国家大剧院扩声系统
安恒利(国际)有限公司 成忠军
国家大剧院舞台设备部 李国棋
摘要 本文以戏剧为例,介绍国家大剧院扩声系统的构成和特点
关键词 国家大剧院 戏剧场 扩声系统
国家大剧院扩声系统经过专业信息披露会、国际厂商咨询、专业设备及系统展示、国内专家研讨、竞争性谈判等过程，最终由北京中大华堂电子技术有限公司和香港安恒利(国际)有限公司联合体承担。自2003年初的信息发布会至2007年底的开幕演出，历时5年。
国家大剧院包括歌剧院、戏剧场、音乐厅三个厅，扩声系统除了在传声器和扬声器选型上有所区别外，设计思路和系统构成基本相同。以下主要以戏剧场为例，介绍国家大剧院扩声系统的构成和特点。
1 系统构成及信号流程
1.1 综合接口箱(如图1)
a)舞台前面左、右设置综合插座箱，各24路传声器输入和8路信号返回；同时预留数字流动台控制接口和48路模拟台控制接口，便于舞台两侧调音使用。
b)舞台后面左、右设置综合插座箱，各24路传声器输入和8路信号返回。
c)乐池左、右设置综合插座箱，各24路传声器输入和8路信号返回。
d)在观众席顶棚面光、乐池上方工作走道、舞台左右上方工作走道内各设置了一定数量的传声器输入接口。
e)在观众席后区中间预留现场调音位FOH综合接口箱，预留数字流动控制接口和48路模拟台控制接口，便于现场调音使用。
全部接口箱信号通路均在舞台技术用房接入塞孔排。实际使用中按传声器的接入位置，根据需要输入系统。在常用接口箱传声器输入通道，系统设置为直通。
所有传声器信号首先进入64路BSS604有源音分，将信号分成互补干扰的4路：
给数字调音台信号输入使用
给模拟调音台信号输入使用
给FOH位置现场调音用
给舞台两侧调音使用
同时，数字调音台每路传声器输入卡均有模拟直接输出几口，共64路模拟通路，预留给录音及后期制作使用。
图1 综合接口箱的设置
1.2 信号流程(如图2)
数字台接口箱将传声器信号在技术用房转换成MADI信号，通过光纤送到声控室。同时，声控室音源和周边设备信号接入数字台相应接口箱。数字信号根据需要经过DSP处理混合后，通过光纤传送到功放机房接口箱，解码成AES/EBU标准信号。32对AES/EBU数字信号传送给BSS9088数字处理器的数字输入口，根据需要进行分频、均衡等处理。再经功率放大器放大后输出给相应的扬声器单元。
模拟台直接在控制室输入传声器信号及音源信号，根据需要混合后的输出信号，通过模拟通路传送到功放机房BSS9088数字树立起模拟输入端，根据需要进行分频、均衡等处理，再经功率放大器放大后输出给相应的扬声器单元。
在BSS9088数字处理器中，将模拟调音台信号和数字调音台信号做了自动混合处理，任何一路信号均可送到扬声器系统中。
2 扬声器系统
2.1 主扩声音箱组
出路舞台中央上方台眉的主音箱组是专为剧场设计的JBL品牌AE系列的扬声器组合。其中，只有AM6315/64覆盖二层挑台；3只AM6200/95覆盖一层挑台及池座后部；3只号角2385+2446H覆盖一层池座前部。
经过EASE3.0建模计算，确定安装方式和角度，如图3。
左右台口12只三分频固定安装工程系列AM6315音箱，每边配备两列，每列分三层，每层1只。另外，为加强低频效果，在台口两边单独每边再配备2只ASB6128V双18寸低频扬声器。
2.2 观众厅效果声扬声器
戏剧场观众厅内设计了54只JBL 2152H同轴全频效果扬声器,在不同的标高处,扬声器均匀地分布于观众厅顶棚、侧墙、后墙及挑台下吸顶，详见图4。
为降低主扩声扬声器的声像高度，改善前去观众的听感，在台唇设置7只UCF2521小型扬声器。
2.3 返送音箱
舞台(返送)监听扬声器由14只全频音箱组成，并分成两组使用。6只JBL 6215/64音箱分别固定安装在前舞台左侧、前舞台右侧、后舞台左侧、后舞台右侧；8只JBL 4890A二分频扬声器作为流动使用，在舞台四角和乐池两侧设置有6块音箱跳线盘。
3 主要设备
3.1 数字调音台和模拟调音台
戏剧场配置了3台调音台：
机房固定安装数字调音台：瑞士Studer Vista8，推子.流动控制面板Studer RemoteBay，可作为Vista8的扩展，也可在现场流动操作使用。
机房固定安装模拟调音台：英国Soundcraft MH4，32路模拟调音台。
流动调音台：英国Soundcraft MH4，48路模拟调音台，主要用户FOH/Monitor。
固定安装的数字调音台和模拟调音台可以同时使用，也可以单独使用，完全取决于调音师的选择。
3.2 数字处理器
信号处理器的作用主要用户观众厅声场的调整，其中包括：
信号强度放大和率减
压限器
分频器
参数均衡器
延时器
噪声门
用户音箱声音信号相位的调整
扩声系统在调音台与功放之间选用英国BSS SoundWeb数字声网系统。BSS 9088每台均有8个路输入及输出，集增益、均衡、压限、切换、分频、滤波等功能于一体。通过BSS SOUNDWEB设置软件，便可对BSS9088的内部设置进行方便、快捷的修改和调整，能够轻易处理调校每个扬声器单元，并可以根据使用场合(会议、戏曲、歌舞剧、晚会等)不同，预先设置好不同的参数，在需要时方便地调用。
所有不同的调试结果和声场设置均以文件形式存在电脑上，可以随时修改和切换。
3.3 功率放大器
所有扬声器均配备相应功率匹配的美国CROWN MA系列功率放大器。
接地分离开关，避免系统信号与电源地交叉耦合引起交流哼声。
所有功放配备了IQ接口卡，结合CROWN最新的IQwic软件，可以实时监测所有的功放通道及扬声器的工作情况，包括系统音频处理器的各种参数、功放输入电平及其峰值、功放输出电平及其峰值。压缩限幅器工作状态、功放工作温度、散热风扇工作状态等。
另外，通过IQ系统实时监测到的功率放大器的输出电平和扬声器阻抗，可以反馈到功放输入端，自动调节IQ卡上的压缩限幅电路参数，可以设置使得压缩器启动电平与扬声器的长时间有效功率相匹配，限幅器启动电平与扬声器的短时峰值功率相匹配，有效保护扬声器驱动单元。
3.4 传声器与音源
传声器选用国际知名，国内通用的美国SHURE品牌，满足四管官玄乐团、电声乐队及人声演唱和会议的需要。主要包括：
电容传声器 20只
动圈传声器 20只
会议鹅颈传声器 24只
传声器支架 60个
无线传声器24套，选用美国SHURE无线系统，工作频段为U段UHF550-900MHz频段,并配置天线放大分配系统.其中手持传声器8套,领夹型12套,头戴型4套,领夹型和头戴型公用12套接收机,可电脑扫频。
音源重放设备,选用世界知名的TASCAM产品。
扩声系统中配备了一台NUENDO音频工作站，用户多轨数字录音和编辑。可结合多通道效果扬声器，经过离线编辑，实现各种丰富的效果声表现。
3.5 其它周边设备
系统配备了美国Lexicon PCM91、960L效果器。其它周边设备如均衡器等也选用美国BSS、DBX等产品。
为了确保系统处于最佳工作状态，配备了一套系统测量调试设备，采用专业测试传声器和音频输入卡，结合EAW-Smaart Live软件，可实时测量系统的频率传输特性、声压级等声场参量。
4 歌剧院、音乐厅设备选型的不同
国家大剧院三个厅的扩声系统主要设备和系统组成基本相同。不同之处详见下表：
|
厅堂 |
戏剧场 |
歌剧院 |
音乐厅 |
|
扬声器 |
JBL |
|
L-Acoustics |
|
音频工作站 |
Nuendo |
Merging |
DigiDesign |
|
流动调音台 |
Soundcraft4:MH4 |
MIDHS:L3000 |
YAMAHA:PM5D |
|
主要传声器 |
Shure |
Tech-Audio |
AKG |
其中传声器在实际使用中根据演出的具体情况随时调整。
5 小结
国家大剧院扩声系统，在考虑系统成熟、扩声安全可靠的前提下，选用技术先进、操作方便，且在国内外经受过实际检验的设备，并采用全数字化的东通道扩声理念，追求扩声系统功能的先进性。
国家大剧院扩声系统技术特点:
5.1 多通道扩声系统。输出通道多达32各AES，64ch，基本做到了单喇叭单控，信号矩阵编组输出，扬声器编组定位出声，充分发挥了多扬声器的作用。通过数字调音台实现了发声“场景”编排的Cue操作模式。
5.2 在设备连接等硬件系统不变的情况下，根据使用功能和要求，实现了多种“声场”设置。例如：会议模式、戏曲演出、大型歌舞演出等。同时，也可以记录下任何一种的调试情况，解决了扩声系统中不同评价的多种模式。
5.3 全数字化的扩声系统与模拟扩声系统完美的结合。数字调音台与模拟调音台不存在主次之分，不存在谁给谁备份的问题。他们可以同时启用，互补干扰，也可以任意挑选使用，完全取决于调音师的选择。
5.4 扩声用各种接口的设置大大方便了演出活动。但是，综合接口箱、接线盒等有待进一步规范化、标准化，并期待着市场上能够出现更多的音响工程专用产品。另外，信号交换机房的设置，无论工程上还是使用上，有待研究的认证总结。
5.5 音源部分引入数字音频工作站，实现了多轨重放和多轨录音，极大地方便了现场效果声的制作。所以，音频工作站在扩声系统中的导入，应当时数字扩声系统与模拟扩声系统的极大差别之一。
5.6 实现了观众厅扩声与内部通讯系统的信号交换，和观众厅扩声系统的备份，特别是为演出排练提供便利。