(hào)無縫切換備份，且功放內(nèi)置音頻處理功能，主備調(diào)音臺(tái)的同步信號(hào)直接進(jìn)入功放進(jìn)行音頻處理及主備信號(hào)切換，這種方式的鏈路最為簡化，穩(wěn)定性最高，單臺(tái)功放損壞不會(huì)影響整套系統(tǒng)的使用進(jìn)程。

5.2.4 功放雙備份簡介

功放輸入信號(hào)默認(rèn)首選為數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)置數(shù)字時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)采樣、進(jìn)行信號(hào)比對(duì)，來判斷數(shù)字信號(hào)的工作狀態(tài)。當(dāng)采樣信號(hào)異常，功放自動(dòng)切換至模擬信號(hào)輸入，執(zhí)行備份調(diào)音臺(tái)的信號(hào)。

5.2.5 聲場配置

整體聲場配置高品質(zhì)左、中、右主音箱各1 只，前區(qū)、后區(qū)補(bǔ)聲音箱共15 只，做好觀眾席的前后區(qū)和前區(qū)發(fā)言席的精細(xì)覆蓋，提升系統(tǒng)品質(zhì)和話筒音量。舞臺(tái)固定返送在燈桿上安裝8 只音箱，均勻覆蓋主席臺(tái)區(qū)域，滿足主席臺(tái)聽音需求，提高發(fā)言人的聽感。

5.3 方案優(yōu)化后的效果

系統(tǒng)優(yōu)化后已在市委禮堂運(yùn)行一段時(shí)間，取得了良好的使用效果。優(yōu)化的方案使用雙系統(tǒng)熱備份方式，有效解決了原有系統(tǒng)單點(diǎn)故障的隱患，大大減少了使用中事故的發(fā)生，增強(qiáng)了應(yīng)急保障能力，能夠確保會(huì)議順利進(jìn)行[5]。

6 結(jié) 語

隨著生活水平的提升，人們越發(fā)重視聽覺的享受，對(duì)多媒體音質(zhì)的要求也逐漸提高，而聲音的品質(zhì)與音響系統(tǒng)硬件設(shè)備密切相關(guān)。本文從音響方案設(shè)計(jì)的基本理論出發(fā)，根據(jù)音響系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則和架構(gòu)，形成了福州市委禮堂會(huì)議音響系統(tǒng)優(yōu)化的方案，全面提升了會(huì)議音響系統(tǒng)的效果。